FI119843B - Menetelmä jäännöshiilivetyöljyn lämpökrakkaamiseksi - Google Patents

Description

Menetelmä jäännöshiilivetyöljyn 1ämpökrakkaamiseksi Tämä menetelmä liittyy menetelmään jäännöshiilive-työljyn lämpökrakkaamiseksi. Tarkemmin tämä menetelmä liit-5 tyy menetelmään jäännöshiilivetyöljyn lämpökrakkaamiseksi, jossa lämpökrakkaus on yhdistetty mainitusta lämpökrakkauk-sesta saatavan runsaasti asfalteenia sisältävän pohjatuot-teen kaasutuskäsittelyyn.

Jäärmöshiilivetyöljyjä voidaan saada raakaöljyn tis-10 lauksen pohjatuotteena normaalipaineessa ("normaalipainei-nen" tai "pitkä" jäännös) tai alipaineessa ("tyhjö-" tai "lyhyt" jäännös).

Jäännöshiilivetyöljyjen muuntaminen lämpökrakkauk-sen avulla on ollut pitkään tunnettua. Periaatteessa lämpö-15 krakkaus on endoterminen, ei-katalyyttinen menetelmä, jossa jäännösöljyjakeiden suuremmat hiilivetymolekyylit katkotaan pienemmiksi molekyyleiksi. Suurempien molekyylien katkomiseksi pienemmiksi tarvittava energia toimitetaan kuumentamalla jäännöshiilivetyöljysyöttö riittävän korkeaan lämpö-20 tilaan. Kuitenkin yleisesti tunnustettu ongelma lämpökrakkaus toimenpiteissä on koksin muodostuminen, erityisesti ankarammissa krakkausolosuhteissa. Alalla tunnetaan useita tapoja tämän koksin muodostumisen vähentämiseksi. Esimerkiksi, mikäli raskaiden hiilivetyjen, eli hiilivetyjen, 25 joiden kiehumispiste on 520 °C ja korkeampi (520 °C+ -hiilivedyt) , konversio pidetään riittävän alhaisena, tällöin koksin muodostuminen voidaan suurelta osin estää. Riippuen syöttötyypistä ja 1ämpökrakkauksen ankaruudesta mainittu konversiotaso (jäljempänä käytetään nimitystä 520 °C+ -kon-30 versio, eli niiden syötössä olevien hiilivetyjen painopro-senttiosuus, joiden kiehumispiste on 520 °C ja korkeampi, ja jotka muunnetaan alempana kiehuviksi komponenteiksi) tulisi pitää arvossa alle noin 30 paino-%. Toinen tapa koksin muodostumisen oleelliseksi estämiseksi on poistaa asfaltti 35 jäännöshiilivetyöljystä ennen lämpökrakkausta, missä tapa- f uksessa yli 30 paino-% tai korkeammat 520 °C+ -konversiot j 2 ovat saavutettavissa. Haittapuoli on kuitenkin se, että poistettavat asfalteenit eivät voi enää osallistua tisleiden tuottamiseen ilman jatkojalostusta erillään asfaltti-poistetusta öljystä.

5 Uuni-imeytysastiarakenne on tunnettu lämpökrakkauk- sessa. Uunissa tapahtuu jäännöshiilivetyöljysyötön kuumentaminen ja huomattava osa hiilivetyöljysyötöstä krakkautuu jo alempana kiehuviksi komponenteiksi. Sitten kuumennettu öljy syötetään imeytysastiaan tai "reaktiokammioon". Tässä 10 imeytysastiassa krakkausreaktiot jatkuvat. Koska krakkaami-nen uunissa on suhteellisen halpaa ja helppoa, tavallinen tavoite on muuntaa mahdollisimman paljon korkealla kiehuvaa materiaalia uunissa ja käyttää liotinta konversion kasvattamiseksi edelleen. Kuitenkin uunissa saavutettavaa konver-15 siotasoa rajoittaa koksin muodostuminen. Tavanomaisessa uuni -liotusastiarakenteessa, jossa voidaan saavuttaa lopulliseksi 520 °C+ -konversioksi noin 30 paino-%, noin puolet lopullisesta konversiosta (eli noin 15 paino-%) tapahtuu uunissa ja toinen puolikas imeytysastiassa. Mikäli konver-20 sio uunissa olisi korkeampi, mikä viittaisi, että krakkaus-olosuhteet ovat ankarammat, tällöin koksia muodostuu nopeasti ja se saostuu uunin sisäosiin aiheuttaen näin uunin lämmitystehokkuuden nopean heikkenemisen ja näin ollen lopullisen konversion alenemisen.

25 Toisaalta koksin muodostuminen ja sen jälkeinen koksin saostuminen imeytysastian metalliosiin on myös yleisesti tunnustettu ongelma tavanomaisissa lämpökrakkausmene-telmissä. Tästä syystä 520 °C+ -konversiolla imeytysastiassa on myös maksimiarvo. On ymmärrettävä, että liian nopea 30 koksin muodostuminen imeytysastiassa vaikuttaa myös haitallisesti prosessin ajoaikaan aina laitteiston puhdistustoimenpiteen jälkeen.

Lisäksi, koska tavallisesti imeytysastiaan ei tuoda lämpöä, kuumennetun ja osittain muuntuneen öljyn lämpötila 3 5 laskee noin 15 - 3 0 °C imeytysastian läpi kulkemisen aikana. Tämä lämpötilan aleneminen johtuu pääasiassa krakkaus- 3 reaktioiden endotermisestä luonteesta, kevyiden tisleiden muodostumisesta ja lämpöhäviöistä ympäristöön imeytysastian seinämien läpi. Tämän imeytysastiässä tapahtuvan lämpötilan alenemisen seurauksena öljyvirtauksen suunnassa tapahtuu 5 krakkausreaktioiden väheneminen. Näin ollen krakkaustehokkuus imeytysastiässä ei ole ihannetasolla.

Julkaisussa EP-A-0 328 216 esitetään menetelmä jäännöshiilivetyöljyjen lämpökrakkaamiseksi, jossa tullaan toimeen ilman uunia ja jossa jäännöshiilivetyöljysyöttö 10 syötetään suoraan imeytysastiaan yhdessä kuuman synteesi-kaasun kanssa. Tämä synteesikaasu on peräisin lämpökrakka-uksen krakkausjäännöksestä saatavan runsaasti asfalteenia sisältävän raskaan hiilivetyöljyn kaasutuksesta. Näin ollen jäännöshiilivetyöljysyötön kuumennus suoritetaan suoralla 15 lämmönvaihdolla kuuman synteesikaasun kanssa. Vaikka tämä menetelmä toimii hyvin ja antaa erittäin korkean yhtenä!-syystason lämpökrakkauksen ja kaasutuksen välillä, sitä ei voida soveltaa helposti olemassa olevaan jalostamoon, jolla on lämpökrakkaus- ja kaasutuskapasiteettia, koska tämä vaa-20 tisi suuria muutoksia sekä jalostamon säätöihin että erityisesti lämpökrakkauksen laitteistoihin. Tällainen soveltaminen olisi näin ollen erittäin kallista tehden taloudellisen kannattavuuden kyseenalaiseksi.

Tämä keksintö tähtää uuni-imeytysastiarakenteisten 25 lämpökrakkausmenetelmien lopullisen 520 °C+ -konversion parantamiseen tasolle vähintään 35 paino-%. Lisäksi tämä keksintö tähtää lämpökrakkausmenetelmän tarjoamiseen, jota voidaan suhteellisen helposti ja suhteellisen alhaisin kustannuksin soveltaa olemassa olevaan jalostamoon, jolla on 30 vähintään lämpökrakkauskapasiteettia ja valinnaisesti ka- ; asutuskapasiteettia. Tarkemmin tämä keksintö tähtää koksin muodostumisen ja saostumisen vähentämiseen sekä uunissa että imeytysastiässä parantaen samanaikaisesti krakkaustehokkuutta imeytysastiassa lisäten täten sekä 520 °C+ -konver-35 siota että ajoaikaa, mikä itsestään selvästi on edullista taloudelliselta kannalta.

4

Kaikki edellä mainitut tavoitteet on saavutettu tällä keksinnöllä, joka liittyy menetelmään jäännöshiilive-työljyn lämpökrakkaamiseksi, jossa saavutetaan vähintään 35 paino-%:n lopullinen 520 QC+ -konversio, eli jossa vä-5 hintaan 35 paino-% jäännöshiilivetyöljyssä läsnä olevista hiilivedyistä, joiden kiehumispiste on 520 °C tai korkeampi, muunnetaan alempana kiehuviksi komponenteiksi, missä mainittu menetelmä käsittää vaiheet, joissa: (a) kuumennetaan jäärmöshiilivetyöljysyöttö uunissa 10 lämpötilaan välille 400 - 510 °C riittäväksi aikaa 30 -45 %:n lopullisesta 520 QC+ -konversiosta saavuttamiseksi; {b) syötetään vaiheessa (a) syntynyt osittain muunnettu, kuuma hiilivetyöljy ja kuuma vetypitoinen kaasu imey-tysastiaan, missä mainitulla vetypitoisella kaasulla on 15 riittävän korkea lämpötila hiilivetyöljyn lämpötilan pitämiseksi imeytysastiassa suoran lämmönvaihdon avulla alueella 420 - 650 °C, jossa imeytysastiassa loppuosa lopullisesta 520 *c+ -konversiosta 100 %:iin asti tapahtuu,- ja (c) vetypitoi sen kaasun ja krakatun jäännöksen si-20 sältävän kaasujakeen talteenottamisen imeytysastiästä.

Sopivia jäännöshiilivetyöljysyöttöjä, joita voidaan käyttää vaiheessa (a) , ovat raskaat hiilivetypitoiset syötöt, jotka sisältävät vähintään 25 paino-% 520 °C+ -hiilivetyjä, edullisesti yli 37,5 paino-% 520 °C+ -hiilivetyjä 25 ja vielä edullisemmin yli 75 paino-% 520 °C+ -hiilivetyjä. Edullisimmin käytetään syöttöjä, jotka sisältävät yli 90 paino-% 520 °C+ -hiilivetyjä. Näin ollen sopivia syöttöjä ovat normaalipainejäännökset ja tyhjöjäännökset. Haluttaessa jäännöshiilivetyöljy voidaan seostaa raskastisleja-30 keen, kuten esimerkiksi hiilivetyöljyjakeen, katalyyttisellä krakkauksella saadun kiertoöljyn kanssa tai jäännöshii-livetyöljystä uuttamalla saadun raskaan hiilivetyöljyn i kanssa. \ Tämän keksinnön mukaisen menetelmän vaiheessa (a) \ 35 jäännöshiilivetyä kuumennetaan uunissa lämpötilassa välillä 400 - 510 °C riittävän aikaa 30 - 45 %:n lopullisesta 5 520 °C+ -konversiosta saavuttamiseksi. Uunin lämpötilan ja viipymäajan yhdistelmän pitää joka tapauksessa olla sellainen, että 30 - 45 % lopullisesta 520 °C+ -konversiosta tapahtuu tässä uunissa. Koska tavallisissa lämpökrakkausmene-5 telmissä, jotka sisältävät uunin ja sen jälkeisen imeytys-astian, noin 50 % lopullisesta konversiosta tapahtuu uunissa, tämä osoittaa, että uunissa käytetään suhteellisen mietoja lämpökrakkausolosuhteita, esimerkiksi niitä olosuhteita, joita yleisesti käytetään visbreaking-menetelmissä. Tulo loksena suhteellisen mietojen olosuhteiden käyttämisestä uunissa on se, että tässä uunissa tapahtuu vähemmän koksaan-tumista mahdollistaen täten pidemmät käyttöajat. On ymmärrettävää, että tämä on taloudellisesti erittäin houkuttele-vaa.

15 Uimin suhteellisen alhaisen konversion korvaamisek si konversion imeytysastiässä pitää olla korkeampi kuin tavallisesti, eli korkeampi kuin 50 % lopullisesta 52 0 °0+ -konversiosta. Tämän keksinnön menetelmässä tämä saavutetaan syöttämällä kuumaa vetypitoista kaasua imeytysastiaan.

20 Tällä tavoin aiemmin mainittu lämpötilapudotus imeytysasti-assa öljyvirtauksen suunnassa vältetään ja näin ollen läm-pökrakkausreaktiot voivat edetä koko imeytysastiän matkan samalla nopeudella. Kuuma vetypitoinen kaasu voidaan syöttää imeytysastiaan yhdestä tai useammasta kohdasta sen si-25 säitä ja/tai imeytysastiän pohjalta. Siinä tapauksessa, että uunista tuleva kuumennettu hiilivetyöljysyöttö syötetään imeytysastian pohjalta, kuuma kaasu syötetään edullisesti yhdestä tai useammasta kohdasta imeytysastian sisältä tehokkaan kuumennuksen varmistamiseksi. Mikäli toisaalta mai-30 nittu öljysyöttö saapuu imeytysastiaan huipulta, kuuma kaasu voidaan sopivasti syöttää imeytysastian pohjalta, koska tässä toimintamuodossa kimma kaasu ja öljyvirta liikkuvat vastakkaissuuntaisesta imeytysastian läpi, mikä mahdollis- J

taa tehokkaan lämmönsiirron kuuman kaasun ja öljyn välillä. i 35 Lämmönsiirtoainetoimintonsa ohella kuuma kaasu toi- i mii myös strippausaineena kevyempien jakeiden poistamisessa 6 krakatusta öljystä lisäten näin jäljelle jäävän nesteen stabiilisuutta, mikä vuorostaan johtaa vähentyneeseen koksin muodostukseen imeytysastian sisällä oleville metalli-osille, jotka ovat suorassa kosketuksessa kuuman kaasun 5 kanssa. Tällä tavoin voidaan saavuttaa pidempiä käyttöaikoja ja suurempi lopullinen 520 °C+ -konversio. Vetypitoisen kaasun käyttäminen strippausaineena tämän keksinnön lämpö-krakkausmenetelmässä muodostaa myös tämän keksinnön erillisen kohdan. Vedyn läsnäolon lämpökrakkauksen aikana pide-10 tään myös olevan suosiollista jäljelle jäävän nesteen sta-biilisuudelle ja näin ollen koksin muodostamisen tukahduttamiselle. Lämpökrakkauksen vedyn läsnä ollessa tiedetään nimittäin vähentävän hiilituotteiden muodostumista raskaiden hiilivetyöljyjen lämpökrakkauksen aikana, ja olevan 15 edullista muodostuneiden öljyjen stabiilisuuden kannalta, kuten esimerkiksi julkaisussa JP-A-62-96 589 kerrotaan.

Vaiheessa (b) käytettävä vetypitoinen kaasu voi olla periaatteessa mikä tahansa kaasu, joka on pysyvä kohotetuissa lämpötiloissa ja joka sisältää vetyä. Se voi olla 20 esimerkiksi puhdas vety tai vetyrikastettu kaasu. Erityisesti jalostamossa, jossa on vetykäsittely-yksiköitä, tällaisten kaasujen käyttäminen voi olla edullista. Kuumaa synteesikaasua voidaan myös käyttää kuumana vetypitoisena kaasuna. Tämä on erittäin käyttökelpoinen vaihtoehto, mikä-25 li kyseisellä jalostamolla on kaasutusyksikkö, jossa kuumaa synteesikaasua valmistetaan raskaiden asfalteenipitoisten öljyjakeiden kaasuttamisella eli osittaisella hapettamisel-la. Lisäksi kaasutusyksiköstä tuleva synteesikaasu voi sisältää myös nokea. Haluamatta rajoittua mihinkään erityi-3 0 seen teoriaan noen läsnäolo imeytysastiassa voi olla edullista, koska se tarjoaa pinnan koksin ja koksin esiasteiden saostumiselle estäen näin imeytysastiassa olevien metalli-osien likaantumisen, ja se voi toimia katalyyttisesti syn-teesikaasussa läsnä olevan vetykaasun aktivoinnissa noessa 35 läsnä olevien metallien ansiosta. Tässä yhteydessä nikkelin läsnäoloa (nikkelisulfidina) pidetään erityisen tärkeänä.

7

On ymmärrettävä, että yllä mainittujen edullisten vaikutustensa ansiosta lämpökrakkausreaktioissa vetyä voi olla läsnä myös tämän keksinnön mukaisen menetelmän vaiheessa (a) , eli uunissa.

5 Joka tapauksessa vetypitoisen kaasun pitää olla stabiilia sellaisissa korkeissa lämpötiloissa, jotka ovat tarpeellisia hiilivetyöljyn lämpötilan pitämiseksi imey-tysastiassa lämpötilavälillä 420 - 650 °C, edullisesti 450 - 600 °C, suoran lämmönvaihdon avulla. Kuten tässä ai-10 emmin mainittiin, syöttämällä lämpöä ja vetyä imeytysasti-aan kuuman vetypitoisen kaasun muodossa, lämpötilapudotus imeytysastiässä pienenee vähintään merkittävästi ja koksin muodostuminen imeytysastian sisällä oleville metalliosille, jotka ovat suorassa kosketuksessa vetypitoisen kaasun kans-15 sa, vähenee, minkä tuloksena 55 % tai enemmän lopullisesta konversiosta voidaan toteuttaa imeytysastiassa ilman liiallista koksin muodostusta. Koska koksin muodostuminen vähenee merkittävästi myös uunissa miedompien krakkausolosuh-teiden ansiosta, kokonaistulos on vähemmän koksin muodostu-20 mistä uunin ja imeytysastian sisäosiin ja näin ollen voidaan saavuttaa pidempiä käyttöaikoja. Toisin sanoen siirtämällä konversiota jossakin määrin ja tietyissä olosuhteissa uunista imeytysastiaan koksin muodostus vähenee ja saavutetaan pidempiä käyttöaikoja.

25 Kokonaispaine imeytysastiassa voi vaihdella välillä 200 kPa - 10 MFa (2 - 100 bar) . Taloudellisista syistä on kuitenkin edullista käyttää kokonaispaineita välillä 200 kPa - 6,5 MPa (2 - 65 bar) . Paineissa yli 6,5 MPa (65 bar) ja erityisesti yli 10 MPa (100 bar) tarvittava 30 korkeapainelaitteisto tulee niin kalliiksi, että tämän menetelmän taloudellisesti kannattava suorittaminen tulee äärimmäisen vaikeaksi.

Kun lämpökrakkaus on tapahtunut, vetypitoisen kaasun ja krakatun jäännöksen sisältävä kaasumainen jae ote- [ 35 taan talteen imeytysastiästä vaiheessa (c). Mainittu kaasumainen jae voidaan tämän jälkeen erottaa edelleen erotti- 8 messa kevyeksi jakeeksi, joka sisältää metaania, etaania ja vetypitoista kaasua, yhdeksi tai useammaksi kaasumaiseksi alemmaksi hiilivedyksi eli propaaniksi, butaaniksi ja niiden kaltaisiksi, ja pohjajakeeksi. Haluttaessa vetypitoinen 5 kaasu voidaan sitten erottaa mainitusta kevyestä jakeesta esimerkiksi menetelmällä, jossa adsorptio saadaan aikaan paineen vaihtelulla. Krakatulla jäännöksellä voi olla erilaisia käyttökohteita. Se voidaan esimerkiksi kierrättää osittain tai kokonaan ja seostaa uunin ja/tai imeytysastian 10 syötön kanssa sen altistamiseksi uudelleen lämpökrakkaus-olosuhteisiin. On kuitenkin edullista, että krakattu jäännös erotetaan edelleen seuraavassa vaiheessa (d) yhdeksi tai useammaksi asfalteeniköyhäksi jakeeksi ja runsaasti as-falteenia sisältäväksi pohjajakeeksi. Tämä erottaminen voi-15 daan suorittaa sopivasti paisuntatyhjötislaamalla tai tyh-jötislaamalla. Tässä toimintamuodossa imeytysastiasta saadun kaasumaisen jakeen jakotislauksella saatu pohjajae voidaan valinnaisesti paisuntatyhjötislata yhdessä mainitun krakatun jäännöksen kanssa.

20 Runsaasti asfalteenia sisältävää pohjajaetta voi daan tämän jälkeen käyttää useilla tavoilla. Sitä voidaan esimerkiksi käyttää asfaltissa tienpäällyste- ja katetar-koituksiin, emulsiopolttoaineissa tai kiinteissä polttoaineissa pelletoinnin avulla. Tämän keksinnön edullisessa 25 suoritusmuodossa runsaasti asfalteenia sisältävä pohjajae kuitenkin hapetetaan (kaasutetaan) osittain lisävaiheessa (e) hapen ja höyryn, yleensä korkeapainehöyryn, läsnä ollessa tuottaen näin kuumaa synteesikaasua. Tätä synteesi-kaasua vuorostaan voidaan käyttää jalostamolla puhtaana 30 polttokaasuna tai apuna sähkön ja höyryn kehittämisessä, vedyn valmistuksessa ja hiilivetyjen synteesimenetelmissä. j Tämän keksinnön tarkoituksessa on kuitenkin edullista, että j ainakin osa vaiheessa (e) tuotetusta kuumasta synteesikaa- | susta syötetään imeytysastiaan tämän keksinnön mukaisen me-35 netelmän vaiheen (b) mukaisesti.

9

Kuviossa 1 kuvataan esimerkkiä jalostamon kaaviosta, joka sisältää tämän keksinnön mukaisen lämpökrakkausme-netelmän edullisen suoritusmuodon, eli uuni-imeytysastiara-kenteen, joka sijaitsee kaasutusyksikön yhteydessä.

5 Jäännöshiilivetyöljysyöttö (6) syötetään uuniin (2) , jossa se kuumennetaan lämpötilaan 400 - 510 °C ja jossa 30 - 45 % lopullisesta konversiosta tapahtuu. Kuuma, osittain muunnettu hiilivetyöljy (7) poistuu uunista ja se syötetään imeytysastiaan (3) yhdessä kuuman synteesikaasun 10 (9) kanssa, joka on valmistettu kaasutusyksikössä (1) run saasti asfalteenia sisältävän pohjajakeen (19) osittaisella hapettamisella hapen/höyryn (8) läsnä ollessa. Kaasumainen jae (10) ja krakattu jäännös (15) otetaan talteen imeytys-astiasta (3). Kaasumainen jae (10) erotetaan jakotislaus-15 laitteistossa (4) kevyeksi jakeeksi (11), joka sisältää metaania, etaania ja synteesikaasua, kevyiksi hiilivetyja-keiksi (12) ja (13) ja pohjajakeeksi (14). Tämä pohjajae (14) syötetään tyhjöpaisuntatislauslaitteeseen (5) yhdessä krakatun jäännöksen (15) kanssa, missä erottuminen vähän 20 asfalteenia sisältäviksi jakeiksi (16), (17) ja (18) ja runsaasti asfalteenia sisältäväksi pohjajakeeksi (19) tapahtuu. Tämän jälkeen osaa pohjajakeesta (19) käytetään syöttönä kaasutusyksikölle (1) .

Tätä keksintöä kuvataan edelleen seuraavilla esi-25 merkeillä.

Esimerkki 1 ja vertailuesimerkki 1

Altistettaessa Middle East -laadun lyhyt jäännös, jolla on taulukossa I esitetyt ominaisuudet, lämpökrakkauk-seen, 40 paino-%:n lopullinen 520 °C+ -konversio voidaan 30 saavuttaa käytettäessä tämän keksinnön mukaista menetelmää, kuten kuvataan kuviossa 1 (esimerkki 1) . Vastaavissa olosuhteissa tavanomainen lämpökrakkausmenetelmä antaa lopulliseksi 520 °C+ -konversioksi ainoastaan 31 paino-% (ver-tailuesimerkki 1) . Paine imeytysastiassa esimerkissä 1 on 3 5 noin 1 MPa (10 bar) . Muut olosuhteet, joissa molemmat läm-pökrakkausmenetelmät tapahtuvat, samoin kuin konversiotasot 10 uunissa ja imeytysastiassa ja tuotevirtojen saannot esitetään taulukossa il. Numerot sarakkeessa "virtaus/yksikkö" viittaavat kuviossa 1 käytettäviin numeroihin.

Taulukossa II annetuista tuloksista voidaan päätel-5 lä, että verrattaessa tavanomaiseen uuni-imeytysastia-läm- pökrakkausmenetelmään tämän keksinnön menetelmä mahdollistaa korkeamman lopullisen 520 °C+ -konversion johtaen näin suurempaan saantoon hyödyllisiä tuotevirtoja, jotka kiehuvat lämpötilassa alle 520 DC, ja pienempään määrään jään-10 nöshiilivetyjä.

Taulukko I Syötön ominaisuudet 350 - 520 °C -jae 5,0 paino-%) 520 °C+ -jae (paino-%)_ 95,0 rikkiä (paino-%)__5,4

Conradson-hiililuku 20,3 paino-%) C7-as£alteeneja (paino-%) 10,2 viskositeetti lämpö- 2350 tilassa 100 °c (mm2/s)__ tiheys 70/4_ 0,998 11

Taulukko II lämpokrakkauskokeet virtaus/- esimerkki 1 vert.esimerkki 1 yksikkö syöttö 6 1 000 1 000 (t/d) syöttökaasu 9 255 (t/d)

Tkaasu (°C> 9 650 FOT (°C) 2 460 460 SOT (°C)__3__460 __432______ tuotevirrat (t/d) kaasu 11 288,6 25,2 0 - 165 °C 12 74,4 54,0 ; 165 - 350 °C 13 140,7 104,1 350 - 520 °C 16, 17, 18 182,5 166,7 520 °C+__19__568,8_ 650,0_ 520 °C+ -konversio (paino%) uunissa 15 (37,5 %) 15 (48,4 %) lopullinen 40 31

Taulukossa II käytettävillä lyhenteillä ja ilmai-5 suilla on seuraava merkitys: t/d : tonnia/päivä paino-% : painoprosenttia syöttökaasu : synteesikaasu kaasutusyksiköstä

Tkaasu : syöttökaasun lämpötila FOT : uunin poistoyhteen lämpötila SOT : imeytysastian poistoyhteen lämpötila ;

Tuotevirrat on esitetty kiehumisalueidensa mukaan ! ja 520 °C+ -konversiosta on esitetty lopullinen konversio (11 lopullinen") ja mikä osa siitä on saavutettu uunissa. Su 12 luissa oleva prosenttiluku osoittaa lopullisen 520 °C+ -konversion sen prosenttiosuuden, joka on saavutettu uunissa .

Esimerkki 2 5 Sekoittimelliseen autoklaaviin, jonka tilavuus on 100 ml, annosteltiin noin 25 g samaa Middle East -laadun lyhyttä jäännöstä, jota käytettiin esimerkissä 1. Täytetty autoklaavi paineistettiin synteesikaasulla paineeseen 5 MPa (50 bar}. Sitten reaktori ja sen sisältö kuumennet-10 tiin nopeasti lämpötilaan 450 °C (2 minuutissa lähtien lämpötilasta 350 °C) ja pidettiin tässä lämpötilassa 20 minuutin ajan sallien lämpökrakkausreaktioiden tapahtumisen. Tämän jälkeen reaktori jäähdytettiin nopeasti huoneenlämpötilaan. Tämän jälkeen autoklaavista poistettiin paine ja kaa-15 su ja neste otettiin talteen ja näyte otettiin analyysiä varten. Koksin määrä määritettiin uuttamalla tetrahydrofu-raanilla. Havaittiin, että ainoastaan 4,7 paino-% saadun kaasun ja nesteen kokonaismäärästä oli koksia. Lisäksi syn-teesikaasun kanssa kosketuksessa olevat autoklaavin pinnat 20 ja sekoitinosat pysyivat koksittomina.

Vertailuesimerkki 2

Esimerkin 2 menettely toistettiin, paitsi että tällä kertaa käytettiin typpeä täytetyn autoklaavin paineista-miseen paineeseen 5 MPa (50 bar} synteesikaasun sijasta.

25 Havaittiin, että koksi muodosti 7,8 paino-% talteenotetun kaasun ja nesteen kokonaismäärästä ja että koksia muodostui typen kanssa kosketuksessa oleville autoklaavin ja sekoi-tinosien pinnoille.

Tuloksien esimerkistä 2, jossa jäljitellään tämän 30 keksinnön menetelmän mukaisesti ohjattavassa imeytysastiassa olevia olosuhteita, vertaaminen vertailuesimerkin 2 tuloksiin osoittaa, että lämpökrakkausolosuhteissa kuuman ve-typitoisen kaasun läsnä ollessa koksin muodostuminen vähe- j i nee merkittävästi ja koksin saostuminen imeytysastian si- j 35 säilä oleville metalliosille, jotka ovat suorassa kosketuk- j 13 sessa mainitun kuuman kaasun kanssa, voidaan välttää jopa täysin.

Esimerkki 3

Sekoittimelliseen autoklaaviin, jonka tilavuus on 5 100 ml, annosteltiin noin 25 g samaa Middle East -laadun lyhyttä jäännöstä, jota käytettiin esimerkissä 1. Täytetty autoklaavi paineistettiin puhtaalla vetykaasulla paineeseen 1 MPa (10 bar). Autoklaavia ajettiin vakiopaineessa käyttäen paineventtiiliä autoklaavin poistolinjassa ja jatkuvaa 10 kaasusyöttöä nestemäisen jäännöksen läpi onton sekoittajan kautta. Kaasuvirtaus pidettiin vakiona arvossa 200 Nl/kg-h.

Sitten jäännös kuumennettiin uudelleen lämpötilaan 340 °C sekoittaen ja pidettiin siinä 15 minuutin ajan. Tämän jälkeen se kuumennettiin nopeudella 45 °C/minuutt.i haluttuun 15 reaktiolämpötilaan (450 °C) ja pidettiin siinä 15 minuutin ajan sallien lämpökrakkausreaktioiden tapahtumisen. Tämän jälkeen autoklaavi jäähdytettiin huoneenlämpötilaan nopeudella 90 °C/min. Tämän jälkeen autoklaavista poistettiin paine ja kaasu ja neste otettiin talteen ja näyte otettiin 20 analyysiä varten. Koksin määrä määritettiin uuttamalla tet-rahydrofuraanilla. Havaittiin, että ainoastaan 3,5 paino-% eaadun kaasun ja nesteen kokonaismäärästä oli koksia. Lisäksi synteesikaasun kanssa kosketuksessa olevat autoklaavin sisäpinnat ja sekoitinosat olivat pysyneet koksittomi-25 na.

Tämän esimerkin tulokset osoittavat, että lämpö-krakkausolosuhteissa vedyn läsnä ollessa, jopa niinkin alhaisella paineella kuin 1 MPa (10 bar), koksin muodostuminen vähenee merkittävästi, samalla kun koksin saostuminen 30 imeytysastian sisällä oleville metalliosille, jotka ovat ] suorassa kosketuksessa vedyn kanssa, estyy täysin. j j £

Claims (5)

1. Menetelmä jäännöshiilivetyöljyn lämpökrakkaami-seksi, jossa saavutetaan vähintään 35 paino-%:n lopullinen 5 520 °C+ -konversio, tunnettu siitä, että tämä menetelmä käsittää vaiheet, joissa: (a) kuumennetaan jäännöshiilivetyöljysyöttö uunissa lämpötilaan välille 400 - 510 QC riittäväksi aikaa 30 - 45 %:n lopullisesta 520 °C+ -konversiosta saavuttami seksi 10 (b) syötetään vaiheessa (a) syntynyt osittain muun nettu, kuuma hiilivetyöljy ja kuuma vetypitoinen kaasu imeytysastiaan, missä mainitulla vetypitoisella kaasulla on riittävän korkea lämpötila hiilivetyöljyn lämpötilan pitämiseksi imeytysastiässä suoran lämmönvaihdon avulla alueel-15 la 420 - 650 °C, jossa imeytysastiassa loppuosa lopullisesta 520 °C+ -konversiosta 100 %:iin asti tapahtuu; ja (c) vetypitoisen kaasun ja krakatun jäännöksen sisältävän kaasujakeen talteenottamisen imeytysastiasta.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tun-20 nettu siitä, että se käsittää lisäksi vaiheen (d) , jossa vaiheessa (c) talteenotettu krakattu jäännös erotetaan edelleen yhdeksi tai useammaksi asfalteeniköyhäksi jakeeksi ja runsaasti asfalteenia sisältäväksi pohjajakeeksi.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tun- 25 nettu siitä, että se käsittää lisäksi vaiheen (e), jossa vaiheesta (d) saatu runsaasti asfalteenia sisältävä pohja-jae hapetetaan osittain hapen ja höyryn läsnä ollessa tuottaen näin kuumaa synteesikaasua.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tun- 30 nettu siitä, että vähintään osa vaiheessa (e) tuotetusta kuumasta synteesikaasusta käytetään kuumana vetypitoisena kaasuna vaiheessa (b).

5. Vetypitoisen kaasun käyttö strippausaineena minkä tahansa patenttivaatimuksista 1-4 mukaisessa menetel- 1 i 35 massa. j