NO326136B1 - Fremgangsmate for a oppgradere strommen av flashsonegassolje fra et forsinket koksanlegg - Google Patents

Description

Oppfinnelsens bakgrunn

1. Oppfinnelsens område

Oppfinnelsen vedrører forsinket forkoksning, og mer spesielt en fremgangsmåte for forsinket forkoksning hvor toppgassene fra en forkokser tilføres til en fraksjoneringsenhet hvor gassene separeres i en toppgasstrøm, mellomliggende væskestrømmer og en flashsone-gassoljestrøm med et vesentlig innhold av partikkelformet fast materiale.

2. Kjent teknikk

En fremgangsmåte for forkoksning av den type som er henvist til ovenfor er beskrevet i detalj i US patentskrift 4518487, ved Graf et al. Som beskrevet i dette patentskrift økes utbyttefordelingen av produktet fra koksanlegget ved å fjerne en flashsone-gassoljestrøm fra bunnen av fraksjoneringsenheten istedenfor å returnere strømmen til forkokseren, hvilken koksresirkulering ble utført ved tidligere forkoks-ningsfremgangsmåter, alt som beskrevet i detalj i det forannevnte US patentskrift 4518487.

Mens det med fremgangsmåten beskrevet i det oven-nevnte patentskrift oppnås vesentlige forbedringer, er den ulempe til stede at det produseres en flashsone-gassoljestrøm som er vanskelig å oppgradere for videre prosessering. Strøm-men inneholder vesentlige mengder av finfordelte, partikkelformede faste stoffer såvel som tungt, viskøst mesofasemateriale. Mesofasematerialet er i hovedsak flytende koks som er revet med i gassene som forlater forkokseren. For å øke ver-dien av flashsone-gassoljestrømmen behøver den hydrogen-behandling. Imidlertid vil de medrevne faste stoffer og meso-fasematerialer hurtig plugge og tette igjen katalysatorsjiktet i en hydrogenbehandler når det gjøres forsøk på å føre strøm-men gjennom denne. Flashsone-gassoljen som ikke er hydrogenbehandlet kan prosesseres i en katalytisk krakkingenhet med omhvirvlet sjikt (FCC-enhet), men utbyttefordelingen av strøm-men som ikke er hydrogenbehandlet er dårlig på grunn av det høye innhold av aromater, og andre faktorer. Tidligere forsøk på å filtrere flashsone-gassoljestrømmen slik at den hydrogen-behandles har ikke vært vellykkede på grunn av hurtig fil-terplugging, vanskeligheter ved regenerering av filtermediet og andre faktorer.

Oppsummering av oppfinnelsen

Den foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en fremgangsmåte for forsinket forkoksning hvor toppgassene fra en forkokser tilføres til en fraksjoneringsenhet hvor gassene separeres i en toppgasstrøm, mellomliggende væskestrømmer og en flashsone-gassoljestrøm med et vesentlig innhold av partikkelformet fast materiale, kjennetegnet ved at den omfatter: (a) å filtrere flashsone-gassoljestrømmen ved bruk av et filter for å fjerne i hovedsak alt partikkelformet fast materiale med partikkelstørrelse større enn 25 um, idet de

resterende mindre partikler slipper gjennom,

(b) å lede den filtrerte flashsone-gassoljestrømmen fra trinn (a) til en katalytisk hydrogenbehandlingsenhet med fast

sjikt, og

(c) filteret fra trinn (a) tilbakespyles med gass under trykk for å regenerere filteret.

I henhold til den foreliggende oppfinnelse filtreres flashsone-gassoljestrømmen for å fjerne i hovedsak alle faste stoffer som ellers ville kunne tette til et katalysatorsjikt i en hydrogenbehandler. Strømmen med redusert innhold av faste stoffer føres deretter til en katalytisk hydrogenbehandlingsenhet med fast sjikt, som en hydroavsvovlingsenhet eller en hydrokrakker, for å redusere svovelinnholdet i strøm-men og for å modifisere molekylstrukturen til bestanddelene i strømmen for å øke deres verdi i en etterfølgende prosesser-ingsenhet.

Produktutbyttefordelingen fra en katalytisk krakker med omhvirvlet sjikt (FCC-enhet) er vesentlig bedret for en hydrogenbehandlet flashsone-gassolje sammenlignet med produkt-utbyttef ordelingen for en flashsone-gassolje som ikke er behandlet.

Tegninger

Figur 1 er et skjematisk flytskjema som viser en tidligere kjent forkoksningsprosess av typen som den forelig-

gende oppfinnelse hører til.

Figur 2 er et skjematisk flytskjema som viser en forkoksningsprosess som innbefatter forbedringen som tilveie-bringes med denne oppfinnelse. Figur 3 er et skjematisk flytskjema som illustrerer et filter av typen som anvendes med den foreliggende oppfinnelse .

Beskrivelse av foretrukne utførelsesformer

Figur 1 er et forenklet flytskjema som illustrerer forkoksningsfremgangsmåten beskrevet i US patentskrift 4518487. Som vist på Figur 1 passerer koksanleggråstoffet fra ledning 10 gjennom ovnen 12 og det ledes deretter til én av forkokserne 14. Toppgasser fra forkokser 14 føres via ledning 16 til fraksjoneringsenhet 18. En resirkuleringsvæske, slik som en koksanlegg-gassolje, sprøytes inn i flashsonen i fraksjoneringsenhet 18 via ledning 20 for å bringes i kontakt med innkommende gasser for å skille ut faste partikler og kon-densere komponenter med høyt kokepunkt fra den innkommende forkoksningsgasstrøm. En våtgass-toppstrøm fjernes fra fraksjoneringsenheten 18 via ledning 22, og mellomliggende væske-fraksjoner fjernes via ledningene 24 og 26. En flashsone-gassolje som inneholder medbragte faste stoffer og viskøst mesofasemateriale fjernes fra bunnen av fraksjoneringsenheten 18 via ledning 28. Ifølge kjent teknikk tilføres vanligvis denne flashsone-gassoljestrøm (FZGO) til tilførselen til en FCC-enhet. Figur 2 illustrerer skjematisk forbedringen med denne oppfinnelse i forhold til den kjente fremgangsmåte. Felles elementer på Figurene 1 og 2 er likt nummerert. I Figur 2 tilføres FZGO til filter 30, og derfra til en nitrogenbe-handlingsenhet 32 og derfra til en FCC-enhet 34.

Hydrogenbehandlingsenheten 32 kan være en hydroavsvovlingsenhet eller hydrokrakker, men i ethvert tilfelle er hydrogenbehandlingsenheten en enhet med fast katalytisk sjikt. I henhold til kjent teknikk ville ikke FZGO-strømmen kunne tilføres til en hydrogenbehandler med fastsjiktkatalysator ettersom hurtig katalysatortilstopping ville finne sted fra de medbragte faste stoffer og viskøst mesofasemateriale. Som resultat måtte FZGO-strømmen, med et høyt innhold av aromat-iske forbindelser, tilføres ufiltrert til en FCC-enhet hvor produktutbyttefordelingen av FZGO var dårlig på grunn av det høye aromatinnhold. I tillegg inneholder FZGO-strømmen ofte svovel i en mengde som medfører problemer i forhold til pro-duktspesifikasjonene. I noen tilfeller måtte FZGO-strømmen anvendes i strømmer med lavere verdier, slik som prosessbren-sel.

Det ble fastslått at dersom i hovedsak alle de suspenderte faste stoffer med diameter over 25 um kunne fjernes fra FZGO-strømmen, kunne strømmen tilføres til en katalytisk hydrogenbehandler med fast sjikt uten å tilstoppe katalysatorsjiktet. Et 25 um-kutt fjerner hoveddelen av de totale suspenderte faste stoffer, og de resterende mindre partikler passerer gjennom katalysatorsjiktet uten å medføre noe alvorlig tilstoppingsproblem.

Ethvert filter som effektivt fjerner i hovedsak alle 25 um-partikler og større partikler kan anvendes ved fremgangsmåten ifølge denne oppfinnelse. Filtere som fjerner enda mindre partikler, slik som ned til ca. 10 um, kan anvendes, men har tendens til å være mindre kostnadseffektive.

Et særlig effektivt filter for fremgangsmåten er et etset metallplatefilter av typen som markedsføres av PTI Technologies Inc., Newbury Park, CA, USA. Det etsede metallplatefilter som består av ett eller flere filterelementer utformet som mange stablede plater, er ekstremt effektivt, er enkelt å regenerere og relativt lett å anvende og kontrollere. Regenereringen, som innebærer tilbakespyling med en ladning høytrykksgass, med eller uten etterfølgende løsningsmiddel-spyling, finner sted i en periode på bare et halvt til fire minutter, slik at det er mulig å operere med kun én filterenhet, slik at tilførselen til filteret kan holdes tilbake i en utjevningstank eller lignende under tilbakespylingen. Alter-nativt kan to eller flere filterenheter kobles sammen og tilbakespyles individuelt slik at tilførselen gjennom filter er kontinuerlig.

Et foretrukket filter er vist skjematisk på Figur 3, innbefattende filterenhet 30, tilførselsledning 36, filterut-løpsledning 38, gassakkumulator 40 og tilbakespylingsholdetank 42. Ved drift tilføres FZGO fra ledning 36 til filterenhet 30, med utløp via ledning 38. Når baktrykket i filter 30 når et forhåndsinnstilt nivå, stoppes tilførselen til enheten og en hurtigåpnende ventil (ikke vist) på akkumulatoren 40 åpnes. Gass undert trykk fra akkumulator 40 strømmer tilbake gjennom filterenhet 30 og vasker akkumulerte faste stoffer fra fil-teroverflaten til en holdetank 42 eller til en hensiktsmessig prosessenhet eller et avhendingsområde. Filteret er med fordel utformet for den forannevnte syklus når baktrykket når et forhåndsinnstilt nivå. Det er blitt funnet at baktrykket reduseres til nær null etter tilbakespylingen, hvilket in-dikerer i hovedsak fullstendig fjerning av akkumulerte faste stoffer. Som tidligere nevnt kan en tilbakespyling med løs-ningsmiddel anvendes etter tilbakespylingen med gass under trykk, om ønsket.

Drift av den mest foretrukne utførelsesform

Den mest foretrukne utførelsesform av oppfinnelsen vil nå bli beskrevet med henvisning til Figur 2.

Koksråstoff fra koksovn 12 tilføres til én av forkokserne 14, og koksgassene tilføres til bunnen av fraksjoneringsenhet 18. En tung gassoljestrøm fra ledning 20 sprøytes inn i flashsonen i fraksjoneringsenhet 18, hvor den kommer i kontakt med innkommende råstoff, kondenserer tunge komponenter og vasker ned suspenderte faste stoffer. En flashsone-gassolje, inneholdende kondenserte koksgasser, faste stoffer og viskøst mesofasemateriale, tas ut fra fraksjoneringsenhet 18 via ledning 28. Produktstrømmene fra fraksjoneringsenhet 18 utvinnes via ledningene 22, 24 og 26. Flashsone-gassolje (FZGO) fra ledning 28 ledes til filter 30 hvor suspenderte faste stoffer større enn omtrent 25 um fjernes. Den filtrerte FZGO ledes deretter til den katalytiske hydrogenbehandlingsen-ihet 32 (fortrinnsvis en hydroavsvovlingsenhet) hvor FZGO avsvovles og/eller modifiseres strukturelt for å bli mer egnet for katalytisk krakking i et omhvirvlet sjikt. Den filtrerte FZGO tetter ikke katalysatorsjiktet i hydrogenbehandleren, og den hydrogenbehandlede FZGO gir et produkt med lavere svovel-innhold og bedre produktfordelingsutbytte fra FCC-enheten enn FZGO som ikke er blitt hydroavsvovlet. Som tidligere bemerket kan én eller flere filterenheter anvendes med periodisk eller sekvensiell tilbakespyling for å opprettholde gjennomstrømnin-gen, og de fjernede faste stoffer kan anvendes eller avhendes.

Eksempel 1

I dette eksempel ble 440 fat pr. driftsdag av en flashsone-gassoljestrøm fra et kommersielt koksanlegg tilført til et etset metallplatefilter utformet for å fjerne partikler med størrelse større en 25 um. Den filtrerte strøm ble ledet direkte til en FCC-enhet i de første to uker av testen, for å bekrefte at filteret faktisk fjernet i hovedsak alle partikler større enn 25 um. Etter bekreftelse av filtreringens virkning, ble den filtrerte strøm deretter tilført til en katalytisk hydrogenbehandler med fast sjikt i flere uker.

Filteret ble utformet for automatisk å tilbakespyles når trykktapet over filteret nådde 13,79 kPa (20 psi). Trykktapet over filteret umiddelbart etter tilbakespyling var nær null, hvilket indikerte effektiv tilbakespyling. Under syk-lusen med fylling av forkokseren ble filteret tilbakespylt ca. hver annen time.

Omtrent 50 volumprosent av det partikkelformede materiale i flashsone-gassoljen var større enn 25 um. Den filtrerte strøm inneholdt ikke partikkelformet materiale større enn 25 pm, og det partikkelformede materialinnhold i den filtrerte strøm var lavt nok til at det ikke ble noen driftsvanskeligheter under ukene da den filtrerte strøm ble tilført til hydrogenbehandleren. I Tabell 1 nedenfor vises resultatene av filtreringsoperasjonen for dager hvor analyse av suspenderte faste stoffer fant sted.

Eksemplet ovenfor illustrere effektiviteten av et etset metallplatefilter til å fjerne suspenderte faste stoffer fra en flashsone-gassolje slik at den filtrerte strøm kan behandles i en katalytisk hydrogenbehandler med fast sjikt uten at katalysatorsjiktet stoppes til, slik det ville skje med en ufiltrert strøm.

Claims (6)

1. Fremgangsmåte for forsinket forkoksning hvor toppgassene fra en forkokser tilføres til en fraksjoneringsenhet hvor gassene separeres i en toppgasstrøm, mellomliggende væske-strømmer og en flashsone-gassoljestrøm med et vesentlig innhold av partikkelformet fast materiale, karakterisert ved at den omfatter: (a) å filtrere flashsone-gassoljestrømmen ved bruk av et filter for å fjerne i hovedsak alt partikkelformet fast materiale med partikkelstørrelse større enn 25 um, idet de resterende mindre partikler slipper gjennom, (b) å lede den filtrerte flashsone-gassoljestrømmen fra trinn (a) til en katalytisk hydrogenbehandlingsenhet med fast sjikt, og (c) filteret fra trinn (a) tilbakespyles med gass under trykk for å regenerere filteret.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at den katalytiske hydrogenbehandlingsenhet er en hydrokrakkingsenhet.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at den katalytiske hydrogenbehandlingsenhet er en hydroavsvovlingsenhet.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 3, karakterisert ved at den hydroavsvovlede flashsone-gassolje fra hydroavsvovlingsenheten tilføres til en FCC-enhet.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at filterelementet tilbakespyles periodisk.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 5, karakterisert ved at et mangfold av filterelementer anvendes, og elementene tilbakespyles sekvensielt slik at minst ett filterelement alltid er tilgjengelig i drift for å fjerne faste stoffer fra flashsone-gassoljen.