FI85339B - Foerfarande foer ytterligare behandling av vakuumdestillationsresten i ett raooljeraffinaderi. - Google Patents

Description

1 «5339

Menetelmä raakaöljyJalostamosta tulevan tyhjötialauajätteen jälkikäsittelyä varten

Esillä olevan keksinnön kohteena on menetelmä raakaöljyjalostamosta tulevan tyhjötislausjätteen jälkikäsittelyä varten.

Jalostamossa olevan raakaöljyn jakotislauksen viimeisen tyhjössä suoritetun käsittelyvaiheen jälkeen jää tislausjättee- o seen aineita, jotka eivät haihdu edes noin 550 C:n lämpötilassa (normaalipaineessa). Tällainen tislausjäte vastaa yleensä (raakaöljyn alkuperästä riippuen) 25 prosenttia raa-kaöjyn syöttömäärästä. Sen jälkikäsittely voi käytännössä tapahtua liuotinaineiden avulla, esimerkiksi propaanin välityksellä, suoritettua deasfa1tointia käyttäen. Tällöin jäte tulee erotetuksi ensimmäiseen, liuotinaineeseen liukenevien voiteluöljyjen ja vahojen muodostamaan osafraktioon, ja toiseen, liuotinaineeseen liukenemattomia asfaltteja, asfaltee-neja, jne. sisältävään osafraktioon. Tällöin tämä toinen osafraktio on ensimmäistä osafraktiota määrällisesti suurempi. Ensimmäisestä 1iuotinfraktiosta voidaan ottaa talteen arvokkaita palamattomia aineksia, kuten voiteluöljyjä ja vahoja, tai tämä ensimmäinen 1iuotinfraktio voidaan johtaa krakkaus-laitokseen matalassa lämpötilassa kiehuvien tuotteiden talteenottoa varten. Liuotinaineeseen liukenematonta toista osafraktiota tai saostumaa käytetään joko bitumin valmistukseen tai itse paikalla polttoaineena jalostamoa varten tai, kevyemmän osafraktion lisäämisen jälkeen nesteyttämistä varten, raskaampana polttoaineena joitain muita laitoksia, kuten esimerkiksi ydinvoimalaitoksia varten.

Tyhjötislausjätteen käsittely liuotinaineiden avulla sisältää erilaisia haittoja ja rajoituksia. Liuotinainekäsittelyn jälkeen jäljelle jäänyt liukenematon toisarvoinen asfalttipitoi-nen osafraktio muodostaa usein yli puolet tislausjätteestä, 2 85339 joka raskaiden raakaöljyjen yhteydessä voi olla 40 % tai enemmän raakaöljyn määrästä. Näin suuri osuus ylittää jalostamon polttoainetarpeen. Tämän liukenemattoman osafraktion toisen käyttömahdollisuuden, bitumin valmistuksen, yhteydessä esiintyy myös ongelmia, koska liuotinainekäsittelyn yhteydessä raakaöljyssä kolloidisessa muodosssa olevat asfalteenit ja asfaltit saostuvat pois. Bitumin valmistusta varten välttämätöntä täydellistä uudelleenhajottamista ei ole kuitenkaan usein mahdollista saavuttaa, jolloin tulokseksi saadaan toisarvoinen tuote.

Lisäksi eivät voiteluöljy- ja vaha-aineosat liukene täysin liuotinainekäsittelyn avulla, mutta sitä vastoin syntyy suur-molekyylisiä ainesosia sisältävä ensimmäinen osafraktio, mikä on siitä ta1teenotettujen lopputuotteiden kannalta katsoen haitallista, koska tämä johtaa esimerkiksi ta 1teenotettujen voiteluöljyjen voimakkaaseen koksiintumiseen.

Lisäksi edellyttää alhaisessa lämpötilassa kiehuvan liuotinaineen käyttö erityisiä turvatoimenpiteitä, erityisesti kalliita laitteita. Liuotinaineen talteenotto kuluttaa energiaa ja on kallista liuotinaineen ja jätemäärän suuren keskinäisen suhteen johdosta.

Patenttijulkaisussa EP-PS 0 066 790 selostetaan menetelmää kiviöljyjalostamosta tulevan jätteen oikotietislausta varten. Tällöin sekä syöttölauhdepintojen haihdutuspainetta että myös lämpötilaa vähennetään jätteen vastaanottamiseen asti. Energiataseen parantamiseksi syötetään jäte tyhjötislauksesta ilman oikotietislauksen kulloistakin energianiisäystä, niin että syöttöhaihdutuelämpö, joka osoittaa tyhjötislausjätteen lämpötilan, poistetaan, mikä johtaa pakostakin jäähtymiseen ja siten alhaisempiin lämpötiloihin oikotietislauksen yhteydessä aikaisemmin käytettyyn tyhjötislaukseen verrattuna.

3 85339

Patenttijulkaisun DE-OS 31 22 650 mukaisesti käytetään ki-viöljyjalostamossa oikotistislausta, jolloin krakattavien aineosien määrä kasvaa ja samalla voidaan luopua tavanomaisesta liuotinuutoeta. Työpaineen alentamisen avulla voidaan tislaus lämpötilaa laskea edelleen, niin että korkeammalla atmosfäärisellä kiehumapisteellä varustettujen aineosien huolellinen tislaus tulee mahdolliseksi. Kuumentamista varten käytetään oikotietislauksen edellä olevasta tyhjötielauksesta tulevaa jätettä, jonka haihdutuslämpö poistetaan, niin että oi-kotietislaus tapahtuu matalammassa lämpötilassa kuin sitä edeltävä tyhjötislaus.

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on tarjota käyttöön menetelmä raakaöljyn tyhjötislauksesta tulevan jätteen oikotie-tislausta varten, tämän menetelmän ollessa edellä selostettuja menetelmiä taloudellisempi. Keksintö ei sisällä molekyyli-tislausta .

On hämmästyttävää kyllä havaittu, että nostamalla energiankulutusta, paranee tyhjötislauksesta tulevan jätteen ohutker-roksisen oikotietislauksen taloudellisuus huomattavasti, eli siis että huonompi energiatase parantaa taloudellisuutta. Energiankulutusta lisätään keksinnön mukaisesti nostamalla oikotietislauksen lämpötilaa sitä ennen tapahtuvan tyhjötie-lauksen lämpötilaan verrattuna. Tällöin syöttönopeus ja sen mukana myös tislausteho kasvavat merkittäväeti, jolloin tulokseksi saadaan tislausaineosan määrän samanaikaisesti lisääntyessä vähemmän arvokkaita ainesosia sisältävä jäte.

Nykyisen tekniikan mukaisessa uutosmenetelmässä tapahtuu erotus apolaarisen liuotinaineen välityksellä polaarisuuden, so. kyseisen aineen kemiallisen rakenteen perusteella. Tunnettujen oikotietislausmenetelmien yhteydessä erotetaan tyhjöjäte kyseisen aineen kiehumislämpötilan perusteella. Keksinnön mukaisesti saadaan korkeiden lämpötilojen avulla tisleen mukana talteen arvokkaita tuotteita, jotka nykyisin käytetyn teknii- 4 B 5 339

Jean mukaisesti jäisivät vähempiarvoiseen jätteeseen. Lisäksi saavutetaan keksinnön mukaisesti arvokkaan jätetuotteen suurempien määrien muodostaman edun lisäksi myös osafraktioiden toisenlaisen koostumuksen tarjoama laadullinen lisäetu.

Tisleen ja jätteen välisen suhteen paranemista tärkeämpänä tekijänä on se, että korkeamman lämpötilan ansiosta voidaan syöttönopeutta aikayksikköä ja haihdutinpintaa kohti moninkertaisesti lisätä. Tämän johdosta menetelmän taloudellisuus paranee huomattavasti.

Myös n. C/H-suhteiden, so. tisleen ja jätteen välisten hiilen ja vedyn suhteiden, ero kasvaa merkittävästi keksinnön mukaisen menetelmän avulla.

Edelleen keksinnön mukaisesti taataan huomattavasti lyhyempi pitoaika sangen vähäisellä hajonnalla, so. suuremmalla tasaisuudella .

Samalla kohonnut lämpötila mahdollistaa suurmolekyylisiin ainesosiin rikastetun jätteen ongelmattoman pois johtamisen.

Keksinnön mukaisesti tulokseksi saatuja voiteluöljyjä voidaan käyttää ilman lisäaineita samaan tapaan kuin tavanomaisten tyhjötislausmenetelmien avulla saatuja voiteluöljyjä, jotka on saatettu kalliita lisäaineita käyttämällä haluttuun vie-koosiuteen. Lisäksi tisle ei käytännöllisesti katsoen sisällä lainkaan metal1ipitoieia ainesosia, niin että krakkaus vieraille aineille herkkien katalysaattorien avulla alhaisella kiehumispisteellä varustettujen aineiden valmistamiseksi tapahtuu ongelmattomasti. Edelleen jää keksinnön mukaisesti jätteeseen polyaromaatteja, jotka parantavat lisäksi tisleen laatua ja stabiloivat jätteen sisältämät kolloidiset asfal-teenit.

5 85339

Aefalttipitoinen osafraktio, so. ohutkerrokeieen oikotietis-laukaen yhteydessä syntyvä jäte, ei täeeä yhteydessä nykyisin käytettyyn tekniikkaan verraten vain määrällisesti vähene siten, että sen täydellinen käyttö jalostamon polttoaineena tulee mahdolliseksi, vaan muuttuu myös laadullisesti siten, että se bitumin valmistuksen yhteydessä kykenee ilman muuta hajoamaan uudelleen. Tämä ominaisuus voi olla yhteydessä mm. polaaristen komponenttien suurempaan pitoisuuteen. Lisäksi on erittäin vahapitoisten raakaöljyjen yhteydessä merkityksellistä, erityisesti niitä käytettäessä bitumin tai asfaltin yhteydessä, että jäte ei sisällä enää käytännöllisesti katsoen lainkaan vahaa.

Ohutkerroksinen oikotietislaus tai vastaavasti sen laiteso-vellutukset ovat tunnettuja prosessitekniikassa ja niitä on käytetty pääasiassa lämpöherkkien aineiden puhdistusjätteiden huolellisessa talteenotossa niiden lämpöhajoamisen välttämiseksi. Keksinnön mukaisesti taas lämpöhajoaminen on jopa toivottava asia, koska sen avulla saadaan talteen suurempi määrä haluttua arvokasta jätettä, ja tämä on vähäisessä määrin mahdollista, kunhan vain tyhjö kyetään pitämään yllä.

Keksinnön mukaisen menetelmän avulla voidaan tähän asti viimeiseksi jäänyt, ei enää tislattavissa oleva öljyjalostamon o tislausjäte, joka kiehuu noin 550 C:n lämpötilassa, ottaa talteen laadullisesti ja määrällisesti edullisella tavalla. Tällöin kyseiset tuotteet saavat uuden koostumuksen ja osaksi myös uudet ominaisuudet.

Keksinnön mukaisesti voidaan edelleen raskaista raakaöljyistä, jotka sisältävät noin 50 X ja jopa enemmänkin tyhjötislausjätettä ja ovat siten tuskin enää käyttökelpoisia kaupallisessa mielessä, ottaa talteen tisleitä samassa määrin kuin tavallisista raakaöljyistä, joten myös niistä tulee käyttökelpoisia.

6 ο 5 S 3 9

Keksinnön mukaista menetelmää voidaan käyttää tunnettujen ohutkerrokeista oikotietis laueta varten tarkoitettujen laitteiden avulla. Nämä laitteet liitetään jalostamon viimeisen vaiheen, tyhjöt islauksen, yhteyteen. Ohutkerroksisen oikotiet is lauksen lämpötilat ovat korkeampia ja paine noin 10 - 10 kertaa pienempi kuin sitä edeltävässä tyhjötis- lauksessa. Keksinnön erään erityisen sovellutusmuodon mukaisesti käytetään jatkuvasti kohoavaa lämpötilaa. Käytettävää tyhjöä varten, jonka yhteydessä syntyy suuria höyrymääriä, olisi haihdutus- ja lauhdutuspinnat asetettava mahdollisimman lähelle toisiaan. Tämä voidaan toteuttaa yleensä samankeskisten haihdutus- ja lauhdutusalueiden avulla. On edullista asettaa haihdutus- ja lauhdutuspinnat lieriömäisesti pystysuoraan suuntaan. Syötetty materiaali jakautuu tasaisesti kuumennuspinnan yläosaan ja tulee pyörteiseen olotilaan, joka pysyy voimassa, kunnes materiaali virtaa painovoiman vaikutuksesta kuumennuspinnan alapuolelle. Tällöin tulee koko kuu-mennuspinna1la kuumennettu materiaali johdetuksi välittömästi nesteytyspinnalle ja haihdutetuksi alhaisen kiehumispisteen sisältäväksi osafraktioksi.

Useampia ohutkerrokeista oikotietislausta varten tarkoitettuja laitteita voidaan asettaa sarjaan tai rinnakkain.

Eäimgc.KKi X

o Lämpötilaan 530 C (normaalipaineessa oleva lämpötila) asti ei-tselattavissa oleva tyhjötislausvaiheesta tuleva jäte johdettiin kulkemaan SAMVAC-ohutkerroksiseen oikotietislauslaitteeseen. Käyttötiedot olivat seuraavat:

Syöttönopeus 13,1 kg/h — 2

Paine 4,5 10 mbaaria o

Kuumennuslämpötila 351 C

o

Jäähdytyslämpötila 103 C

Tislenopeus 6,5 kg/h

Tislemäärä 49,6 X

7 85339 Jäte johdettiin pumpun avulla jatkuvana virtauksena haihdut-timen syöttöaukkoon ja jaettiin kiertävän jakorenkaan välityksellä haihduttimen sisäpinnalle. Tämän jälkeen roottorin pyyhinlavat, jotka liikkuvat pitkin haihdutuspintaa, tarttuivat materiaaliin ja syöttivät kuumennuepintaan paineenalaisen pyörteisen kalvon. Roottorien pyyhinlapojen eteen syntyi aal-torintama <bow-wave).

Läpivirtaus- ja tislemäärää voitaisiin kuumennuslämpötilaa nostamalla huomattavasti lisätä ennenkaikkea haihduttimeen takaisin johdettavan suurmolekyylisen aineksen suhteen.

Seuraavassa tehdään yhteenveto muiden esimerkkien yhteydessä saavutetuista tuloksista. Esimerkit 1—5 on suoritettu nostamalla tisleainesosan määrää ja esimerkit 6-10 lisäämällä syöttönopeutta.

Esimerkki 234 5

Svöttö

Syöttönopeus kg/h 21,5 26,7 15,5 13,8 o Lämpötila, varastoastia C 201 205 206 205 o Lämpötila, syöttöjohto C 175 189 183 320

Konsentraatti Lähtönopeus kg/h 13,45 17,9 8,5 7,27

Tielö Lähtönopeus kg/h 8,05 8,8 7,0 6,53 -2 -2 -2 -2

Tyhjö mbaaria 4x10 4x10 3,5x10 5x10 o

Kuumennusaineen syöttö C 332 329 333 350 o

Kuumennusaineen poisto C 312 313 319 333 o Jäähdytysaineen syöttö C 93 95 95 103 o Jäähdytysaineen poisto C 94 96 97 105

Tielemäärä % 37,4 33,0 45,2 47,4 β 85339

Esimerkki Kuumennuslämpötila Syöttömäärän Syöttönopeus o no C tisle * kg/h 6 364 59 21,3 7 371 56 39,6 8 374 61 24,3 9 386 63 39,7 10 394 61,5 51,3 Näiden kokeiden yhteydessä on osoittautunut, että on ilman muuta mahdollista saavuttaa 225 kg/h läpivirtausnopeus, mikä takaa jalostamon taloudellisesti edullisen käytön.

Keksintöä selostetaan seuraavassa oheisten piirustusten kuvioihin 1 ja 2 viitaten, joissa esitetään sitä koelaitteistoa, jonka avulla edellä mainitut kokeet on suoritettu. Piirustuksissa : kuvio 1 esittää kaavamaisesti raakaöljyjalostamon tislausvai-heen yksinkertaistettua kulkukaaviota; kuvio 2 esittää kaavamaisesti keksinnön mukaisen menetelmän toteuttamista varten tarkoitettua laitteistoa.

Laadultaan keskimääräinen raakaöljy 1 syötetään kuvion 1 mukaisesti normaalipaineessa toimivaan väkevöimistislauslait-teeseen 2. Haihdutuksen jälkeen lähtee noin 50 X syötetystä raakaöljystä tästä laitteesta erotettujen osafraktioiden 3, 4, 5 muodossa. Jäte johdetaan kulkemaan tyhjön avulla toimivaan toiseen väkevöimistislauslaitteeseen 7, josta noin 25 % raa-kaöjystä lähtee osafraktiona 8, 9 ja li. Tislautumaton jäte 12 johdetaan nyt keksinnön mukaiseen jälkikäsittelyyn, so. ohutkerroksiseen oikotietislaukseen. Tällöin otetaan tisle 14 ja tislautumaton jäte 15. Tisle 14 voidaan johtaa joko krak-kauslaitokseen matalamolekyylisten tuotteiden talteenottoa varten tai se voidaan erottaa edelleen voiteluöljyksi ja vahaksi. Jäte 15 käytetään jalostamon polttoaineena tai käsitellään edelleen tervaksi.

9 «5339

Kuvion 2 esittämä keksinnön mukaisen menetelmän toteuttamista varten tarkoitettu laitteisto käsittää sekoittimella 22 varustetun syöttöastian. Kirjaimella M on merkitty koko kuviossa yksittäisiin laitteisiin kuuluvia moottoreita. Syöttöastia 21 on liitetty syöttöpumpulla 23 varustetun johdon 24 välityksellä oikotiehaihduttimeen 25, joka puolestaan on liitetty jätteenkeräysastiaan 26 ja tisleenkeräysastiaan 27. Lisäksi on oikotiehaihduttimeen 25 liitetty kaksi perättäistä kylmä-loukkua 28, 29. Näiden kylmäloukkujen 28, 29 väliin on asetettu valssimäntäinen tyhjöpumppu 31 ja toisen kylmäloukun jälkeen valssimäntäinen tyhjöpumppu 32 ja sen perään kierto-luietilla varustettu mäntäpumppu 33.

Tyhjöväkevöintitislauksesta tuleva syöttöastiaan 21 johdettu jäte saatetaan kulkemaan pumpun 23 välityksellä johtoa 24 pitkin oikotiehaihduttimeen 25, jossa se erotetaan haihdutuksen avulla tisleeksi ja jätteeksi ja kerätään erotettuna ke-räyeaetioihin 26, 27. (Pieni määrä mahdollisesti esiintyviä helposti haihtuvia ainesosia, joita voisi syntyä lämpöhajoamisen johdosta oikotiehaihduttimessa 25, kerätään erotettuina kylmäloukkuihin 28, 29).

Kuumennuslämpötilat esillä olevan keksinnön mukaisen ohutker-roksisen oikotietislaukean yhteydessä voivat olla edellä selostetussa sovellutusmuodossa ilmoitettuja lämpötiloja kor- o keampia. Edullisinta on käyttää 400 C:n tai sitä korkeampia lämpötiloja.

Claims (13)

1. Menetelmä raakaöljyjalostamossa tyhjötislaukeen jälkeen jäljellejäävän jätteen jälkikäsittelyä varten, tunnettu siitä, että sanottu jäte asetetaan tyhjön alaisen ohutkerrok-sisen oikotietislauksen alaiseksi, jolloin haihdutinpinnan lämpötila on olennaisesti korkeampi kuin tyhjötislauksen jälkeen jäljelle jäävän jätteen lämpötila ja jolloin tisle ja vä-kevöitetty jäte johdetaan erillisinä pois.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu o siitä, että haihdutinpinnan lämpötila on 50 C, sopivimmin o o Θ0 C, ja erityisesti 100 C korkeampi kuin tyhjötislauksen jälkeen jäljellejäävän jätteen lämpötila.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että tislattavan materiaalin käsittävä ohut kerros muodostetaan pyörteisenä kalvona.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sanottu kalvo saatetaan pyörteiseen tilaan mekaanisen välineen avulla.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sanottu kalvo saatetaan pyörteiseen tilaan pyy-hinlapojen avulla.

6. Yhden tai useamman edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sen yhteydessä jalostetaan tyhjötislauksesta tulevaa jätettä, jonka kiehumis- o piste normaalipaineen alaisena on yli 550 C.

7. Yhden tai useamman edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että tyhjöalueella käy-tetään alle 10 mbaaria ja yli 10 mbaaria olevaa, sopivimmin 1-0,01 mbaarin absoluuttista painetta. li li 85339 Θ. Yhden tai useamman edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu sii*-®' että tulokseksi saadaan asfaltteja käytännöllisesti katsoen sisältämätön tisle.

9. Yhden tai useamman edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu sii*·®» että sen yhteydessä käytetään useampia rinnankytkettyjä laitteita, joihin jokaiseen on liitetty tyhjölaite.

10. Yhden tai useamman edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että käytössä on yli ° o .......

350 C, etupäässä yli 400 C, kuumennuslämpötila.

11. Yhden tai useamman edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että jäte ja kuumennus-aine syötetään vastavirtaan.

12. Yhden tai useamman edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että käytössä ovat jatkuvasti nousevat lämpötilat.

13. Yhden tai useamman edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että käytössä ovat pääasiassa vakiosuuruiset paineet. i2 8 5 339