FI61040C - Anordning foer utfoerande av ett kontinuerligt foerfarande foer katalytisk behandling av kolvaeteoljor - Google Patents

Description

2 61040

Katalyyttisissä menetelmissä, joissa katalyytin aktiivisuuden vähenemisnopeus on suuri, saattaa katalyytin ajoittainen regenerointi olla tarpeen, jolloin regenerointiaika muodostaa huomattavan suuren osan sen käyttöajasta. Tästä aiheutuvaa tuotantohukkaa ei yleensä voida hyväksyä ja siksi on kehitetty kiertoreaktiojärjestelmiä, joissa yhden tai useamman reaktorin tuotanto jatkuu samalla kuin yhtä tai useampaa reaktoria regeneroidaan.

Tällaiset järjestelmät edellyttävät kuitenkin suhteellisen suuria ja monimutkaisia laitoksia ja siksi ne ovat kalliita. Tästä syystä tämän keksinnön eräänä kohteena on saada aikaan laite hiilivetyöljyjen käsittelemiseksi jatkuvatoimisesti katalyyteillä. Menetelmä toteutetaan yhdessä tai useammassa reaktorissa, joihin käynnin aikana lisätään uutta ja poistetaan käytettyä katalyyttiä. Siten on mahdollista ylläpitää katalyyttistä prosessia, jossa katalyyttiaktiivisuus säilyy lähes vakiona.

Tällaisten prosessien käyttölämpötilat ja -paineet aiheuttavat öngelmia, jotka liittyvät katalyytin poistoon reaktorista käynnin aikana, katalyytin eristämiseen nestemäisistä tai kaasumaisista hiilivetyöljyistä, ja jälkimmäisten lisäämiseen reaktoriin ja siitä poistamiseen.

Keksinnölle on tunnusomaista, että se käsittää a) uuden katalyytin korkeapainevarastoastian, joka on varustettu uuden katalyytin ja/tai nesteen ja/tai kaasun yhdellä tai useammalla tulo-aukolla, b) korkeapainereaktioastian, joka sisältää syötön tuloaukon ja tuotteen poistoaukon ja jonka pohjaan on sovitettu katalyytin poistosuppilo, joka koostuu vähintään kahdesta ylösalaisin käännetystä kartio-osasta, jolloin näiden kartio-osien ja reaktioastian pystysuoran akselin välinen kulma on 5-^5° ja ylemmän kartio-osan pohja on yhdistetty alemman kartion yläosaan sylinterimäisen sihtiosan avulla, c) käytetyn katalyytin korkeapainetyhjennysastian ja käytetyn katalyytin ja/tai nesteen ja/tai kaasun yhden tai useamman poistoaukon, d) korkeapainevarastoastian ja korkeapainereaktioastian yhdistävän johdon, joka on varustettu vähintään yhdellä kiinteiden aineiden säätö-venttiilillä ja/tai korkeapaineventtiilillä, e) korkeapainereaktioastian ja korkeapainetyhjennysastian yhdistävän johdon, joka on varustettu reaktioastian yläpuolelle sovitetulla kiinteiden aineiden säätöventtiilillä, tyhjennysastian yläpuolelle sovitetulla nesteen- ja kaasunpitävällä korkeapaineventtiilillä, ja nesteen tuloaukolla, joka liit- 3 61040 tyy molempien venttiilien yhdysjohtoon ja joka on varustettu nesteenpitävällä korkeapaineventtiilillä.

Käsiteltävänä olevan keksinnön mukaista laitetta voidaan käyttää toimittaessa kaasufaasissa tai toimittaessa nestefaasissa tai toimittaessa osittain kaasu- ja osittain nestefaasissa. Öljynsyöttö tapahtuu joko johtamalla se reaktorin yläosan kautta katalyyttikerroksen läpi alaspäin tai reaktorin alaosan kautta katalyyttikerroksen läpi ylöspäin. Edellisessä tapauksessa öljy kulkee reaktorin läpi katalyytin suunnassa ja tuote eristetään reaktorista verkon avulla ja jälkimmäisessä tapauksessa öljy syötetään katalyyttiin verkon läpi, josta se virtaa vastakkaiseen suuntaan kuin katalyytti ja tuote otetaan talteen reaktorin yläosassa. Kumpikin käyttötapa riippuu ko. katalyyttisestä menetelmästä.

Käsiteltävänä olevaa laitetta voidaan käyttää erittäin monissa tapauksissa hiilivetyöljyjen jatkuvatoimisessa katalyyttikäsittelyssä.

Esimerkkejä tällaisista käsittelyistä ovat katalyyttinen krakkaus, reforming-menetelmä, polymerointi, alkylointi ja isomerointi. Erityisen hyvin se sopii hiilivetyöljyjen katalyyttiseen vetykäsittelyyn, jolloin öljyä ja vetyä sisältävä kaasu virtaa katalyyttikerroksen yli. Tällaisiin vety-käsittelyihin kuuluvat rajoituksitta hydraus, vetykrakkaus ja rikin ja/tai typen poisto vedyllä.

Ainakin osittain nestefaasissa olevien hiilivetyöljyjen katalyyttinen vetykäsittely voidaan menestyksellisesti suorittaa käsiteltävänä olevalla laitteella. Öljysyöttö voi sisältää korkealla kiehuvia öljyjä, esim. raaka-maaöljyn normaalipaineessa tai vakuumissa tislattuja jakeita tai jäännös-öljyjä. Myös maaöljyjakeiden katalyyttisessa tai lämpökrakkauksessa saadut raskasöljyt ovat erittäin sopivia syöttöjä keksinnön mukaisessa laitteessa suoritettavissa vetykäsittelyprosesseissa.

Käsiteltävänä olevan keksinnön erästä laitetta voidaan menestyksellä käyttää metallien epäpuhtauksien ja rikin poistamiseen jäteöljystä vedyllä.

Kuten tiedetään, jäteöljyt sisältävät erilaisia suurimolekyylisiä, metallipitoisia ja metallittomia komponentteja, joilla on haitallinen vaikutus katalyyttiaktiivisuuteen poistettaessa rikki jäteöljystä vedyn avulla. Tärkeimmät metallipitoiset komponentit ovat nikkeli- ja vanadiinipatoiset yhdisteet ja tärkeitä metallittomia komponentteja ovat hartsit, polyaromaatit ja asfalteenit. Raskasmetalliyhdisteiden saostuminen ja erityisesti asfal-teeneista johtuva karstanmuodostus alentavat katalyytin kykyä muuttaa jäte- 61 040 h öljyn rikkipitoisia yhdisteitä. Poistettaessa rikkiä jäteöljystä kiinto-kerroksen avulla katalyytin likaantuminen metalleilla pakottaa prosessin jaksottaiseen pysäyttämiseen katalyytin vaihtamiseksi. Nämä jaksottaiset katkot saattavat tiheentyä käsiteltäessä voimakkaasti likaantuneita jäteöljyjä ja tuloksena on erittäin tehoton toiminta.

Soveltamalla käsiteltävänä olevaa laitetta rikin vedyn avulla jäteöljyistä poiston esivaiheena prosessista tulee jatkuvatoiminen ja helppokäyttöinen. Tällaisessa menetelmässä on edullista ensin syöttää jäteöljy keksinnön mukaiseen yhteen tai useampaan reaktoriin, jossa öljyn metalliset epäpuhtaudet poistetaan suurimmaksi osaksi ja öljyn rikkipitoisuus edullisesti alenee. Sitten lähes täysin metallittomaksi tehty öljy syötetään yhteen tai useampaan kiintokerrosreaktoriin, jossa rikki poistetaan vedyn avulla. Käsiteltävänä olevan keksinnön mukainen reaktori (reaktorit) ensiksikin toimii kiintokerrosreaktorin (-reaktoreiden) suojareaktorina (-reaktoreina) poistamalla suurimman osan metallisista epäpuhtauksista, jotka myöhemmin myrkyttäisivät katalyytin. Tällöin pystytään jatkuvasti syöttämään metallin-poiston suhteen lähes vakiopitoisuuteen saatettua jäteöljyä kiintokerrosreak-toreihin, jotka siten pystyvät toimimaan kauemmin ilman regenerointia ja/tai katalyytin vaihtoa kuin muuten olisi mahdollista.

Koska suojareaktorissa (-reaktoreissa) olevaa katalyyttiä jatkuvasti tai jaksottaisesti poistetaan ja korvataan uudella katalyytillä suojareakto-rin (-reaktoreiden) katalyyttikerroksen tukkeutuminen lisäksi estyy. Sama koskee rikin poistoa vedyllä seuraavassa reaktorissa (reaktoreissa), koska siinä (niissä) käytetään lähes metallitonta syötettä.

Tavallisesti katalyytin syöttö ja poisto suoritetaan jaksottain ja joissakin tapauksissa jatkuvatoimisesti.

Edellisessä tapauksessa uuden katalyytin syöttö ja käytetyn katalyytin poisto voidaan suorittaa samanaikaisesti. Käytännössä tämä ei kui^ tenkaan ole mukavaa ja on suositeltavaa ensin poistaa määrätty määrä käytettyä katalyyttiä ja sitten välittömästi lisätä vastaava määrä uutta katalyyttiä. Tämä katalyytin poisto ja lisäys voidaan suorittaa vastakkaisessa järjestyksessä. Jokaisen poisto-lisäysjakson aikana voidaan poistaa ja lisätä 0,1 - 100 % katalyytin kokonaismäärästä. Mieluiten poisto- ja lisäysmäärä rajoitetaan 0,5 - 20 %:iin katalyytin kokonaismäärästä. Poiston kesto on mieluiten 0,5 - 30 minuuttia ja poistojen lukumäärä viikossa on mieluiten 1-200.

5 61040

Kun kyse on jatkuvasta lisäämisestä ja poistamisesta, mikä saattaa olla toivottavaa katalyytin nopean deaktivoitumisen ja siitä johtuvan tiheän regeneroimisen vuoksi, on sopivaa poistaa 0,1 - 100 % katalyytin kokonaismäärästä tunnissa lisäten uutta katalyyttiä samalla nopeudella. Mieluiten kuitenkin poistetaan reaktorista ja lisätään siihen tuntia kohti 0,5 - 20 % katalyytin kokonaismäärästä.

Käytettävien katalyyttihiukkasten koko voi vaihdella suuresti. Katalyyttihiukkasten halkaisija voi olla 0,1 - 10 mm. Hyvän kosketuksen saavuttamiseksi katalyytissä tai sen pinnalla olevien aktiivisten kohtien ja nesteen ja/tai katalyytin välillä on katalyyttihiukkasten halkaisijan kuitenkin oltava suhteellisen pieni. Suositeltava katalyyttihiukkashalkaisija on 0,1 - 5 mm.

Kuten yllä mainittiin, käsiteltävänä oleva laite on erittäin sopiva käsiteltäessä hiilivetyöljyjä vedyllä. Tällaiseen vetykäsittelyyn edullinen katalyytti sisältää mieluiten jaksollisen järjestelmän ryhmän VI B yhtä tai useampaa metallia (kromia, molybdeenia, volframia) ja/tai rautaryhmän yhtä tai useampaa metallia (rautaa, nikkeliä, kobolttia) ja/tai tällaisen metallin (metallien) yhtä tai useampaa oksidia ja/tai sulfidia saostettuina vaikeasti sulavalle oksidikantaja-aineelle. Esimerkkejä tällaisista kantaja-aineista ovat alumiinioksidi, piidioksidi, magnesiumoksidi, titaanidioksidi ja niiden seokset.

Tämän keksinnön suositeltavan toteuttamismuodon vetykäsittelyn reaktio-olosuhteet voivat vaihdella suuresti ja ensisijaisesti ne riippuvat käytetyn hiilivetyöljysyötteen luonteesta. Lämpötila voi olla 300-i+75°C ja kokonaispaine 20-350 kp/cm . Katalyytin läpi menevän määrän nopeus tunnissa voi olla 0,1 - 10 paino-osaa uutta öljysyötettä katalyyttivolyymiä kohti tunnissa.

Reaktorin pohjaan asennettu katalyytin poistosuppilo voi muodostua mistä tahansa suppilojärjestelmästä, joka mahdollistaa katalyytin massavirtauksen reaktorin läpi samalla nopeudella kuin käytetty katalyytti poistuu reaktorin alaosan kautta. Massavirtauksella tarkoitetaan, että katalyyttihiukkaset liikkuvat reaktorin lieriöosassa alaspäin suunnilleen samalla nopeudella hiukkasten sijainnista riippumatta. Tämä merkitsee sitä, että kaikkien katalyyttihiukkasten viipymisaika reaktorissa on sama ja että pohjaosan kautta poistuvat katalyyttihiukkaset deaktivoituvat siten suunnilleen yhtä pitkälle. Ilman tällaista pois-tosuppiloa katalyyttihiukkaset laskeutuvat reaktorissa suppilomaisesti, jolloin reaktorin keskustassa olevat hiukkaset laskeutuvat nopeammin kuin reaktorin sivuilla olevat hiukkaset ja osa reaktorin seinämän lähellä olevasta katalyytistä saattaa jopa pysähtyä. Tästä on seurauksena, että huomattava määrä suhteellisen aktiivista katalyyttiä poistetaan kunkin poistojakson aikana, mikä tekee reaktorin käytön tehottomaksi.

61040 6 Tällaisen katalyytin poistosuppilon mukanaolo aiheuttaa kuitenkin reaktorin alaosan kautta kaasun ja/tai nesteen lisäämiseen ja poistamiseen liittyviä ongelmia. Suppilo aiheuttaa suuren paine-eron katalyyttikerroksen pääosan ja suppilon pohjan välillä. Jos tällöin kaasun ja/tai nesteen lisääminen tai poistaminen suoritetaan suppilon poistoaukon kohdalla tai sen alapuolella, paine tulo- tai poistoaukon kohdalla on epätasaista, mikä näissä kohdissa saattaa johtaa kaasun ja/tai nesteen sykkimiseen.

Näiden ei-toivottujen ilmiöiden poistamiseksi käsiteltävänä olevassa menetelmässä käytetään katalyytin poistosuppilossa poistoaukon yläpuolella olevaa verkkoa. Tämän kohdan ja katalyyttikerroksen pääosan välillä on suhteellinen pieni paine-ero. Siten nestettä ja/tai kaasua voidaan lisätä reaktoriin tai poistaa siitä niiden joutumatta ylläkuvattuun sykkimisliikkeeseen.

Verkon (verkkojen) muoto ja verkon (verkkojen) vaakatason kanssa muodostama kulma voi vaihdella suuresti. Käytännöllisistä ja taloudellisista syistä verkko (verkot) on kuitenkin yleensä tasainen ja verkon (verkkojen) ja vaakatason muodostama kulma on U5-I800.

Käsiteltävänä olevan keksinnön eräässä suositeltavassa toteuttamismuodossa katalyytin poistosuppilo muodostuu vähintään kahdesta käännetystä kartiosta, jolloin yläosan pohja liitetään alaosan kanteen lieriömäisellä verkko-osalla. Kartiomaiset osat mahdollistavat katalyytin massavirtauksen reaktorin läpi alaspäin ja verkko (verkot) erottaa katalyyttikerroksen nesteen ja/tai kaasun mahdollisista tulo- ja poistoaukoista. Tällöin verkon seinämä on samansuuntainen kuin katalyytin virtaus, so. se muodostaa 90°:een kulman vaakatason kanssa. Tällainen järjestely on eduksi, koska katalyyttivirtauksean kohdistuva vastus vähenee. Tämä saattaa olla erityisen tärkeää käytettäessä kudottua verkkoa, joka karheutensa vuoksi ei paranna katalyytin virtausta reaktorissa.

Käsiteltävänä olevan keksinnön mukaista laitetta käytettäessä on katalyytin rakenteen oltava sellainen, että se mahdollistaa katalyytin tasaisen poistamisen. Tässä suhteessa katalyyttihiukkasten koko on kriittinen. On tärkeää, että suppilon poistoaukon rakenne on sellainen, että käytettäessä määrättyä ka-talyyttihiukkaskokoa ei tapahdu tukkeutumista, joka ko. aöaööa tunnetaan nimellä sillanmuodostus. Tästä seuraa, että määrätyn suppilopoistoaukon lyhin ominais-halkaisija ei mielellään saa olla pienempi kuin 10 cm. Käsiteltävänä olevassa keksinnössä on suositeltavaa käyttää suppilon pyöreätä poistoaukkoa, jonka halkaisija on vähintään 10 cm.

Kun katalyytin poistosuppilo muodostuu kahdesta tai useammasta käänetystä kartiosta ja yhdestä tai useammasta lieriöverkosta käsiteltävänä olevan keksinnön mukaisesti, katalyytin massavirtaus reaktorissa aikaansaadaan mieluiten siten, että käytetään kartioita, jotka reaktorin pystyakselin kanssa muodos- τ 61040 tavat 5-^5°:een kulman. Suositeltavampi kulma, jota käytetään useimmissa käsiteltävänä olevan keksinnön mukaisissa menetelmissä, on 10-35°· Kartioiden ja reaktorin pystyakselin muodostamat kulmat voivatolla samat.

Kuten on odotettavissa reaktorissa tapahtuva katalyyttinen prosessi voi vähitellen korrodoida verkkoa. Koska tällainen korroosio saattaa aiheuttaa verkon vaurioitumisen tai repeytymisen käynnin aikana, on suositeltava varokeino asentaa reaktorin pohjaan toinen verkko. Tämä toinen verkko on erityisen tärkeä reaktorituotteiden virratessa alaspäin, jolloin pääverkon vaurioituessa katalyytin poistuminen reaktorista tuotteen ohella estyy.

Verkon (verkkojen) silmäkoko vaihtelee menetelmässä käytetystä katalyytti-hiukkaskoosta riippuen, mutta se on tietenkin aina pienempi kuin katalyytti hiukkaskoko. Niinpä suositeltava silmäkoko on 18-170 (British Standard-seula-sarja), joskin tätä suositeltavampi on silmäkoko 18-85.

Lisättäessä nestettä ja/kaasua reaktoriin tai poistettaessa niitä reaktori pohjan yläpuolella olevan verkon kautta on seurauksena verkon alla oleva, lähes staattinen öljy-katalyyttiseos. Reaktorin korkeissa käyttölämpötiloissa tämän seoksen hiilivetyöljyt pyrkivät muodostamaan karstaa ja mukana oleva käytetty katalyytti edistää vetykrakkausreaktioita. Nämä vetykrakkausreaktiot johtavat ei-toivottuihin ilmiöihin kuten lämpötilan ja paineen nousuun ja karstanmuodostus johtaa suurien, kiinteiden, katalyyttikimpaleiden syntymiseen. Siten katalyytin poistoaukko saattaa helposti tukkeutua.

Näiden vaikeuksien poistamiseksi on edullista syöttää uutta, vetypitois-ta kaasua reaktorin pohjaosaan. Tämä vaikuttaa kahdella tavalla. Ensiksikin reaktorin pohjalla oleva öljy ei enää ole staattinen, vaan kaasu puhaltaa sen reaktorin pääosaan. Tästä on seurauksena, että verkon alla olevaa öljyä syötetään jatkuvasti ja ei-toivotut reaktiot estyvät. Toiseksi, koska vetypitoi-sen kaasusyötteen lämpötila mieluiten alittaa reaktorin pohjalla olevan öjly-katalyyttiseoksen lämpötilan, kaasu jäähdyttää reaktorin pohjalla olevaa seosta lämpötilaan, jossa ei-toivottuja reaktioita ei enää tapahdu. Reaktorin

O

pohjaan syötettävän kaasun määrä on mieluiten 10-1+000 nm kokonaisöljysyötteen tonnia kohti ja kaasun suositeltava lämpötila on ympäristön lämpötilan ja 350°C:een välillä joskin 200°C alittava lämpötila on suositeltavampi.

Toinen menetelmä, jossa yllämainitut vaikeudet on vältettävissä joko uuden, vetypitoisen kaasun syötön vaihtoehtona tai sen ohella on kylmän öljyn syöttäminen reaktorin pohjalle. Joi-sakin tapauksissa, esim. vetypitoisen kaasun syötön ollessa riittämätön tai se katkaistaan, kylmän öljyn syöttäminen on erittäin edullista. Mieluiten reaktorin pohjalle syötettävän kylmän öljyn syöttäminen on erittäin edullista. Mieluiten reaktorin pohjalle syötettävän kylmän öljyn määrä ei ylitä 10 paino-% öljysyötteen kokonaismäärästä ja mieluiten öljyn lämpötila on ympäristön lämpötilasta 350°C:een. Öljyn suositeltavampi lämpötila on alle 200 C.

8 61040

Lisäsyynä vetypitoisen kaasun ja/tai kylmän öljyn syöttämiseen on reaktorin pohjalla olevan hiilivetyöljyn ja katalyytin seoksen lämpötilan alentaminen sellaiseksi, että katalyytti voidaan poistaa.

Jos katalyytin poistoon liittyviä venttiilejä käytetään korkeissa reaktorilämpötiloissa, ne korrodoituvat nopeasti. Jos venttiilien kautta poistettavan katalyyttiseoksen lämpötila on alle 350°C, nämä korroosio-ongelmat vähenevät huomattavasti. Niinpä vetypitoisen kaasun ja/tai kylmän öljyn syöttöä säädetään siten, että vetypitoisen kaasun ja/tai kylmän öljyn syöttöaukon alapuolella olevan öljy-katalyyttiseoksen lämpötila on alle 350°C.

Käytetyn katalyytin poisto tapahtuu sopivimmin johdon kautta, jossa katalyytti ensin kulkee kiintoaineventtiilin läpi ja tämän jälkeen nesteen-ja kaasunpitävän korkeapaineventtiilin läpi. Voidaan käyttää mitä tahansa kiintoaineventtiiliä, mutta pyörivä venttiili on suositeltava.

Katalyyttisten prosessien käyttöpaineissa on tärkeää, että nesteen-ja kaasunpitävä korkeapaineventtiili on hyvin tiiviisti suljettuna, kun kata-lyyttiä ei poisteta reaktorista. Tällaisen venttiilin teho kuitenkin alenee tuntuvasti, jos venttiiliä suljettaessa katalyyttihiukkasia joutuu venttiili-pesän ja sen istukan väliin. Siksi on erittäin suositeltavaa varustaa johto nesteen- ja kaasunpitävän korkeapaineventtiilin huuhtelulaitteilla venttiilin sulkemista estävien katalyyttihiukkasten poistamiseksi. Tämä tapahtuu siten, että kiintoaineventtiilin ja nesteen- ja kaasunpitävän korkeapaineventtiilin väliin syötetään kulmää huuhteluöljyä. Tätä suositeltavampaa on, että huuhteluun käytetään nestemäisen hiilivetyöljysyötteen kylmää sivuvirtausta, mutta voidaan myös käyttää kylmää tuotetta. On eduksi, että kylmän öljysyötteen määrä ei ylitä 10 paino-% kokonaisöljysyötteen määrästä ja monissa tapauksissa määrä voi olla huomattavasti alle 10 %. Kylmän öljyn edullinen lämpötila on ympäristön lämpötilasta 350°C:een joskin suositeltava lämpötila on alle 200°C.

Katalyytin sillanmuodostuksen estämiseksi poiston aikana suppilo-aukon lyhin ominaispituus ei mieluiten saa alittaa 10 cm. Käytettäessä käsiteltävänä olevan keksinnön mukaista pyöreätä suppiloaukkoa poistoaukon halkaisija ei mieluiten saa alittaa 10 cm.

9 61040

Katalyytin massavirtauksen aikaansaamiseksi reaktorissa kartio-osien ja reaktorin pystyakselin muodostamat kulmat ovat mieluiten 5-^5°· Eräässä suositeltavammassa toteuttamismuodossa kartio-osien ja reaktorin pystyakselin muodostamat kulmat ovat samat.

Yllä kuvatuista syistä suositeltava varokeino on asentaa reaktorin pohjaan toinen verkko.

Verkon (verkkojen)silmäkoko on pienempi kuin katalyytin hiukkaskoko ja mieluiten se on 0,1 - 10 mm.

Kuten yllä mainittiin reaktorin pohjassa on uuden, vetypitoisen kaasun ja/tai kylmän öljyn syöttöaukot. Myös kiintoaineventtiilin ja kaasun- ja nesteenpitävän korkeapaineventtiilin yhdistävässä poistojohdossa on kylmän öljyn tuloaukko korkeapaineventtiilin huuhtelemiseksi. Eräässä suositeltavassa toteuttamismuodossa kiintoaineventtiilinä on pyörivä venttiili.

Keksintö voidaan toteuttaa monin tavoin ja seuraavassa selvennetään eräitä erikoistoteuttamismuotoja samalla viitaten piirustukseen, josta ei ilmene sellaisia varusteita kuin venttiilit, pumput, säätölaitteet jne.

Piirustuksesta ilmenee kaavamaisesti käsiteltävänä olevan keksinnön mukainen menetelmä ja laite, jotka ovat sopivia poistettaessa metalleja jäteöljyistä esivaiheena jäteöljyjen vedyn avulla tapahtuvalle rikinpoistolle.

Metalli- ja rikkipitoisen jäteöljyn ja vetypitoisen kaasun kuumennettua seosta syötetään johdon 1 kautta suorareaktorin 2 yläpäähän. Seos virtaa alaspäin suojareaktorissa olevan katalyyttikerroksen läpi ja metalliton öljy ja kaasu erotetaan katalyytistä poistosuppilon U osan muodostavan verkon 3 avulla ja ne poistuvat reaktorista toisen verkon 5 ja johdon 6 kautta. Sitten öljy virtaa johdon 6 kautta yhteen tai useampaan kiinteällä vetyrikinpoisto-kerroksella varustettuun reaktoriin, joka ei näy kuvassa. Korkeapainevety-huuhtelukaasua syötetään johdon 7, venttiilin 8 ja johdon 9 välityksellä reaktorin pohjaosaan ja johdon 10 ja venttiilin 11 välityksellä reaktorin yläosaan. Korkeapainehuuhteluöljyä syötetään reaktorin pohjaosaan johdon 12, venttiilien 13 ja li+ ja johdon 9 välityksellä.

Käynnin aikana uutta katalyyttiä syötetään reaktoriin johdon 15 välityksellä katalyytin matalapainesyöttöastian 16 ja katalyytin korkeapainesyöttö-astian 17 avulla.

10 61 040

Astiat 16 ja 17 sekä alempana kuvattavat katalyytin poistoastiat 52 ja 55 voidaan varustaa käännettyjen kartioiden muotoisilla poistosuppiloilla.

Toiminnan käynnistyessä astia 16 yhdistetään johdon 18 välityksellä tasausjärjestelmään, joka ei näy piirroksesta ja jossa on lähes normaalipaine ja ympäristön lämpötila. Astia 17 on täysin eristetty ja se on täytetty kohotetussa lämpötilassa, ja korkeassa paineessa olevalla nesteellä.

Uuden katalyytin syöttämiseksi reaktoriin astiasta 17 poistetaan aluksi paine yhdistämällä se johdon 19 välityksellä tasausjärjestelmään. Sitten astia 16 eristetään tasausjärjestelmästä venttiilin 25 avulla. Tämän jälkeen uutta katalyyttiä panostetaan astiaan 16 venttiilin 20 välityksellä ja astia eristetään uudelleen ja astiaan mahdollisesti virkannut happi poistetaan imemällä johdon 21 kautta. Vakuumi lopetetaan yhdistämällä astia 16 tasausjärjestelmään ja lopuksi astiaa 16 huuhdellaan typellä johdon 22 kautta. Sitten astia 17 eristetään tasausjärjestelmästä, avataan kuristusventtiili 25 ja katalyytit siirtyy astiaan 17· Astian 17 pohjalle syötetään matalapainehuuhtelu-öljyä johdon 24 kautta ja öljy joutuu johdon 24 kautta astiaan 17 ja venttiiliin 25 ja poistuu johdon 26 kautta. Täten katalyyttlhiukkaset huuhtoutuvat venttiilistä 25 ja venttiilin tiiveys säilyy. Sitten venttiili 25 suljetaan, jolloin matalapainehuuhteluöljyn tulo lakkaa.

Tämän jälkeen katalyyttiä syötetään reaktoriin yhdistämällä astia 17 korkeapainehuuhteluöljyn syöttöjärjestelmään johdon 17 välityksellä sekä johtoihin 25 ja 28 paineen saamiseksi reaktorissa ja astiassa 17 suunnilleen samaksi. Tämän jälkeen avataan kuristusventtiili 29 ja pyörivää venttiiliä 50 käännetään tarvittavan määrän kerroksia halutun katalyyttiaäärän syöttämiseksi reaktoriin. Venttiili 29 suljetaan, kun korkeapainehuuhteluöljy on riittävästi huuhdellut venttiilin istukkaa.

Käytetyn katalyytin poisto reaktorista suoritetaan johdon 51 kautta katalyytin korkeapainepoistoastian 52 ja katalyytin matalapainepoistoastian 55 avulla.

Käynniitettäessä astia 52 on täysin eristettynä ja se on täytetty kohote-tusaa lämpötilassa ja korkeassa paineessa olevalla nesteellä. Astia 53 yhdistetään johdon 54 välityksellä tasausjärjestelmään, jossa on lähes normaalipaine ja jonka lämpötila on alle 550°C.

Käytetyn katalyytin poistamiseksi reaktorista astia 52 yhdistetään reaktorin pohjaosaan avaamalla kuristusventtiili 53* Tällöin korkeapainehuuhtelu-öljyä virtaa johdon 12, venttiilin 15, johdon 56 ja venttiilin 55 kautta ga astian 52 läpi ja poistuu järjestelmästä johdon 57 kautta. Tarvittava määrä käytettyä katalyyttiä poistetaan reaktorista Mäntämällä pyörivää venttiiliä 58 useita kertoja. Venttiili 55 suljetaan, kun korkeapainehuuhteluyöjy on riittävästi huuhdellut venttiilin istukkaa.

11 61040 Käytetty katalyytti poistetaan astiasta 32 astiaan 33 poistamalla ensin paine astiasta 32 liittämällä se johdon 39 välityksellä tasausjärjestelmään. Sitten astia 33 eristetään tasausjärjestelmästä ja yhdistetään astiaan 32 avaamalla kuristusventtiili 40. Matalapainehuuhteluöljyä syötetään astian 33 pohjalle johdon 41 kautta ja Öljy virtaa astiaan 33» venttiilin 40 ja astian 32 kautta ja johdon 39 välityksellä tasausjärjestelmään. Painovoiman avulla katalyytti siirtyy täysin astiaan 33» Venttiilin 40 istukkaa huuhdellaan ja tämän vaiheen päätyttyä astia 32 on täysin täyttynyt nesteellä. Venttiili 40 suljetaan ja matalapainehuuhteluöljyn syöttö lopetetaan. Astian 33 tyhjentämiseksi nesteestä astia yhdistetään johdon 42 välityksellä tasausjärjestelmään ja typpeä johdetaan johdon 34 välityksellä astian 33 yläosaan. Nestettä poistettaessa paineen avulla matalapainehöyryä syötetään astiaan 33 johdon 43 kautta ja kuulaventtiili 44 avataan. Tämän jälkeen katalyytti poistetaan venttiilin 44 kautta vedellä täytettyyn avoastiaan (ei näy kuvassa). Kun astia 33 on tyhjentynyt, venttiili 44 suljetaan ja höyryneyöttö lopetetaan. Tämän jälkeen korkeapainesyöttöjohto 43 yhdistetään astiaan 32 astian 32 ja reaktorin paineen saattamiseksi samaksi ja tämän jälkeen paineentulo lopetetaan.

Seuraavassa esimerkissä keksintöä selvennetään tarkemmin.

Esimerkki

Raakamaaöljyä normaalipaineessa tislaamalla saadulla jäteöljyllä oli seu-raavat ominaisuudet:

Alkuperäinen kiehumapiste 274°C

Viskositeetti 100°C:ssa 26,1 cP

Tiheys 7/4°C 918 kg/m5

Rikkipitoisuus 3»91 paino-#

Vanadiinipitoisuus 49 paino-ppm

Nikkelipitoisuue 13»4 paino-ppm C^-asfalteeneja 6,1 painoni Tätä jäännöstä käytettiin lähtöaineena poistettaessa ylläkuvatulla tavalla rikkiä vedyn avulla samalla viitaten piirrokseen.

Reaktoriin syötetty uusi katalyytti sisälsi 2 paino-# nikkeliä ja 16 paino-^ molybdeeniä alumiinioksidikantajalla. Katalyytin ominaisuudet olivat: Keskimääräinen hiukkaskoko 0,8 mm

Irtotilavuuspaino 470 kg/m^

Reaktorissa olevan katalyytin paino oli 21,2 tonnia ja jokaisen poistojak-son aikana pöistetun katalyytin prosentuaalinen osuus katalyytin kokonaismäärästä oli 2,22 #· Samalla lisättiin vastaava määräuuutta katalyyttiä.

Poistojaksojen lukumäärä päivää kohti oli yksi ja kunkin kesto li 10 minuuttia.

Käytetyn katalyytin nikkelipitoisuus oli 6 paino-# ja vanadiinipitoisuus 29 paino-#.

1J 61040

Katalyytin poistosuppilo muodostui kahdesta käännetystä kartiosta, joista suuremman pohja oli yhdistetty pienemmän kanteen halkaisijaltaan 235 o® olevan lieriömäisen verkon avulla. Verkon silmäkoko oli 15 mm ja langan halkaisija 0,4 nun. Suppilon pyöreän poistoaukon halkaisija oli 18 om ja molempien kartioiden ja reaktorin pystyakselin muodostama kulma oli 45°. Yläkartion ja ala-kartion verkkokorkeus oli vastaavasti 20, 50 ja 110 om. Suuremman kartion yläosan halkaisija ja reaktorin sisähalkaisija oli sama eli 330 cm.

Beaktorin toimintaolosuhteet olivat:

Keskimääräinen lämpötila 420°C

Keskimääräinen paine 130 kg/cm (monometripaine)

Katalyytin ?äpi menevän öljyn keskimää- , , räinen nopeus 4 sr öljyä/tunti/nr kata lyyttiä Öljyn keskimääräinen lineaarinopeus 0,01 m/s

Beaktorin öljysyötteen määrä tunnissa oli 167 tonnia ja öljyn kera syötettiin 500 nm^ vetypitoieta kaasua öljytonnia kohti.

Beaktorin pohjalle syötettiin 75 nm Vt vetypitoieta kaasua ja 2 nm Vt kylmää öljyä. Vetypitoisen kaasun lämpötila oli 60°C ja kylmän öljysyötteen 150°C. Vetypitoinen kaasu sisälsi 06 paino-# vetyä lopun ollessa matalalla kiehuvia hiilivetyjä.

Beaktorista poistuvan öljyvirran metallipitoisuus oli 17,6 paino-ppm vanadiinia ja 1,2 paino-ppm nikkeliä, joten metallinpolstodi 70 #:nen. Reaktorista poistuvan öljyvirran rikkipitoisuus oli 3*71 paino-#, joten rikinpoisto oli 5 #:nen. Menetelmän avulla saadaan jatkuva öljyvirta, jossa epäpuhtauksina oli yllä kuvattu prosentuaalinen määrä metalleja ja rikkiä.

Claims (1)

13 61 0 4 0 Patenttivaatimus: Laite jatkuvatoimisen menetelmän toteuttamiseksi hiilivetyöljyjen katalyyttistä käsittelyä varten, tunnettu siitä, että se käsittää a) uuden katalyytin korkeapainevarastoastian (17), joka on varustettu uuden katalyytin ja/tai nesteen ja/tai kaasun yhdellä tai useammalla tuloaukolla, b) korkeapainereaktioastian (2), joka sisältää syötön tuloaukon (l) ja tuotteen poistoaukon (6) ja jonka pohjaan on sovitettu katalyytin poistosup-pilo (M, joka koostuu vähintään kahdesta ylösalaisin käännetystä kartio-osasta, jolloin näiden kartio-osien ja reaktioastian pystysuoran akselin välinen kulma on 5-^*5° ja ylemmän kartio-osan pohja on yhdistetty alemman kartion yläosasin sylinterimäisen sihtiosan (3 ) avulla, c) käytetyn katalyytin korkeapainetyhjennysastian (32) ja käytetyn katalyytin ja/tai nesteen ja/tai kaasun yhden tai useamman poistoaukon (37, 39), d) korkeapainevarastoastian (17) ja korkeapainereaktioastian (2) yhdistävän johdon, joka on varustettu vähintään yhdellä kiinteiden aineiden säätöventtiilillä (30) ja/tai korkeapaine-venttiilillä (29), e) korkeapainereaktioastian (2) ja korkeapainetyhjennysastian (32) yhdistävän johdon, joka on varustettu reaktioastian (2) yläpuolelle sovitetulla kiinteiden aineiden säätöventtiilillä (38), tyhjennysastian (32) yläpuolelle sovitetulla nesteen- ja kaasunpitävällä korkeapaineventtiilillä (35), ja nesteen tuloaukolla (36), joka liittyy molempien venttiilien yhdysjohtoon ja joka on varustettu nesteenpitävällä korkeapaineventtiilillä (13)·