DE4318499C1

DE4318499C1 - Verfahren zum Betreiben einer Visbreaking-Anlage

Info

Publication number: DE4318499C1
Application number: DE19934318499
Authority: DE
Inventors: Willem Kuijl; Y Zak Friedman
Original assignee: Ruhr Oel GmbH
Current assignee: Ruhr Oel GmbH
Priority date: 1993-06-04
Filing date: 1993-06-04
Publication date: 1995-02-16
Anticipated expiration: 2013-06-05

Description

Die Erfindung betrifft allgemein ein Verfahren zum Betreiben einer Visbreaking-An lage zum Behandeln von Vakuumrückstand oder atmosphärischem Rückstand der Rohöldestillation. Derartige Rückstände werden in Cracköfen, vorzugsweise mit nachgeschaltetem Niederdruck-Soaking-Behälter, bei Temperaturen zwischen etwa 410 und 500°C, je nach Typ und Produktspezifikationen des Einsatzmaterials zwecks Gewinnung von Mitteldestillat und stabilem schwerem Heizöl thermisch be handelt. Es sind auch Verfahren bekannt, die unter Wasserstoffdruck mit Wasser stoffzuführung und Wasserstoffkreislaufführung bzw. unter Zusatz einer geringen Katalysatormenge betrieben werden (vgl. Hydrocarbon Processing, Nov. 1990,104).

Durch thermisches Cracken (Visbreaking) der betreffenden Rückstände wird auf grund der Viskositätserniedrigung ein ohne Fluxen stabiler Rückstand erzeugt und es werden auf Kosten der Menge an Rückstand zusätzliche Mengen an wertvollem Mitteldestillat neben C₁- bis C₄-Gas und C₅- 165°C Benzin gewonnen (vgl. V. D. Singh, Erdöl und Kohle, Jan. 1986,19 ff).

Die Erfindung betrifft speziell ein verbessertes Verfahren zum Visbreaken mit Hilfe eines Konversions-Modells. Raffinerien mit häufig wechselnden Rohöleinsatzspezifi kationen erfordern entsprechende Änderungen der Verfahrensparameter, um die Visbreaker-Anlage mit optimalem Konversionsgrad zu betreiben. Hierbei kommt es darauf an, den zu ändernden Betriebszustand weitgehend simultan entsprechend den Einsatzproduktänderungen nachzuführen.

Das zu lösende Problem ist, die Konversion der Visbreaking-Anlage unter Einhal tung des Stabilitätskriteriums für den jeweiligen Rückstand zu maximieren, wobei die Parameter für die Erreichung der maximalen Konversion zunächst nicht bekannt sind. Bei einer Änderung der Einsatzproduktspezifikation oder der Durchsatzmenge ist der Anlagenfahrer gehalten, den Betriebszustand der Anlage vorsichtig an die Stabilitätsgrenze für den Rückstand heranzuführen. Nach jeder Änderung der Ofen austrittstemperatur muß die Einstellung eines neuen stationären Zustandes abge wartet werden und ein Stabilitätstest, beispielsweise Flocculation Ratio (FR5) Test oder Shell Hot Filtration Test (SHFT), vgl. V. D. Singh, a.a.O., durchgeführt werden. Aufgrund des Testergebnisses wird eine Korrektur der Crackschärfe durchgeführt, erneut das Erreichen eines stationären Zustands abgewartet und ein weiterer Test durchgeführt. Diese Methode der Annäherung an die maximal mögliche Konversion kann einen ganzen Tag oder länger in Anspruch nehmen, wenn Einsatzproduktän derungen mit Änderungen der Durchsatzmenge einhergehen.

Ferner besteht das Problem, wie die tatsächliche Konversion zu bestimmen und mit der maximal möglichen Konversion in Beziehung zu setzen ist. Die Konversion wird hier als die Ausbeute an Produktanteilen definiert, die bis zum Erreichen einer Tem peratur von 165°C sieden. Diese Definition setzt die tatsächliche Konversion prakti scherweise annähernd mit dem betrieblichen Schnittpunkt von etwa 165°C zwi schen der Benzin- und der Mitteldestillatfraktion gleich. Jedoch ist die so ermittelte Ausbeute ungenau, da eine etwas anders liegende Siedegrenze oder eine Änderung der Absorption für die Flüssiggase in der Benzinfraktion für eine Verfälschung der Ergebnisse sorgen, z. B. bei Änderung der Kopf- oder Rückflußtemperatur.

Die Lösung besteht darin, daß man

a) anhand der laufend zu bestimmenden Daten der Dichte und der Viskosität des Einsatzmaterials unter Ausnutzung einer korrelierenden Abhängigkeit und unter Zuordnung einer gewünschten Produktstabilität eine maximal mögliche Konversion ermittelt,
b) die maximal mögliche Konversion mit einer anhand eines vereinfachten Gleichgewichtsmodells unter Annahme konstanter Mengenverhältnisse einzelner Siedefraktionen der Spaltprodukte berechneten tatsächlichen Konversion vergleicht und
c) durch Einstellung der Ofenaustrittstemperatur solange adjustiert, bis die tatsächliche Konversion mit der maximal möglichen Konversion überein stimmt.

Hierbei werden aus der Dichte und der Viskosität des Einsatzmaterials andere Kennwerte für die Berechnung der Einsatzqualität wie

- Watson K (UOPK)
- Durchschnittlicher molarer Siedepunkt
- Asphaltengehalt

berechnet und die Korrelationen für die Berechnung der Einsatzqualität ermittelt.

Der Bereich dieser Korrelation umfaßt Einsatzprodukte mit Asphalten-Gehalten von 1 bis 12 Gew.-%, Dichten von 0,98 bis 1,04 g/cm³, Viskositäten von 300 bis 5000 cSt, Watson K-Werten von etwa 11 bis 12 und typische Konversionswerte (Gas und Benzinfraktion), bezogen auf eine Siedegrenze von 165°C von etwa 4 bis 7 Gew.-%.

Der Fachmann weiß, daß der Asphaltengehalt des Einsatzmaterials eine der Haupteinflußgrößen im Hinblick auf die maximale Konversion ist. Die Güte der Kor relation zwischen dem berechneten Asphaltengehalt und dem im Labor bestimmten Asphaltengehalt wird durch die Beziehung

Asph_gem. = - 0,06 + 1,014 · Asph_ber .

wiedergegeben und ist in der Fig. 2 der Zeichnung dargestellt.

Fig. 3 zeigt die Fähigkeit des Modells, die maximal mögliche Konversion mit auf grund von Betriebsdaten und deren Normalisierung auf die Stabilitätsgrenze be stimmten Werten vorherzusagen. Die Normalisierung umfaßt die Messung der Kon version und der Rückstandsstabilität mit anschließender Umrechnung der Konver sion auf die gewählte Stabilitätsgrenze. Die Güte der Korrelation entspricht der Be ziehung

Konv_gem. = 0,06 + 0,988 · Konv_ber .

Der Anlagenfahrer erhält erfindungsgemäß ebenfalls eine konsistente Anzeige der tatsächlichen Konversion. Hierzu dient ein einfaches Simulationsmodell (Fig. 1) unter Heranziehung der am Kopf der Kolonne 1, des Kondensators 2 sowie des Rückflußbehälters 3 herrschenden Daten von Druck (p), Temperatur (T) und Durch flußmenge (F) für die Produktströme und die Rücklaufmenge. Das Modell liefert die Werte für die tatsächliche Siedegrenze zwischen der Benzinfraktion und der nächst höhersiedenden Fraktion, dem Mitteldestillat, und korrigiert diese Werte auf einen Standardschnitt der Naphthafraktion mit der Siedegrenze von 165°C.

Die erfindungsgemäßen Modelle werden benutzt, um diejenige Ofenaustrittstempe ratur einzustellen, bei der die maximale mit der tatsächlichen Konversion überein stimmt. Dies kann entweder Schrittweise durch manuelle Verstellung der Ofenaus trittstemperatur erfolgen oder mit Hilfe eines Konversionsmodelles für den Ofen und den Soaker.

Die nachfolgend wiedergegebenen Ergebnisse zeigen die Fähigkeit des Modells, eine sinnvolle Ofenaustrittstemperatur zu generieren. Die zugrundeliegenden Ein satzproduktspezifikationen und Kenngrößen waren die folgenden:

Viskosität
1460 cSt bei 100°C
Dichte	1008kg/m³ bei 15°C
UOPK	11,5
Asphaltengehalt	6,2 Gew.-%

Die berechnete maximal mögliche Konversion betrug 5,69 Gew.-%.

Die nach Laboruntersuchungen ermittelte maximale Konversion betrug 5,63 Gew.-%. Die aus dem Anlagenfahrprotokoll entnommenen Daten waren die folgenden:

Tatsächliche Siedegrenze\|167°C,
tatsächliche Konversion bezogen auf eine Siedegrenze von 165°C	5,2 Gew.-%,
Kopftemperatur der Kolonne	125°C,
Temperatur im Hochbehälter	28°C,
Gasabnahme am Hochbehälter	1874 Nm³/h,
Abnahme an Benzinfraktion	5 m³/h,
Rückfluß an Benzinfraktion	12 m³/h,
Abnahme an Mitteldestillat	3 m³/h,
Ofenaustrittstemperatur	437°C.

Die erforderliche Ofenaustrittstemperatur betrug 440,8°C und die sich ergebende Temperaturdifferenz von 3,8°C ergibt ein Verhältnis der maximal möglichen zu der tatsächlich gefahrenen Konversion von 1,09.

Die angegebenen Werte belegen, daß bei einer unterhalb der maximalen Konver sion liegenden tatsächlichen Konversion das Modell konsistent eine Temperatur angibt, die höher ist als die tatsächlich gefahrene Ofenaustrittstemperatur.

Im Falle eines Überschreitens der maximal möglichen Temperatur liefert das Modell entsprechend eine niedrigere als die tatsächlich gefahrene Ofenaustrittstemperatur.

Claims

Verfahren zum Betreiben einer Visbreaking-Anlage zum Behandeln von Vakuum rückstand oder atmosphärischem Rückstand der Rohöldestillation, bei dem man
- a) anhand der laufend zu bestimmenden Daten der Dichte und der Viskosität des Einsatzmaterials unter Ausnutzung einer korrelierenden Abhängigkeit und unter Zuordnung einer gewünschten Produktstabilität eine maximal mögliche Konversion ermittelt,
- b) die maximal mögliche Konversion mit einer anhand eines vereinfachten Gleichgewichtsmodells unter Annahme konstanter Mengenverhältnisse einzelner Siedefraktionen der Spaltprodukte berechneten tatsächlichen Konversion vergleicht und
- c) durch Einstellung der Ofenaustrittstemperatur solange adjustiert, bis die tatsächliche Konversion mit der maximal möglichen Konversion überein stimmt.