FI81829B - Integrerat pyrolytiskt foerfarande foer tunga petroleumfraktioner. - Google Patents

Description

1 81829

Menetelmä raskashiilivetyraaka-aineiden muuttamiseksi ole-fiineiksi

Keksinnön tausta 5 1. Keksinnön kenttä Tämä keksintö koskee olefiinien tuottamista syötettävästä hiilivetyraaka-aineesta. Tarkemmin määriteltynä keksintö koskee olefiinien tuottamista syötettävistä ras-kashiilivetyraaka-aineista. Erikoisesti keksintö koskee 10 olefiinien tuottamista syötettävistä raskashiilivetyraaka- aineista syötettävän raskashiilivetyraaka-aineen esikäsittely-yhdistelmällä, jossa tuotetaan ensin nestemäistä polttoainetuotetta, menetelmää, jolla poistetaan ensisijaisesti hiiltä olefiinien, joita syötettävästä hiilivety-15 raaka-aineesta lopulta valmistetaan, tuotannon edistämi seksi .

2. Alalla vallitsevan tilanteen kuvaus Petrokemian teollisuudessa on pitkään käytetty luonnossa muodostuvia hiilivetyraaka-aineita arvokkaiden 20 olefiinisten materiaalien, kuten eteenin ja propeenin, tuotantoon. Ihannetapauksessa kaupalliset toimenpiteet on toteutettu käyttämällä normaalisti kaasumaisia hiilivetyjä, kuten etaania ja propaania, syötettävänä raaka-aineena. Kun kevyempiä hiilivetyjä on kulutettu ja niiden saa-25 tavuus on heikentynyt, on teollisuudessa jouduttu krakkaa-maan raskaampia hiilivetyjä. Kaupallisesti on käytetty hiilivetyjä, joilla on korkeammat kiehumispisteet kuin kaasumaisilla hiilivedyillä, kuten kiviöljyä ja normaali-painekaasuöljyä (atmospheric gas oil, AGO). Kehitteillä on 30 menetelmiä vielä raskaampien, halvempien raaka-aineiden, kuten tyhjökaasuöljyn (vacuum gas oil, VGO) tai normaali-paineisista tislauskolonneista tulevien jäännösten, joita yleensä kutsutaan normaalipainetornien pöhjatuotteiksi (atmospheric tower bottoms, ATB), käyttämiseksi. Mikään 35 näistä menetelmistä, joissa käytetään raaka-aineita, joi- 2 81829 den kiehumispiste normaalipaineessa on yli 340°, ei ole kuitenkaan saavuttanut laajaa kaupallista menestystä. Pääasiallinen este AGO:a raskaampien syöttöjen käytölle on ollut tarve lisätä laimennushöyryn, jokä on välttämätöntä 5 koksin muodostumisen estämiseksi, määrää. Eräs lisäongelma aiheutuu siitä, että täytyy heittää pois kasvavia määriä olefiinien tuotantoprosessin heikkolaatuista polttoöljysi-vutuotetta, kun syötettävänä raaka-aineena käytetään raskaita hiilivetyjä.

10 Eräs tyypillinen menetelmä olefiinien tuottamiseksi luonnossa muodostuvista hiilivetyraaka-aineista on lämpö-krakkausprosessi.

Tyypillisesti käytetään prosessilämmöllä kuumennettuja lämmittimiä reaktion vaatiman lämmön aikaansaamiseen. 15 Syötettävä raaka-aine virtaa kuumennetun lämmittimen sisällä olevien lukuisten kierukoiden kautta, jotka on sijoitettu siten, että maksimoidaan lämmönsiirto kierukoiden kautta virtaavaan hiilivetyyn. Tavanomaisessa kierukkapy-rolyysissä käytetään laimennushöyryä estämään koksin muo-20 dostuminen krakkauskierukassa. Voimakkaan höyrylaimennuk- sen toisena etuna on se, että estetään koksin kerrostuminen vaihtimessa, joita käytetään krakkausreaktion nopeaan pysäyttämiseen. Eräs kuvaus tavanomaisesta menetelmästä on US-patenttijulkaisussa 3 487 121 (Hallee). Viime aikoina 25 lämpökrakkausprosessia on toteutettu laitteessa, joka mah dollistaa syötettävän hiilivetyraaka-aineen virtaamisen reaktorin läpi höyryn läsnä ollessa käyttäen kuumennettuja kiinteitä aineita lämmönsiirtäjänä.

Höyryn käyttö hiilivetyvirrassa vaatii suurempaa 30 uunikapasiteettia ja laitteistoa kuin höyrytön hiilivety tarvitsisi. Käytettäessä höyryä täytyy lisäksi olla käytettävissä energiaa ja välineet höyryn muodostamista ja tulistamista varten.

Tuotettaessa olefiineja hiilivetyraaka-aineista on 35 koksin muodostuminen ollut ongelma riippumatta käytetystä 3 81 829 menetelmästä. Krakkausreaktio saa tyypillisesti aikaan raskaiden terva- ja koksimateriaalien, jotka likaavat laitteistoa ja joilla ei ole hyötykäyttöä, muodostumisen. Ongelma on erityisen vakava kierukkakrakkausolosuhteissa, 5 joissa uunit täytyy ottaa pois käytöstä koksin ja tervan poistamiseksi kierukoista, jotta mahdollistetaan prosessin tehokas jatkaminen.

Raskaampien hiilivetyraaka-aineiden, kuten jäännös-öljyjen, joissa asfalteenin ja koksin esiasteiden pitoi-10 suus on suuri, käyttö pahentaa ja suurentaa koksinmuodos-tusongelmaa ja siihen liittyviä laitteiston likaantumisongelmia kierukkaprosesseissa. Ongelman lievittämiseksi täytyy lisätä höyryn osuutta, mikä suurentaisi ominaisener-giaa, ts. energiankulutusta yksikköä kohden tuotettua 15 eteeniä tai tuotettuja olefiineja. Käytettäessä esimerkiksi VG0:ta raaka-aineena voi ominaisenergia olla 50 % suurempi kuin kevyen hiilivedyn, kuten kiviöljyn, vaatima. Vastaavasti tietyn kokoisella pyrolyysikierukalla tuotettavissa oleva etyleenimäärä on VGOrta käytettäessä usein 20 alle puolet kiviöljystä saatavasta määrästä.

Eräs ongelma, joka liittyy korkealla kiehuvien raaka-aineiden käyttöön, on heikompilaatuisen polttoöljyn kasvanut tuotanto. Krakkausolosuhteet, joita tarvitaan olefiinien tuottamiseen näistä raskaista syötöistä, ovat 25 paljon ankarammat kuin ne, joita käytetään tavanomaisissa lämpökrakkauslaitteissa, jotka on suunniteltu bensiinin ja polttoöljyn tuotantoon. Nämä voimakkaat olosuhteet johtavat olefiinien ja heikkolaatuisen polttoöljyn, joka sisältää paljon asfalteeneja ja vapaata hiiltä, samanaikaiseen 30 tuotantoon.

Kaikki edellä mainitut ongelmat ovat vähentäneet korkeassa lämpötilassa kiehuvien, halvempien syöttöjen käyttöä olefiinien tuotantoon.

On tehty monenlaisia yrityksiä syötettävän raskas-35 hiilivetyraaka-aineen esikäsittelemiseksi sen tekemiseksi 4 81829 soveltuvaksi lämpökrakkaukseen. Syötettävän raaka-aineen hydrokäsittely on eräs yritys. Eräs toinen yritys on syötettävän raaka-aineen höyrystäminen suurten höyrymäärien kanssa, jolloin muodostuu hyvin alhainen osapaine systee-5 missä (Gartside, US-patenttijulkaisu 4 264 432). Jotkut ovat ehdottaneet hiilivedyn liuotinuuttoesikäsittelyä as-falteenin ja koksin esiasteiden poistamiseksi. Eräs yritys on jäännösten esikäsittely lämmöllä, jolloin saadaan raskasta hiilivetyä, ja osan syötettävästä raskashiilivety-10 raaka-aineesta katalyyttinen hydrokäsittely ennen höyryn-krakkausvaihetta (US-patenttijulkaisu 4 065 379, Soonawala et ai.) ja vastaavasti hiilivetyraaka-aineen esikäsittely katalyyttisellä alkukrakkauksella, jolloin saadaan kiviöl-jy- tai kiviöljytyyppinen syöttö lopullista lämpökrak-15 kausta varten (US-patenttijulkaisu 3 862 898, Boyd et ai. ). Kaikki nämä menetelmät parantavat raskaan hiilivedyn krakkautumista, mutta useimmissa tapauksissa menetelmän haittapuolena on kuitenkin suuren höyrylaimennuslaitteis-ton aiheuttamat kulut tai tervan ja koksin prosessiisit-20 teistoon kerääntymisen epätyydyttävä väheneminen.

Yhteenveto keksinnöstä Tämän keksinnön eräänä päämääränä on saada aikaan menetelmä, jossa raskas hiilivety voidaan krakata arvokkaiksi olefiineiksi asfalteenin ja koksin muodostumisen 25 ollessa hyvin vähäistä.

Keksinnön eräänä toisena päämääränä on saada aikaan menetelmä, jossa tuotetaan olefiineja syötettävistä ras-kashiilivetyraaka-aineista ja johon liittyy nestemäisen polttoaineen muodostusvaihe, jossa asfalteenin esiasteet 30 konsentroituvat nestemäiseen tuotteeseen.

Keksinnön päämääränä on lisäksi saada aikaan menetelmä, jossa raskaat hiilivedyt voidaan krakata olefiineiksi hyvin pientä laimennushöyrymäärää käyttämällä.

Keksinnön lisäpäämääränä on myös saada aikaan keino 35 syötön esikäsittelyvaiheen yhdistämiseksi tavanomaisiin li 5 81829 tai kehittyviin krakkaustekniikoihin aiheuttamatta lisää pääoma- tai käyttökuluja.

Tämän päämäärän saavuttamiseksi syötettävä raskas hiilivetyraaka-aine esikäsitellään ensin lämpötilassa, jo-5 ka on alhaisempi kuin lämpötila, jossa tapahtuu syötön merkittävä muuttuminen olefiineiksi. Tyhjökaasuöljyille käytettävä esikäsittelylämpötila on esimerkiksi noin 400°C (750°F). Esikuumennettu syöttö kuumennetaan sitten esipyro-lyysikrakkauslaitteessa, joka toimii suuressa paineessa, 10 esimerkiksi ulostulopaineessa yli 2070 kPa (300 psig), ja alle 650°C:n (1200°F) lämpötilassa. Sen jälkeen hiilivety-virralle tehdään huomattava paineenalennus, esimerkiksi paineeseen noin 690 kPa (100 psig), jolloin kaikki hiilivedyt, jotka normaalipaineessa kiehuvat suunnilleen 15 540°C:n (1000°F) alapuolella, höyrystyvät. Saadaan eril liset neste-ja höyryfraktiot, joista raskas nestefraktio koostuu aiemmissa menetelmävaiheissa muodostuneista korkeassa lämpötilassa kiehuvista polyaromaattisista yhdisteistä, pääasiassa koksin esiasteista. Raskas nestefraktio 20 poistetaan ja käytetään polttoaineena, ja höyryfraktio johdetaan eteenpäin muutettavaksi olefiineiksi.

Kevyempi käsitelty raskashiilivetyfraktio ja kevyt huipulta tuleva jae johdetaan aluksi esikrakkausyksikön läpi, jossa pentaanin konversio pidetään matalahkona, esi-25 merkiksi 15-40 prosenttisena n-pentaanikonversiona. Sen jälkeen osittain krakattu raskas hiilivety johdetaan eteenpäin lopulliseen lämpökrakkaukseen.

Keksinnön mukaisen menetelmän tunnusomaiset piirteet ilmenevät patenttivaatimuksesta 1.

30 Olefiinien tuotantoprosessin loppuun saattamiseen voidaan käyttää erilaisia tavanomaisia lämpökrakkausmene-telmiä; esikäsitelty hiilivety soveltuu kuitenkin erityisen hyvin lopullisesti krakattavaksi DUOCRACKING-olosuh-teissa. DUOCRACKING-perusmenettely toteutetaan krakkaamal-35 la osittain raskas hiilivety alhaisessa lämpötilassa pie- 6 81829 nen höyrymäärän, ts. alle 0,2 kg höyryä/1 kg hiilivetyä, läsnä ollessa ja yhdistämällä sen jälkeen osittain krakat-tu raskas hiilivety täydellisesti krakattuun kevyempään hiilivetyyn osittain krakatun raskaan hiilivedyn täydelli-5 sen krakkauksen aikaansaamiseksi. DUOCRACKING-prosessia valaistaan US-patenttihakemuksessa n:o 431 588.

Piirroksen kuvaus

Piirros on sivukaaviokuva tämän keksinnön mukaisesta prosessista esitettynä uunijärjestelmäympäristössä.

10 Edullisen suoritusmuodon kuvaus

Kuten aiemmin on mainittu, tämän keksinnön mukaisen menetelmän päämääränä on tarjota keino syötettävien ras-kashiilivetyraaka-aineiden käsittelemiseksi olefiinien tuottamiseksi. Syötettävänä raaka-aineena mahdollisten 15 raskaiden hiilivetyjen keskimääräinen kiehumispiste on yli 540°C (1000°F) tai keskimääräinen molekyylipaino yli 400. Näihin raaka-aineisiin kuuluvat korkeassa lämpötilassa kiehuvat kaasuöljytisleet, normaalipainekaasuöljyt, tynjö-kaasuöljyt, normaalipaineisten tornien pöhjatuotteet ja 20 muut jäännösraaka-aineet. Tulisi kuitenkin huomata, että tätä menetelmää voidaan käyttää yleisesti hiilivetyjen krakkaamiseen olefiinien tuottamiseksi ja erityisesti sovellutuksissa, joissa käytetään höyrylaimennusta estämään --- tai vähentämään asfalteenin ja koksin muodostumista poly- 25 aromaattisista yhdisteistä ja muista koksin esiasteista, joita esiintyy luonnon hillivetyraaka-aineissa.

· Kuten piirroksesta parhaiten on nähtävissä, tämän keksinnön mukainen menetelmä voidaan toteuttaa integroidussa lämpökrakkausjärjestelmässä, joka sisältää esipyro-30 lyysikrakkausyksikön 16, primaarierottimen 8, pyrolyysi- uunin 4, DUOCRACKER-vyöhykkeen 14 ja jäähdytysvaihtimen 20. Pyrolyysiuuni 4 sisältää konvektiovyöhykkeen 6, esi-krakkausyksikön 10 raskaiden hiilivetyjen krakkaamista ··· varten ja säteilyvyöhykkeen 12 kevyiden hiilivetyjen krak- :: 35 käämistä varten. Jäähdytysvaihdin 20 voi olla tavanomainen 7 81829 pyrolyysin pysäytyslaite, kuten USX-lämmönvaihdin, jota esitellään yksityiskohtaisesti US-patenttijulkaisussa 3 583 476 (Woebcke et ai.)·

Linja 18 on raskasta hiilivetysyöttöä varten, ja 5 myös kevyelle hiilivetysyötölle on linja, linja 24. Raskaiden hiilivetyjen linja 18 on järjestetty kulkemaan lämmönvaihtimen 52 läpi, joka sijaitsee primaarierottimen 8 pesuosassa. Kevyiden hiilivetyjen linja 24 on vastaavasti järjestetty kulkemaan pyrolyysiuunin 4 konvektiovyöhyk-10 keessä 6 olevan kierukan 26 kautta. Höyrylinja 70 tuo höyryä kevyiden hiilivetyjen syöttölinjaan 24. Linja 28 on tarkoitettu kuljettamaan esikuumennetut raskaat hiilivedyt esipyrolyysikrakkausyksikköön 16, ja linjaa 30 pitkin esi-pyrolyysikrakattu raaka-aine johdetaan esipyrolyysikrak-15 kausyksiköstä 16 primaarierottimeen 8. Höyrylinjaa 50 pitkin voidaan haluttaessa syöttää höyryä linjassa 30 olevaan esipyrolyysikrakattuun raaka-aineeseen. Primaarierotin 8 on varustettu poistolinjalla kevyemmän käsitellyn raskas-hiili vetyraaka -aineen johtamiseksi eteenpäin käsiteltäväk-20 si edelleen olefiineiksi. Primaarierotin 8 on varustettu huipputuotelinjalla 32 kevyemmän huipulta poistuvan fraktion johtamiseksi haluttaessa syöttönä kevyiden hiilivetyjen krakkausuuniin linjaa 24 pitkin tai kevyempien käsiteltyjen hiilivetyjen linjaan 34 linjaa 54 pitkin. Linjaa 25 60 pitkin syötetään höyryä kevyemmän käsitellyn raskashii- livetysyötön linjaan 34.

Primaarierotin 8 on lisäksi varustettu linjalla 56, josta poistetaan raskasta nestemäistä materiaalia polttoöljyn muodossa.

30 Pyrolyysiuunin 4 konvektiovyöhykkeessä 6 on kieru kat 36 kevyemmän käsitellyn raskashiilivetyraaka-aineen ja mahdollisesti primaarierottimesta 8 tulevan kevyen huippu-fraktion lisäkuumentamista varten, ja esikrakkausyksikössä 10 on säteilykierukka 38 kevyemmän käsitellyn raskashiili-35 vetyraaka-aineen krakkaamiseksi osittain.

8 81 829

EsikrakkausykslkkÖ 10 on varustettu myös tavanomaisin polttimin, jotka näkyvät kuvassa kaavamaisesti esitettyinä (40). Kevyiden hiilivetyjen krakkausvyöhyke 12 on samoin säteilyvyöhyke, joka on varustettu kierukalla 42 ja 5 tavanomaisilla säteilypolttimilla 44. Poistolinjassa 54 yhdistetään osittain krakattu raskashiilivetyvirta ja kra-kattu kevyt hiilivetyvirta, ennen kuin ne syötetään DUOCRACKER:issa 14 olevaan yksinkertaiseen kierukkaan 46. Myös DUOCRACKER-vyöhyke 14 on varustettu tavanomaisin sä-10 teilypolttimin 48.

Lyhyesti esitettynä tämän keksinnön mukainen menetelmä toteutetaan johtamalla raskashiilivetyraaka-aine linjaa 18 pitkin lämmönvaihtimeen 52, missä raskaiden hiilivetyjen lämpötila nostetaan noin 400°C:seen (750°F). Höy-15 rylinjaa 80 pitkin syötetään mahdollisesti höyryä linjassa 18 olevaan raskashiilivetyraaka-aineeseen. Kuumennetut hiilivedyt johdetaan linjaa 28 pitkin esipyrolyysikrak-kausyksikköön 16, jossa pidetään yllä ulosmenopainetta 1040-2760 kPa (150-400 psig), edullisesti yli 1340 kPa 20 (200 psig) ja edullisimmin yli 2070 kPa (300 psig). Tar vittava hiilivetyjen viipymäaika esipyrolyysikrakkausyk-sikössä 16 on 0,5-3 min. Esipyrolyysikrakkausyksikön 16 ulostulolämpötila on alle 650°C (1200°F), edullisesti yli 510°C (950°F), ts. 510-530°C (950-990°F). Esipyrolyysikra-25 kattu hiilivetyraaka-aine poistetaan linjaa 30 pitkin, jossa sille tehdään huomattava paineenalennus tavanomaisin keinoin, ja johdetaan sitten primaarierottimeen 8.

Käytäntö on osoittanut, että on toivottavaa alentaa esipyrolyysikrakatun raaka-ainevirran paine arvoon noin 30 690 kPa (100 psig) ennen sen syöttämistä primaarierotti meen 8.

Primaarierotin 8 on tavanomainen laite, kuten syk-Ioni tai jakotislauskolonni. Esipyrolyysikrakatun raaka-aineen erotus primaarierottimessa 8 tapahtuu paineessa 35 noin 690 kPa (100 psig). Primaarierotin 8 on varustettu 9 81 829 palautusvälineellä, joka näkyy kuvassa linjana 66, joka kierrättää nestemäisen jakeen lämmönvaihtimen 52 kautta takaisin primaarierottimeen 8. Palautusvirran lämpötila on noin 430°C (800°F), ja se toimii pesuvirtana primaarierot-5 timelle 8 sen takaamiseksi, että saadaan kevyt huipulta poistuva jae, joka sisältää hyvin vähän mukaansa tarttuneita polyaromaattisia yhdisteitä.

Esipyrolyysikrakattu raaka-aine jaetaan primaari-erottimessa 8 muutamaksi jakeeksi; ts. raskaasta polttoöl-10 jystä koostuvaksi jakeeksi, kevyemmäksi käsitellyistä raskaista hiilivedyistä koostuvaksi jakeeksi ja kevyeksi huippujakeeksi, joista kukin lähteen primaarierottimesta noin 690 kPa:n (100 psig) paineen alaisena.

Raskas polttoöljyjae, joka lähtee primaarierotti-15 mesta 8 linjaa 56 pitkin, jäähdytetään nopeasti lämpötilaan alle 480°C (900°F), edullisesti alle 450°C (850°F). Raskas polttoöljy johdetaan stripperiin 82, jossa raskaista hiilivedyistä koostuva jae erotetaan raskaasta poltto-öljyfraktiosta ja kierrätetään raskashiilivetyraaka-aine-20 linjaan 18 linjaa 62 pitkin.

Raskaan polttoöljyfraktion, joka lähtee stripperis-tä 82 linjaa 58 pitkin, asfalteenipitoisuus on tyypillisesti 1,5-5 p-%, edullisesti alle 2 p-%, ja vetypitoituus 6,0-8,5 p-%, edullisesti alle 7,0 p-%. Raskaspolttoöljy-25 fraktio sisältää myös vähintään 80 p-%, alkuperäisessä raaka-aineessa olleista asfalteenin esiasteista, edullisesti yli 90 p-%.

Raskaaseen polttoöljyjakeeseen voidaan lisätä kierrätettyä ainetta polttoaineen haluttujen ominaisuuksien 30 mukaan.

Kevyempi käsitelty raskashiilivetyjae, joka poistetaan linjaa 34 pitkin erottimen sivusta 8, on hiilivetyjä, jotka kiehuvat lämpötila-alueella 230°C:sta (450°F) polttoöljyn kiehumispisteeseen (alkuperäinen kiehumispiste 35 340-510°C = 650-950°F) ja jotka lähtevät primaarierottimes- 10 81 829 ta 8 lämpötilassa noin 200-370°C (400-700°F). Kevyt huip-pufraktio, joka lähtee linjaa 32 pitkin primaarierottimen 8 huipulta, on hiilivetyjae, joka kiehuu korkeintaan lämpötilassa 230°C (450°F), ja se lähtee primaarierottimesta 5 8 lämpötilassa noin 370-540°C (700-1000°F). Yhdistettyjen kevyemmän käsitellyn raskashiilivetyjakeen ja kevyen huip-pujakeen, jotka lähtevät erottimesta 8, vetypitoisuus on tyypillisesti yli 17 p-% ja asfalteeniesiastepitoisuus alle 100 ppm.

10 Kevyempi käsitelty raskashiilivetyjae soveltuu eri tyisen hyvin krakattavaksi DUOCRACKING-järjestelmän ras-kashiilivetykrakkausuunipuolella. Kevyt huippujae voidaan krakata joko kevyenä hiilivetynä tai raskaana hiilivetynä, ja se voidaan siten johtaa joko DUOCRACKING-järjestelmän 15 kevyiden hiilivetyjen krakkausuunin puolelle tai DUOCRACKING-järjestelmän raskaiden hiilivetyjen krakkausuunin puolelle. Jos DUOCRACKING-järjestelmää käytetään prosessin käsitellyn raskashiilivetyjakeen krakkaamiseen, on mahdollista käyttää linjaa 32 pitkin tulevaa kevyttä 20 huippujaetta syöttönä DUOCRACKING-prosessin kevyiden hii livetyjen krakkausuunin puolelle, ellei saatavana ole luonnossa esiintyviä kevyitä hiilivetyjä.

Laimennushöyryä syötetään 0,2 kg/1 kg hiilivety-syöttöä tai vähemmän linjaa 60 pitkin linjaan 68, jonka 25 kautta kevyempi käsitelty raskashiilivetyjae ja mahdollisesti kevyt huippujae virtaavat.

Kevyempi käsitelty raskashiilivetyjae kulkee kon-vektiokierukan 36 kautta ja tulee esikrakkausyksikköön 10 suunnilleen lämpötilassa 450-600°C (840-1110°F), taval- 30 lisesti 510°C (950°F). Esikrakkausyksikön lämpötila on 510-760°C (950-1400°F), ja viipymäaika siinä on 0,05-0,2 s kierukan ulosmenolämpötilan ollessa 730°C (1350°F). Esi-krakkausyksikössä vallitsevat olosuhteet valitaan sellaisiksi, että krakkausvoimakkuus vastaa n-pentaanin alle 35 15-40 %:n konversiota. Esikrakkausyksiköstä 10 poistuvaa 11 81829 tuotetta voidaan siten luonnehtia osittain krakatuksi raskaaksi hiilivetytuotteeksi.

Kevyiden hiilivetyjen krakkausuuni 12 toimii tavanomaisesti kierukan ulosmenolämpötilan ollessa jopa 870°C 5 (1600°F), viipymäajan ollessa 0,1-0,5 s ja laimennushöyryn määrän ollessa 0,3-0,6 kg/1 kg hiilivetyjä. Mahdollisia kevythiilivetyraaka-aineita ovat etaani, propaani, n- ja isobutaani, niiden propeeniseokset, raffinaatit tai kivi-öljyt. Kevyiden hiilivetyjen konversion olefiineiksi ke-10 vyiden hiilivetyjen krakkausuunissa 12 on tarkoitus olla suurin saavutettavissa oleva, ja uunista 12 lähtevä virta on siten luonteeltaan täydellisesti krakattuja kevyitä hiilivetyjä.

Osittain krakattu raskashiilivetyvirta johdetaan 15 yhteislinjaan 54 lämpötilassa 700-760°C (1300-1400°F), esimerkiksi 730°C (1350°F), ja täydellisesti krakattu kevyt-hiilivetyeffluenttivirta syötetään lämpötilassa noin 870°C (1600°F), yhteislinjaan 54, jossa virrat sekoittuvat. Yhdistetty virta kulkee eteenpäin DUOCRACKER-kierukan 46 20 kautta, jotta saadaan aikaan osittain krakattujen raskaiden hiilivetyjen lopullinen konversio kaupallisten ole-fiinisaantojen vaatimalle tasolle. Linjassa 54 olevan seosvirran kevythiilivetykomponentti antaa yli 80 % osittain krakatun raskashiilivetykomponentin lopullisen krak-25 kauksen vaatimasta lämmöstä. Samanaikaisesti yhteislinjas- sa 54 olevan osittain krakatun raskashiilivetyeffluentin alhaisempi lämpötila jäähdyttää täydellisesti krakattua kevythiilivetyeffluenttia. DUOCRACKER-kierukasta 46 tuleva yhdistelmäeffluenttituote johdetaan eteenpäin ja 30 jäähdytetään tavanomaisessa jäähdytyslaitteessa, kuten USX:ssa (kaksoisputkivaihdin) 20. Sen jälkeen effluentti jaetaan erilaisiksi erikoistuotteiksi.

Tämän keksinnön mukaisen menetelmän eräs suoritusmuoto esitetään piirroksessa, ja sitä valaistaan seuraa-35 valla esimerkillä (taulukko I - A), jossa annetaan proses-siolosuhteet ja saatavan hiilivetytuotteen ominaisuudet.

12 81 829 Μ (Tl 00 r~ τ- 5 - r- *~ £ t-n (Tl I Ν' S’ 1 >· r^ N· un 8 £ 'f o i o C O ^ I ro Ν' -H S (Tl ϊ- ^ cj tn ^ rr in 4-> ^ ’f O O N> Ν'

W ^ k (N (N (N (N

MJ S ° to O 00 H £j i i m i in m in B 00 - **l »I ·> i R o o o o | S 1 1 ° g ° £ ^ ^ "* ^ 1 o * * ti a R i i - - - - g <Ti (Ti f? I I m i m oo r*»

» n n· »— (N

5 o o o o m γμ ^ r- r- Sh yi r·- o n· o m m o in room n o m es to v ro «-m - m - m «-m rj n· n> o n* γί n n· S °3 r^- o m o oo o oo o vo o n u' v f*") «, Is* v f-^ ^ ^ r*-» Ö >-(f xf m <Nm mm ro m g Λ Λ Λ Λ § ϊ to en ο σι o r~ o r-o oo . . il u ui ^ «k r— %. r— ·» t—> *. r- • ' * »H m m im in <r* lo min W .¾ Λ A Λ Λ

I *H

-*-: ι_ιΛ,"Silli Ν' o o oo O S m m § -3 v v ö J3 S! <ti n· o m o o o

• - *2 Z* 00 - | <N ro (N

g VO (N

: 2 0

• - c4 " O O

c C? (Tl VO ro N· X- 00 OO

. :: _ f* ^ i t— m (Nm x- cmx- 5 vo v v m .Ä l I I lv p -HO -HO -H -rt

3 m H ^ (Tl H "·> (Tl H _ >1 H

2 o o m m o m en m o m m ra o -n n· ra >-l ^ m Ν' ra Ν' m Bxf e Ν’ ra Ν’ e (H (N ra

t— E ro E ro *H e f0 ·Η ίΟ E

Q O fi Q Λ fi £ Q

>, _:8 * 13 8 S 8*8 a~

5 0°¾ 8oU 5 :¾ 8oU S :¾ JoU §+£ 8oU

.·'·: jSil is p! &s «I ϊϊ äs! it* .:: | g »sa is l-g-a is i-s-s is |ss Is H χ? -5 § *5» 'S -S χ? ^ ”8 s x? ^-1 *5> ”8 -5 b 5* -h "d^ *8 8 .§ 33**0. f?+35**0. 2 0.33**0. g 0.33^* Ä JQ .

. V w I < CQ O Q

i3 81 829

Kun on määrä käsitellä 45 kg East Texas-tyhjökaasu-öljyä, jonka kiehumislämpötila normaalipaineessa on alueella 340-590°C (650-1100°F), käyttämällä tämän kek sinnön mukaista menetelmää, pumpataan normaalipaineinen, 5 lämpötilassa 150°C (300°F) oleva raaka-aine primaarierot-timen 8 lämmönvaihtimen 52 läpi ja kuumennetaan noin 400°C:seen (750°F), minkä jälkeen se syötetään esipyro-lyysikrakkausyksikköön, jossa lämpötila on noin 530°C (980°F) ja paine suunnilleen 2760 kPa (400 psig). Olefii-10 nien esiasteet erotetaan aromaattisista osistaan pienentämällä sekä vetypitoisuutta että painoa kiehumisalueella yli 550°C (1020°F). Sen jälkeen esipyrolyysikrakattu raaka-aine johdetaan primaarierottimeen 8 linjaa 30 pitkin, jossa paine alennetaan noin 690 kPa:han (100 psig). Kevyt 15 huippufraktio syötetään linjaa 32 linjaan 24 ja käytetään kevyiden hiilivetyjen krakkausuuniin syötettävänä raaka-aineena. Kevyen huippufraktion, jota on 16 kg, kiehumispiste normaalipaineessa on noin 230°C (450°F). Linjassa 34 kulkevan kevyemmän käsitellyn raskashiilivetyvirran kiehu-20 mispistealue normaalipaineessa on 230-510°C (450-950°F). Tämä virta laimennetaan höyryllä, jota syötetään linjaa 60 pitkin 4,5 kg/24,5 kg hiilivetyjä. Tuloksena oleva laimennettu kevyempi käsitelty raskashiilivetyvirta kuumennetaan edelleen konvektiovyöhykkeen 6 kierukassa 36, ennen kuin 25 se krakataan osittain uunin esikrakkausvyöhykkeen 10 kierukassa 38 lämpötilassa noin 730°C (1350°F). Samanaikaisesti esikuumennetaan 16 kg kevyitä hiilivetyjä kierukassa 26 ja laimennetaan 9,1 kg:11a höyryä, joka tulee linjasta 70, ja krakataan sitten 870°C:ssa (1600°F) kevyiden hiilivety-30 jen krakkausuunin vyöhykkeessä 12 olevassa kierukassa 42. Kierukasta 42 tuleva krakattu kevyt hiilivetyvirta ja kie-rukasta 38 tulevat osittain krakatut raskaat hiilivedyt yhdistetään linjassa 54 ja johdetaan DUOCRACKERrin 14 kierukkaan 46, jossa täydellisesti krakatut kevyet hiilivedyt 35 jäähtyvät osittain ja osittain krakattujen raskaiden hiilivetyjen krakkautuminen menee loppuun. Saatu tuote jääh- i4 81 829 dytetään jäähdytysvaihtimessa 20, tuotteet erotetaan ja analysoidaan. Eteenisaanto alkuperäisestä 45 kg:sta raskashiilivetysyöttöä on 20 p-%.

Primaarierottimesta 8 linjaa 56 pitkin tuleva ras-5 kas polttoöljyfraktio, jota on 5,9 kg, jäähdytetään nopeasti lämpötilaan noin 440°C (825°F). Sitten raskas polttoöljyfraktio johdetaan stripperiin 82, jossa raskaasta polttoöljyfraktiosta erotetaan 1,4 kg raskashiilivetyjaet-ta ja kierrätetään se raskaiden hiilivetyjen syöttölinjaan 10 18 linjaa 62 pitkin. Linjaa 58 pitkin poistetaan 4,5 kg raskasta polttoöljyjaetta.

Edellä olevan esimerkin lisäksi esitetään taulukkomuodossa kolme muuta esimerkkiä (taulukko 1). Esimerkki B valaisee keksinnön vaikutusta käytettäessä raskashiilive-15 tyraaka-aineena tyhjökaasuöljyä ja DUOCRACKING-prosessin kevyiden hiilivetyjen krakkausuunin syöttönä ostettua ke-vythiilivetyraaka-ainetta (kiviöljyä). Esimerkki C valaisee keksinnön vaikutusta käytettäessä raskashiilivetyraa-ka-aineena normaalipaineisten tornien pöhjatuotteita ja 20 syötettäessä laimennushöyryä linjaa 80 pitkin esipyrolyy- sikrakkausvaiheeseen. Esimerkki D valaisee keksinnön vaikutusta käytettäessä raskashiilivetyraaka-aineena normaalipaineisten tornien pöhjatuotteita, käyttämällä laimennushöyryä kuten esimerkissä C ja käyttämällä lisäksi os-25 tettua kevythiilivetyraaka-ainetta (kiviöljyä) DUOCRACKING-prosessin kevyiden hiilivetyjen krakkausuunin syöttönä.

Kuten edellä olevista esimerkeistä havaitaan, tämä keksintö koskee yleisesti menetelmää olefiinien tuotannon 30 parantamiseksi raskashiilivetyraaka-aineista erottamalla olefiinien esiasteet aromaattisista osistaan alentamalla sekä painoa että vetypitoisuutta kiehumisalueella yli 550°C (1020°F) ja muodostamalla siten paljon hiiltä sisältävä nestemäinen polttoainetuote.

35 Keksinnön erityissuoritusmuotoja on kuvattu ja esi tetty esimerkkeihin liittyvässä piirroksessa keksinnön periaatteiden soveltamisen valaisemiseksi.

Claims (21)

1. Menetelmä raskashiilivetyraaka-aineiden muuttamiseksi olefiineiksi, tunnettu siitä, että 5 (a) tehdään käsiteltävälle raskashiilivetyraaka- aineelle esipyrolyysikrakkaus yli 1030 kPa:n (150 psig) paineessa ja yli 450*C:n (850°F) lämpötilassa viipymäajan ollessa 0,5-3 min; (b) tehdään esipyrolyysikrakatulle raaka-aineelle 10 paineenalennus; (c) jaetaan esipyrolyysikrakattu raaka-aine kevyemmäksi käsitellyksi raskashiilivetyjakeeksi ja raskaaksi polttoöljyjakeeksi; ja (d) lämpökrakataan kevyempi käsitelty raskashiili- 15 vetyjae, jolloin muodostuu olefiineja.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että esipyrolyysikrakkauksessa paine on yli 2070 kPa (300 psig), paineenalennus, joka tehdään esipyrolyysikrakatulle raaka-aineelle, on noin 1380 kPa 20 (200 psi) ja esipyrolyysikrakatun raaka-aineen jakaminen fraktioiksi tehdään noin 690 kPa:n (100 psig) paineessa.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että esipyrolyysikrakkauksessa paine on yli 2760 kPa (400 psig), paineenalennus, joka tehdään esi- 25 pyrolyysikrakatulle raaka-aineelle, on noin 2070 kPa (300 psi) ja esipyrolyysikrakatun raaka-aineen jakaminen fraktioiksi tehdään noin 690 kPa:n (100 psig) paineessa.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että raskashiilivetyraaka-aine on hiili- 30 vety, jonka keskimääräinen kiehumispiste on yli 540°C (1000°F).

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, t u n- . n e t t u siitä, että raskashiilivetyraaka-aine on tyhjöjä kaasuöljy, normaalipainekaasuöljy, normaalipainoisen tor- 35 nin pohjatuote, korkealla kiehuva kaasuöljytisle tai muu V jäännösraaka-aine.

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, t u n- i6 81 829 n e t t u siltä, että lisävaiheena suoritetaan raskashii-livetyraaka-aineen laimentaminen höyryllä suhteessa alle 0,1 kg höyryä/1 kg raskasta hiilivetyä ennen esipyrolyysi-krakkausvaihetta.

7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tun nettu siitä, että esipyrolyysikrakkauksessa lämpötila on yli 510°C (950°F) ja paine yli 2070 kPa (300 psig).

8. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että krakkausvoimakkuus metaanisaannolla 10 ilmaistuna on alle 2 %.

9. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että krakkausvoimakkuus metaanisaannolla ilmaistuna on alle 1 %.

10. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, 15 tunnettu siitä, että asfalteeniesiasteiden pitoisuus kevyemmässä käsitellyssä raskashiilivetyjakeessa ja kevyessä huipulta poistuvassa jakeessa pienennetään alle 100 ppm:ksi.

11. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, 20 tunnettu siitä, että raskas polttoöljyfraktio sisältää vähintään 80 p-% alkuperäisessä käsiteltävässä ras-kashiilivetyraaka-aineessa esiintyvistä asfalteeniesias-teista ja sen vetypitoisuus on alle 8,5 p-%.

12. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, 25 tunnettu siitä, että siinä on lisävaiheena kevyen huipulta poistuvan jakeen erottaminen kevyemmästä käsitellystä raskashiilivetyjakeesta.

13. Patenttivaatimuksen 10 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kevyempi käsitelty raskashii- 30 livetyfraktio ja kevyt huipulta poistuva fraktio sisältävät yli 17 p-% vetyä ja yli 80 % olefiinien esiasteista, jotka on saatavissa alkuperäisestä käsiteltävästä raskas-hiilivetyraaka-aineesta.

14. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, 35 tunnettu siitä, että raskas polttoöljyjae jäähdy- i7 81 829 tetaan lämpötilaan alle 480°C (900°F) alle 10 mllllsekun-nissa.

15. Patenttivaatimuksen 11 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että raskas polttoöljyjae jäähdy- 5 tetään lämpötilaan alle 450°C (850°F) alle 10 millisekunnissa.

16. Patenttivaatimuksen 12 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että siinä on lisävaiheina kevyen huipulta poistuvan jakeen syöttäminen DUOCRACKING-järjes- 10 telmän kevyiden hiilivetyjen krakkausuuniin; kevyen huipulta poistuvan jakeen täydellinen krakkaus DUOCRACKING-järjestelmän kevyiden hiilivetyjen krakkausuunissa; kevyemmän käsitellyn raskashiilivetyjakeen laimentaminen höyryllä; laimennetun kevyemmän käsitellyn raskashiilive-15 tyjakeen syöttäminen DUOCRACKING-järjestelmän esikrakkaus- vyöhykkeeseen; kevyemmän käsitellyn raskashiilivetyjakeen osittainen krakkaaminen DUOCRACKING-järjestelmän esikrak-kausvyöhykkeessä; täydellisesti krakatun kevyen huipulta poistuneen jakeen ja osittain krakatun raskashiilivetyja-20 keen yhdistäminen; yhdistettyjen täydellisesti krakatun kevyen huipulta poistuneen jakeen ja osittain krakatun raskashiilivetyjakeen syöttäminen sitten krakkausuuniin osittain krakatun raskashiilivetyjakeen krakkaamiseksi täydellisesti.

17. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että siinä on lisävaiheina kevyemmän käsitellyn raskashiilivetyjakeen laimentaminen höyryllä; laimennetun kevyemmän käsitellyn raskashiilivetyjakeen osittainen krakkaaminen lämpötilassa 500-820°C (930-1500°F) 30 ja paineessa yli 340 kPa (50 psig); kevyen hiilivedyn täydellinen krakkaaminen; ja täydellisesti krakatun kevythii-livetyvirran ja osittain krakatun raskashiilivetyjakeen yhdistäminen osittain krakatun raskashiilivetyjakeen krakkaamiseksi edelleen.

18. Patenttivaatimuksen 13 mukainen menetelmä, ie 81829 tunnettu siitä, että kevyemmän käsitellyn raskas-hiilivety j akeen pyrolysoinnissa käytettävän laimennushöy-ryn kokonaismäärä on alle 0,5 kg höyryä/l kg hiilivetyä.

19. Patenttivaatimuksen 13 mukainen menetelmä, 5 tunnettu siitä, että integroidusta pyrolyysipro-sessista tuleva polttoöljytuote sisältää alle 5 % asfal-teeneja.

20. Patenttivaatimuksen 16 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kevyt huipulta poistuva jae 10 on hiilivetyä, jonka kiehumispiste on korkeintaan 230°C (450°F), raskaspolttoöljyjae on hiilivetyä, jonka kiehumispiste on vähintään 510°C (950°F) ja kevyemmän käsitellyn raskashiilivedyn kiehumispiste on 230-510°C (450-950°F).

21. Patenttivaatimuksen 17 mukainen menetelmä, 15 tunnettu siitä, että kevyt huipulta poistuva jae lämpökrakataan lämpötiloihin 820-930°C (1500-1700°F) viipy-mäajan ollessa 0,1 s; kevyempi käsitelty raskashiilivety krakataan osittain lämpötilaan noin 510-760°C (950-1400°F) viipymäajan ollessa 0,05 - 0,2 s? ja täydellisesti krakat-20 tu kevyt huipulta poistunut jae ja osittain krakattu raskashiilivety jae yhdistetään yhdeksi virraksi, jolle yhdistetylle virralle tehdään lisäkrakkaus lämpötiloihin 760-870°C (1400-1600°F) viipymäajan ollessa 0,02 - 0,05 s osittain krakatun raskashiilivetyjakeen krakkaamiseksi täydel-25 lisesti. i9 81 829