FI78495C - Foerfarande foer oxidering av bitumen och reaktor foer anvaendning vid foerfarandet. - Google Patents

Description

78495 1 Menetelmä bitumin hapettamlseksl ja menetelmässä käytettävä reaktori FÖrfarande för oxidering av bitumen och reaktor för användning vid förfarandet 5

Keksintö koskee menetelmää bitumin hapettamlseksl johtamalla ilmavirta bitumiin tai muuhun hillivetytuotteeseen ja tässä menetelmässä käytettävää reaktoria.

10

Hiilivetytuote, joka saadaan esimerkiksi öljynjalostusprosessieta pohja-tuotteena eli ns. bitumi, voidaan hapettaa bitumin ominaisuuksien parantamiseksi soveliaaksi aiottuihin käyttökohteisiin. Tämä hapettaminen voidaan tehdä johtamalla ilmaa bitumiin, joka hapettuu Öljyfaaslin 11-15 masta diffundoituneen hapen vaikutuksesta.

Koska bitumi on hyvin viskoosi neste, hapen diffuntoituminen siihen on hidasta, vaikka sen lämpötila öljynjalostusprosessieta suoraan saataessa tai muusta syystä olisi korkea, esimerkiksi 250°C. Tavanomaisessa 20 menettelyssä, joka esitetään esimerkiksi patenttijulkaisussa US 2 661 323, käytetään sylinterin muotoista, pystyyn asetettua reaktoria, jossa bitumi-kerrokseen johdetaan ilmaa yhdestä kohtaa ja bitumi hapettuu bitumi-kerroksessa ylöspäin kohoavista ilmakuplista diffundoituvan hapen vaikutuksesta. Kuitenkin tällöin bitumi halutun hapetusasteen saavuttamiseksi 25 joudutaan kierrättämään eli palauttamaan osa tuotevirrasta takaisin reaktoriin, ja tämä palautusosuus kohoaa yleensä suureksi eli jopa 200 Z:ksi tuoresyötöstä. Tällöin osa bitumista hapettuu liikaa ja osa menee melkein lainkaan hapettumatta tuotevirrassa ulos reaktorista, eli bitumin viipymäaika reaktorissa vaihtelee liiaksi. Lisäksi reaktorissa voi olla 30 kohtia, joissa bitumi ei sekoitu muuhun reaktioseokseen eikä pääse hapettumaan juuri lainkaan.

Ilman sekoittumista bitumiin on pyritty parantamaan mekaanisilla sekoit-timilla (US 3 652 445) tai putkimaisilla ohjauslevyillä (DE 1 494 485 ja 35 DE 1 669 001) ja yhtäaikaa näillä molemmilla tavoilla (US 3 935 093 ja US 3 923 633).

2 78495 1 Ilman ja bitumin syöttö voi myös tapahtua reaktorin pohjalta samasta suuttimestai jolta voi olla yksi tai useampia (DE 1 494 485 ja DE 1 669 001), reaktorin putkimaiseen sisäosaan, jossa hapettuminen tapahtuu ilman ja bitumin virratessa samaan suuntaan, ja hapettunut 5 bitumi palaa reaktorin reunaosia pitkin alaspäin, ja osa poistetaan ja osa palaa nousevan virran mukana ylös.

Koska bitumin hapettaminen ilmavirralla aiheuttaa vaahdon syntymistä nestepinnan yläpuolelle, täytyy reaktorin yläosassa olla tilaa vaah-10 don asettumiselle tasapainotilaan. Tätä voidaan edesauttaa ja nopeuttaa syöttämällä vesihöyryä reaktorin yläosaan (US 2 661 323 ja DE 1 669 001) tai reaktorin yläosa voi olla alaosaa laajempi (US 3 652 445) tai laajennetussa yläosassa voidaan käyttää vielä ohjailulevyjä (DE 1 494 485 ja DE 1 669 001).

15

Keksinnön mukainen menetelmä on tunnettu siitä, että hapettaminen tapahtuu ilmavirralla syllnterimäisessä, pystyyn asetetussa reaktorissa, jonka yläosa on alaosaa oleellisesti avarampi ja jonka kapeamman ala-eli reaktio-osan yläosaan johdetaan bitumin tai vastaavan syöttövirta ja 20 jonka em. reaktio- osaan johdetaan ilmavirta bitumlvlrran alapuolelle useammalta korkeustasolta ja useammasta syöttökohdasta, ja josta hapettunut bitumi tai muu hiilivetytuote poistetaan reaktorin pohjalta ja mahdollisesti osa tästä poistovlrrasta palautetaan takaisin reaktoriin syöttämällä se syöttövirran mukaan ja/tai syöttövirtaa alemmalle ta-25 solle.

Keksinnön mukainen hapetusreaktori on tunnettu siitä, että se on kahden päällekkäin asetetun sylinterin muotoinen ja ylempi sylinteri eli reaktorin yläosa on ala- eli reaktio-osaa oleellisesti avarampi ja 30 hapetettavan bitumin syöttö tapahtuu putken kautta reaktio-osan yläosaan ja ilman syöttö putkea pitkin, joka haarautuu ainakin kahteen haaraan, jotka ovat eri korkeudella reaktoria, sekä hapettunut tuote poistetaan reaktorin pohjalta yhteen kautta ja mahdollisesti osa tästä poisto-virrasta palautetaan takaisin reaktoriin putkilinjaa pitkin joko bitumin 35 syöttövirran mukana ja/tai tätä alemmalle tasolle.

3 78495 1 Keksinnön mukaisesti bitumi hapettuu tasaisemmin ja sen laatu paranee hapen diffundoitumisen tehostuessa syöttämällä ilmaa reaktorin useilta korkeustasoilta ja useista samalla tasolla olevista syöttöaukoista syötettäessä bitumia reaktio-osan yläosaan ilman syöttökohtaa ylemmälle 5 tasolle ja käytetään sellaista reaktoria, jonka yläosa on oleellisesti ala- eli reaktio-osaa avarampi sekä hapettunut bitumi poistetaan reaktorin pohjalta ja mahdollisesti tästä poistovlrrasta osa palautetaan reaktoriin syöttövirran mukana ja/tai palautetaan tätä syöttökohtaa alemmalle tasolle. Poistovlrrasta reaktoriin palautettava määrä on 10 kuitenkin oleellisesti pienempi kuin tavanomaisissa reaktoreissa.

Suuri palautusmäärä merkitsisi leveää öljyn viipymäaikajakautumaa reaktorissa ja epätasaista tuotebitumin laatua. Keksinnön mukaisella järjestelmällä aikaansaadaan kapea viipymäaikajakautuma, jonka seurauksena ylihapettuneet ja reagoimattomat jakeet minimoituvat tuotteessa 15 ja saadaan tasalaatuisempaa tuotetta.

Reaktorissa el tarvita mekaanista sekoittajaa, koska useilta korkeustasoilta tapahtuva ilman syöttö pitää koko reaktioseoksen jatkuvassa turbulenttisessa liikkeessä eikä ns. kuolleita kohtia pääse syntymään. 20 Koska hapetettava tuote on hyvin viskoosia, voivat Ilmakuplat yhtyä ja nousta bitumiin syntyviä kanavia pitkin. Tämän estämiseksi syötetään ilmaa mahdollisimman monesta kohtaa ja mahdollisimman monelta vaakasuuntaiselta tasolta, mutta kuitenkin niin, etteivät eri tasoilla olevat syöttöaukot ole kuitenkaan päällekkäin. Teoreettisesti ajatellen 25 paras tilanne olisi, että olisi hyvin suuri määrä hyvin pieniä ilman syöttöaukkoja hyvin monilla tasoilla sekä diffuusion että sekoittumisen parantamiseksi, mutta aukkojen tukkeentumisen estämiseksi ja sitä myötä huoltotarpeen vähentämiseksi on aukkojen koolla alaraja, joka käytännössä asettuu noin 5-10 mm/aukon halkaisija ja aukon etäisyys 30 naapuriinsa on noin 2 x aukon halkaisija. Kaikkiaan aukkojen pinta-ala voi olla noin 1-5 % reaktio-osan poikkipinta-alasta. Lisäksi jos reaktioseos tulee syöttöllman ja bitumin muodostamaksi vaahdoksi tai jopa sumuksi ilmamäärän kasvaessa, on vaarana, että reaktioseos tulee räjähdysalttiiksl.

Keksintöä selitetään yksityiskohtaisesti viittaamalla oheisen piirustuksen kuvioissa esitettyyn keksinnön erääseen edulliseen suoritus- 35 a 78495 1 muotoon, johon keksintöä el kuitenkaan ole tarkoitus yksinomaan rajoittaa.

Kuvio 1 esittää keksinnön mukaisessa menetelmässä käytetyn hapetus-5 reaktorin erästä edullista suoritusmuotoa kaaviomalsena sivukuvana.

Kuvio 2 esittää keksinnön mukaisessa hapetusreaktorissa liman syöttö järjestelmää ylhäältäpäin nähtynä.

10 Kuvio 1 esittää bitumin hapetusreaktoria, johon putkea 1 pitkin tapahtuu öljynjalostusprosessista tai muualta saatava hapetettava hiilivety-, esimerkiksi bitumisyöttö reaktorin ala- eli reaktio-osaan 2, jossa oljyfaasin pinta pidetään yleensä reaktio-osan yläreunan tasolla 11. Bitumin syöttö voi tapahtua tangentiaalisesti, ylöspäin 15 tai useista kohdin tietyin kulmavälein. Ilma syötetään linjaa 3 pitkin, joka haarautuu kahteen tai useampaan eri pystytasoilla olevaan haaraan, ja ilman syöttöä eri tasoille voidaan säädellä venttiilien 15 avulla.

20 Hapetettu bitumi poistetaan reaktorin pohjalla olevan poistoyhteen 4 kautta esim. pumpun 12 avulla poistolinjaa 19 pitkin ja tästä virrasta osa voidaan palauttaa reaktoriin putkia 5 ja 6 pitkin. Putki 6 haarautuu kuljettuaan lämmönvaihtimen 13 läpi, jossa palautettavaa tuotetta tarvittaessa lämmitetään tai jäähdytetään, syöttövirtaan 25 1 liittyvään haaraan ja pystysuunnassa tätä alemmalle menevään haa raan 7.

Reaktorin yläosa 14 on oleellisesti alaosaa 2 avarampi, ja sinne syötetään vesihöyryä putkea 8 pitkin useiden suuttlmien 18 kautta vaahto-30 kerroksen pienentämiseksi ja vaahdon nousun estämiseksi ylimenojärjestelmään 9, jota kautta poistuu ylimääräinen ilma reaktorista.

Ilman syöttö tapahtuu usean syöttöaukon 10a,10b,10c jne. kautta kuvion 2 mukaisen järjestelyn mukaisesti putkia 16a,16b jne. pitkin 35 syöttösuuttimien 17 kautta, jolloin eri pystytasoilla olevat syöttö-aukot 10a,10b,10c jne. eivät ole samalla kohdalla ilman tasaisen öljy-faasiin jakautumisen parantamiseksi ja mahdollisten ilmakanavien syntymisen estämiseksi.

Claims (7)

1. Menetelmä bitumin tai senkaltaisen hiilivetytuotteen hapettamiseksi tunnettu siitä, että hapettaminen tapahtuu ilmavirralla sylinte- 5 rimäisessä, pystyyn asetetussa reaktorissa, jonka yläosa on alaosaa oleellisesti avarampi ja jonka kapeamman ala- eli reaktio-osan yläosaan johdetaan bitumin tai vastaavan syöttövirta ja jonka em. reaktio-osaan johdetaan ilmavirta bltumivirran alapuolelle useammalta korkeustasolta ja useammasta syöttökohdasta, ja josta hapettunut bitumi tai 10 muu hiilivetytuote poistetaan reaktorin pohjalta ja mahdollisesti osa tästä poistovirrasta palautetaan takaisin reaktoriin syöttämällä se syöttövirran mukaan ja/tai syöttövirtaa alemmalle tasolle.

1 Patenttivaatimukset

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siltä, 15 että syöttövirta johdetaan reaktoriin tangentlaallsesti, ylöspäin tai sivusuunnassa yhdestä tai useammasta kohdin tietyin kulmavälein.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ilman syöttöaukkoja yhdellä tasolla on useita ja syöttö- 20 aukkojen yhteispinta-ala on 1-5 1 reaktio-osan poikkipinta-alasta.

4. Bitumin tai muun senkaltaisen hiilivetytuotteen hapetusreaktorl, tunnettu siitä, että se on kahden päällekkäin asetetun sylinterin muotoinen ja ylempi sylinteri eli reaktorin yläosa (14) on ala- 25 eli reaktio-osaa (2) oleellisesti avarampi ja hapetettavan bitumin syöttö tapahtuu putken (1) kautta reaktio-osan (2) yläosaan ja ilman syöttöputkea (3) pitkin, joka haarautuu ainakin kahteen haaraan, jotka ovat eri korkeudella reaktoria, sekä hapettunut tuote poistetaan reaktorin pohjalta yhteen (4) kautta ja mahdollisesti osa tästä pois-30 tovirrasta palautetaan takaisin reaktoriin putkilinjaa (5,6) pitkin joko bitumin syöttövirran mukana (1) ja/tai tätä alemmalle tasolle (7).

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen hapetusreaktorl, tunnettu siltä, että bitumin tai vastaavan syöttövirta (1) johdetaan reaktoriin 35 tangentiaalisesti, ylöspäin suuntautuneestl tai useiden samalla korkeustasolla tietyin kulmavälein asetettujen suuttimien kautta.

6 78495 ^ 6. Patenttivaatimuksen 4 tai 5 mukainen hapetusreaktori, tunnettu siitä, että ilmavirran syöttö tapahtuu useasta kohdin siten, että syöttö-aukkojen (10a,10b,10c) yhteenlaskettu pinta-ala kullakin tasolla on 1-5 % reaktio-osan (2) poikkipinta-alasta. 5

5 78495

7. Jonkin patenttivaatimuksen 4-6 mukainen hapetusreaktori, tunnet-t u siltä, että ilman syöttöaukot (10a,10b,10c) on asetettu useille korkeustasoille siten, etteivät eri tasoilla olevat suuttimet (17) ole päällekkäin. 10 15 20 25 30 35 7 78495