NL8720324A - Werkwijze voor het verder verwerken van het vacuumdestillatieresidu in een raffinaderij voor ruwe olie. - Google Patents

Description

8720324 ï - 1 - *

Werkwijze voor het verder verwerken van het vacuumdestillatieresidu in een raffinaderij voor ruwe olie.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het verder verwerken van het na vacuumdestillatie in een raffinaderij voor ruwe olie overblijvende residu.

Na de laatste, onder vacuum uitgevoerde trap bestaande uit 5 gefractioneerde destillatie van de ruwe olie in een raffinaderij blijven in het destillatieresidu die stoffen achter die tot ongeveer 550°C (normale druk) niet verdampen. Dit destillatieresidu komt - al naar de herkomst van de ruwe olie - in het algemeen overeen met 25% van de ruwe olievoeding.De verdere verwerking ervan kan 10 in de praktijk plaatsvinden door behandeling met oplosmiddelen, bijvoorbeeld door deasfalteren met propaan. Daardoor wordt het residu in een eerste, in oplosmiddelen oplosbare smeeroliën en wassen bevattende, en een tweede, in oplosmiddelen onoplosbare as-falten, asfaltenen en dergelijke bevattende fraktie gescheiden.

15 Daarbij wordt een grotere hoeveelheid van de tweede fraktie verkregen.

Uit de eerste oplossingsfraktie kunnen waardevolle niet-brandstoffen zoals smeeroliën en wassen worden gewonnen of ze kan voor het winnen van laag kokende produkten aan een kraakinstallatie worden toegevoerd. De in het oplosmiddel onoplosbare tweede fraktie of 20 neerslag wordt hetzij voor de bereiding van bitumen of ter plaatse als brandstof voor de raffinaderij of, na mengen met een lichtere fraktie on hem vloeibaar te maken, als zware brandstof buiten de raffinaderij, bijvoorbeeld voor electrische centrales, gebruikt.

Het opwerken van het residu van de vacuumdestillatie door 25 middel van oplosmiddelen heeft verschillende nadelen en beperkingen.

De na de behandeling met oplosmiddelen als onoplosbaar overblijvende, minderwaardige asfalt bevattende fraktie komt vaak overeen met meer dan de helft van het vacuumresidu dat, bij zware ruwe oliën, 40% of meer van de ruwe olie kan bedragen. Een dergelijke grote 30 hoeveelheid overtreft de brandstofbehoefte van de raffinaderij.

Bij de tweede toepassingsmogelijkheid van de onoplosbare fraktie, de bereiding van bitumen, treden ook problemen op, omdat bij de behandeling met oplosmiddelen de in de ruwe olie in colloxdale vorm aanwezige asfaltenen en asfalten geprecipiteerd worden.

35 Een voor de bereiding van bitumen onmisbare volledige herdispergering is echter dikwijls niet meer mogelijk, zodat een minderwaardig .872 0324 ¥ * - 2 - produkt wordt verkregen.

Voorts wordt door de behandeling met oplosmiddelen de smeerolie- en wasfraktie niet volledig opgelost maar worden daarentegen hoogmoleculaire bestanddelen opgelost en in de eerste fraktie 5 opgenomen, wat voor de daarna gewonnen eindprodukten nadelig is, bijvoorbeeld leidt tot een sterkere vercooksing van de daaruit gewonnen smeeroliën.

Bovendien vereist de toepassing van laagkokende oplosmiddelen bijzondere veiligheidsmaatregelen, in het bijzonder ]0 dure apparatuur. Het terugwinnen van het oplosmiddel kost veel energie en is, ten gevolge van de grote verhouding van oplosmiddel/ residu, duur.

In het EP-octrooischrift 0066790 wordt een werkwijze voor de afdamp(flash)destillatie van het residu uit de aardolieraffina-15 derij beschreven. Daarbij nemen zowel de verdampingsdruk als de temperatuur van het condensatieoppervlak af vanaf de invoer van de voeding (residu) tot aan de verwijdering van het residu. Voor het verbeteren van de energiebalans wordt het residu uit de vacuum-destillatie zonder enige toevoer van energie naar de afdampdes-20 tillatie gevoerd, zodat de verdampingswarmte aan de voeding - die de temperatuur van het residu van de vacuumdestillatie heeft -wordt onttrokken, wat onvermijdelijk tot afkoeling en zodoende lagere temperaturen bij de afdampdestillatie dan bij de voorafgaande vacuumdestillatie leidt.

25 Volgens het DE-OS 3122650 wordt binnen de aardolieraffina- derij een afdampdestillatie toegepast, waardoor de opbrengst aan de kraakbare fraktie wordt verhoogd; tegelijkertijd kan worden afgezien van de gebruikelijke oplosmiddelextractie. Door verlagen van de werkdruk kan de destillatietemperatuur in vergaande mate 30 ' worden verlaagd, zodat een sparende destillatie van frakties met een kookpunt:hij.- atmosferische druk mogelijk wordt. Voor het verhitten wordt het residu uit de vacuumdestillatie die aan de afdampdestillatie voorafgaat gebruikt, waaraan de verdampingswarmte wordt onttrokken, zodat de afdampdestillatie bij een lagere 35 temperatuur plaatsvindt dan de voorafgaande vacuumdestillatie.

Doelstelling van de onderhavige uitvinding is te voorzien in een werkwijze voor de afdampdestillatie van het residu uit de vacuumdestillatie van ruwe olie, die economischer is dan de tot nu toe beschreven werkwijzen. Moleculaire destillatie wordt door .8720324 % ψ - 3 - de uitvinding niet omvat.

Er werd verrassenderwijze gevonden, dat door verhoging van het energieverbruik, de economie (efficiency) van de dunne laag-afdampdestillatie van het residu van de vacuumdestillatie aanzienlijk 5 wordt verbeterd, dat wil zeggen dat een slechtere energiebalans een verbetering in de economie (efficiency) teweeg brengt. De verhoging van het energieverbruik gebeurt volgens de uitvinding door verhoging van de temperatuur in de afdampdestillatie ten opzichte van de temperatuur van de voorafgaande vacuumdestillatie.

10 Daardoor wordt de snelheid waarmee voeding kan worden ingevoerd en bijgevolg het destillatievermogen aanzienlijk verhoogd, waarbij dit onder gelijktijdige verhoging van de destillatiefraktie gebeurt ten laste van het minder waardevolle residu.

Na de extractiewerkwijze volgens de stand van de techniek 15 wordt met behulp van een apolair oplosmiddel op grond van de polariteit, dat wil zeggen de chemische structuur van de stoffen, gescheiden. Bij de bekende afdampdestillatiewerkwijze wordt het residu van de vacuumdestillatie op grond van de kooktemperatuur der aanwezige stoffen gescheiden. Volgens de uitvinding worden 20 door de hoge temperatuur waardevolle produkten, die volgens de stand van de techniek in het minderwaardige residu achtergebleven waren, met het destillaat gewonnen. Daarom wordt volgens de uitvinding niet alleen een kwantitatief voordeel verkregen door de grotere hoeveelheid aan waardevoller produkt, maar wordt ook 25 een andere samenstelling van de frakties en daardoor verdere kwalitatieve voordelen bereikt.

Sterker dan de verbetering van de verhouding destillaat/, residu speelt hier dat door de hogere temperatuur de voedings-snelheid (snelheid aangevoerd produkt) per tijdseenheid en 3Q per eenheid van oppervlak van de verdamper meer dan verdubbeld wordt. Daardoor wordt de economie van de werkwijze uitermate sterk verbeterd.

Ook het-verschil van de zogenaamde C/H-verhoudingen, dat wil zeggen van de verhoudingen van koolstof tot waterstof, tussen 35 destillaat en residu wordt door de werkwijze volgens de uitvinding sterk verhoogd.

Voorts is volgens de uitvinding een sterk verkorte verblijftijd met een zeer geringe spreiding, d.w.z. een grote gelijkmatigheid, gewaarborgd.

.8720324 - 4 -

Tegelijkertijd maakt de verhoogde temperatuur het mogelijk om het residu dat is verrijkt met hoogmoleculaire stoffen zonder problemen af te voeren.

De volgens de uitvinding verkregen smeeroliën kunnen zonder 5 toevoegingen op dezelfde wijze worden gebruikt als smeeroliën die met een conventioneel vacuumdestillatieprocëdë worden verkregen en met dure additieven op de gewenste viscositeit worden ingesteld. Bovendien is het destillaat practisch vrij van metaal bevattende bestanddelen, waardoor het kraken met voor vreemde stoffen gevoelige ]0 katalysatoren ter bereiding van laagkokende stoffen probleemloos wordt. Voorts blijven bij de uitvinding de polyaromaten in het residu achter, wat de kwaliteit van het destillaat nog extra verbetert en (waardoor) de colloïdale asfaltenen in het residu gestabiliseerd worden.

J5 De asfalt bevattende fraktie, dat wil zeggen het residu van de dunne laag-afdampdestillatie, is hier, vergeleken met de stand van de techniek, niet alleen kwantitatief zodanig verminderd, ' dat hij volledig in de raffinaderij als brandstof kan worden gebruikt, maar is ook kwalitatief veranderd, doordat hij bij de 20 bereiding van bitumen zonder meer opnieuw gedispergeerd kan worden.

Deze eigenschap kan onder andere samenhangen met een verhoogd gehalte aan polaire componenten. Bovendien weegt bij sterk washoudende ruwe oliën sterk en in het bijzonder bij deze toepassing van bitumsn/asfalt, dat het residu practisch geen wassen meer bevat.

25 De dunne laag-afdampdestillatie respectievelijk de appara- tieve uitvoering ervan, is in de procestechnologie bekend en werd in hoofdzaak gebruikt voor het sparend winnen en reinigen van voor warmtegevoelige stoffen, om te vermijden dat deze thermisch ontleden. Volgens de uitvinding is daarentegen een thermisch ontleding 30 zelfs gewenst, omdat daardoor een grotere hoeveelheid van het gewenste, waardevollere destillaat wordt verkregen, en is in geringe mate (ook) mogelijk, zolang het vacuum in stand kan worden gehouden.

Met de werkwijze volgens de uitvinding wordt het tot nu toe laatste, niet verder destilleerbare destillatieresidu in een 35 olieraffinaderij, dat (bij normale druk) boven ongeveer 550°C kookt, toegankelijk voor een destillatie met kwantitatieve en kwalitatieve voordelen. Daarbij worden produkten met een nieuwe samenstelling, en met ten dele nieuwe eigenschappen, verkregen.

Verder kunnen volgens de uitvinding uit zware ruwe oliën . 872 0324 * - 5 - die ongeveer 50% of zelfs meer residu (geven) bij de vacuumdestillatie en die daarom commercieel nauwelijks te gelde te maken (bruikbaar) zijn, destillaten worden gewonnen in een hoeveelheid zoals wordt verkregen bij gebruikelijke ruwe oliën, zodat (ookdeze) nu economisch 5 bruikbaar worden.

De werkwijze volgens de uitvinding kan worden uitgevoerd met bekende inrichtingen voor de dunnelaag-afdampdestillatie.

Deze worden aansluitend aan de laatste trap van de raffinaderij, de vacuumdestillatie^opgestéld. De temperaturen bij de dunnelaag-afdamp- —1—3 10 destillatie zijn hoger en de druk is ongeveer een factor 10 tot 10 kleiner dan bij de voorafgaande vacuumdestillatie. Volgens een bijzondere uitvoeringsvorm van de uitvinding wordt met een stijgend temperatuurs-verloop gewerkt. Voor het beoogde vacuum, waarbij grote volumina damp ontstaan, moeten de verdampings- en condensatieoppervlakken zo dicht 15 mogelijk bij elkaar zijn opgesteld. Dit wordt in het algemeen bereikt door coaxiale verdampings- en condensatiezones. Met voordeel zijn de verdampings- en condensatieoppervlakken cilindrisch en verticaal geplaatst. Het als voeding ingevoerde materiaal wordt gelijkmatig over het bovenste gedeelte van het verwarmingsoppervlak verdeeld 20 en in een turbulente toestand gebracht die gehandhaafd wordt, tot het materiaal onder invloed van de zwaartekracht aan de onderzijde van het verwarmingsoppervlak afvloeit. Daardoor wordt materiaal dat over het gehele verwarmingsoppervlak wordt opgewarmd direct naar het (vrije) vloeistofoppervlak gevoerd en wordt de laagkokende 25 fraktie verdampt.

Er kunnen meerdere dunnelaag-afdampdestillatieapparaten in serie of parallel worden geschakeld.

Voorbeeld i

Het residu uit een vacuumdestillatietrap dat tot 530°C 30 (temperatuurbetrokken op normale druk) niet destilleerbaar was, werd toegevoerd aan een SAMVAC-dunnelaag-afdampdestillatieinrichting van de firma Buss AG. De bedrijfsomstandigheden waren:

Voedingssnelheid 13,1 kg/h' -2

Druk 4,5 x 10 mbar

35 Verwarmingstemperatuur 351°C

Koeltemperatuur 103°C

Destillatiesnelheid 6,5 kg/h

Destillaatfraktie 49,6%.

Het residu werd door middel van een pomp continu toegevoerd .8720324 - 6 - aan de inlaat van de verdamper en werd met een roterende verdeler-ring gelijkmatig over het binnenoppervlak verdeeld. Daarna grijpen de rotor-wisbladen die langs het verdampingsoppervlak bewegen in op het materiaal en verdelen het in een turbulente laag over het 5 verwarmingsoppervlak. Voor de rotor-wisbladen ontstaat een golf front (bow'-wave).

De hoeveelheid doorgevoerd materiaal en de hoeveelheid destillaat kon door verhogen van de verwarmingstemperatuur aanzienlijk worden verhoogd, wat in het bijzonder viel toe te schrijven 10 aan het verdampen van hogermoleculaire stoffen.

Hierna zijn de gegevens van verdere voorbeelden samengevat. De voorbeelden 1 tot 5 werden uitgevoerd met als doelstelling het verhogen van de hoeveelheid destillaat en de voorbeelden 6 tot 10 werden uitgevoerd met als doelstelling het verhogen van de 15 voedingssnelheid.

20 25 30 35 .8720324 - 7 -

Voorbeeld 234 5

Voeding voedingssnelheid kg/h 21,5 26,7 15,5 13,8 temperatuur voorraadvat °C 201 205 206 205 5 temperatuur voedingsleiding °C 175 189 183 320

Concentraat uittreesnelheid kg/h 13,45 17,9 8,5 7,27 10 Destillaat uittreesnelheid kg/h 8,05 8,8 7,0 6,53 -2 -2 -2 -2 vacuum mbar 1x10 4x10 3,5x10 5x10 verwarmingsmedium (temp.) bij invoer °C 332 329 333 350 verwarmingsmedium (temp.) bij afvoer °C 312 313 319 333 15 koelmiddel (temp.) bij invoer °C 93 95 95 103 koelmiddel (temp.) bij afvoer °C 94 96 97 105 hoeveelheid destillaat % 37,4 33,0 45,2 47,4 20

Voorbeeld Verwarmingstempe- Hoeveelheid destil- Voedingssnel-

Nr. ratuur °C laat in Z van de heid kg/h _voeding__ 6 364 59 21,3 7 371 56 39,6 25 8 374 61 24,3 9 386 63 39,7 J0_394_61_i5_5U3_

Bij deze proeven is gebleken, dat doorzetsnelheden van 30 2 225 kg/h m zondermeer bereikt konden worden, wat een economische toepassing in raffinaderijmaatstaf gezien, garandeert.

De uitvinding wordt aan de hand van de fig. I en 2 verder toegelicht. Hierin is de proefinstallatie weergegeven waarmee de bovengenoemde proeven werden uitgevoerd.

35

Fig. 1 geeft schematisch het vereenvoudigde stroomschema weer van het destillatiegedeelte van een raffinaderij van ruwe olie, fig. 2 geeft een installatie weer voor het uitvoerenvan .8720324 - 8 - de werkwijze volgens de uitvinding.

Een ruwe olie met een gemiddelde kwaliteit wordt in fig. 1 toegevoerd aan een bij normale druk werkende rektificeerinstallatie 2. Na het verdampen verlaten ongeveer 50% van de als voeding ingevoer- 5 de ruwe olie deze installatie in de vorm van gescheiden frakties, 3, 4, 5. Het residu 6 wordt aan een volgende, onder vacuum werkende rectificeerinrichting 7 toegevoerd; ongeveer 25% van de ruwe olie verlaat deze inrichting in de vorm van de frakties 8, 9, 11. Het niet destilleerbare residu 12 wordt nu toegevoerd aan de verdere 10 behandeling volgens de uitvinding, dat wil zeggen de dunnelaag-afdampdestillatie. Daarbij wordt een destillaat- 14 en het niet-destilleerbare residu 15 gewonnen. Het destillaat 14 kan hetzij worden toegevoerd aan een kraakinrichting voor het winnen van laagmoleculaire produkten of verder worden gesplitst in smeerolie 15 en wassen. Het residu 15 wordt als brandstof gebruikt in de raffinaderij of verder verwerkt tot teer.

De inrichting in fig. 2 voor het uitvoeren van de werkwijze volgens de uitvinding omvat een afgeefvat 21 met een roerwerk 22.

Met M worden in de gehele figuur de bij.de afzonderlijke inrichtingen 20 behorende motoren aangeduid. Het afgeefvat 21 is door middel van een met een voedingspomp23 uitgeruste leiding24verbondenmet een afdampverdamper 25 die zelf weer is verbonden met een ontvanger (opvangvat) 26 voor residu en een ontvanger (opvangvat) voor destillaat 27. Verder zijn op de afdampverdamper 25 twee achtereen-25 volgende gekoelde opvangvaatjes 28, 29 aangesloten. Tussen de gekoelde opvangvaatjes 28, 29 is een vacuumpomp met een nauwsluitende zuiger 31 en na het tweede gekoelde opvangvaatje een vacuumpomp met een nauwsluitende zuiger 32 en vervolgens een vacuumpomp met een roterende schijf 33 geplaatst.

30 Het in in het afgeefvat 21 ingevoerde residu van de vacuum- rectificatietrap wordt door middel van de pomp 23 door de leiding 24 ingevoerd in de afdampverdamper 25, waar het door verdampen wordt gesplitst in destillaat en residu en in de ontvangers 26, 27 gescheiden wordt opgevangen.

35 (Een kleine hoeveelheid eventueel aanwezige gemakkelijk vluchige bestanddelen die door thermische ontleding in de afdampverdamper 25 zou kunnen ontstaan, wordt afzonderlijk in de gekoelde opvangvaatjes 28, 29 opgevangen).

De verwarmingstemperaturen kunnen bij de dunnelaag-afdamp- .8720324 . . O - destillatie volgens de uitvinding boven de in het hiervoor gegeven uitvoeringsvoorbeeld vermelde temperaturen liggen. De voorkeur wordt gegeven aan temperaturen van 400°C of hoger.

.8720324

Claims (13)

1. Werkwijze voor het verder verwerken van het in een raffinaderij voor ruwe olie bij de vacuumdestillatie overblijvende residu, met het kenmerk dat men het residu aan een dunnelaag-afdamp-destillatie onder vacuum onderwerpt, waarbij de temperatuur van het 5 verdamperoppervldcaanzienlijk hoger is dan de temperatuur van het bij de vacuumdestillatie overgebleven residu en het destillaat en het geconcentreerde residu afzonderlijk worden afgevoerd.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk dat de temperatuur van het verdamperoppervlak 50°C en bij voorkeur 80°C 10 en in het bijzonder 100°C hoger ligt dan de temperatuur van het bij de vacuumdestillatie overgebleven residu.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 met het kenmerk dat men de dunne laag van het te destilleren materiaal in de vorm brengt van een turbulente laag of film.

4. Werkwijze volgens conclusie 3 met het kenmerk dat men de laag (film) met mechanische middelen in turbulentie brengt.

5. Werkwijze volgens conclusie 4 met het kenmerk dat men de laag door middel van wisbladen in turbulentie brengt.

6. Werkwijze volgens ëën of meer der voorgaande conclusies 20 met het kenmerk dat men een residu uit de vacuumdestillatie dat bij normale druk een kookpunt heeft van meer dan 550°C, verwerkt.

7. Werkwijze volgens ëën of meer van de voorgaande conclusies met het kenmerk dat men werkt in het vacuumgebied -3 met een absolute druk van minder dan 10 mbar en hoger dan 10 mbar 25 en bij voorkeur tussen 1 en 0,01 mbar.

8. Werkwijze volgens ëën of meer van de voorgaande conclusies met het kenmerk dat men een destillaat wint dat practisch is bevrijd van asfalten.

9. Werkwijze volgens ëën of meer van de voorgaande conclusies 30 met het kenmerk dat men werkt in meerdere parallel geschakelde apparaten die elk zijn uitgerust met een vacuuminrichting.

10. Werkwijze volgens ëën of meer van de voorgaande conclusies met het kenmerk dat men werkt met een verwarmingstemperatuur van meer dan 350°C en bij voorkeur meer dan 400°C.

11. Werkwijze volgens ëën of meer van de voorgaande conclusies met het kenmerk dat men de voeding en het verwarmingsmedium in .8720324 \ * _ ] 1 _ tegenstroom leidt.

12. Werkwijze volgens éën of meer der voorgaande conclusies met het kenmerk dat men werkt met een stijgend temperatuursverloop.

13. Werkwijze volgens eén of meer van de voorgaande 5 conclusies met het kenmerk dat men werkt met een in hoofdzaak constant drukverloop. -0-0-0-0-0- .8720324