NO750018L - - Google Patents

Description

Fremgangsmåte og innretning for forbedring

av et restråstoff avledet fra råpetroleum.

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte og et anlegg for forbedring'av et restbrennstoff avledet fra

•råpetroleum, ved hydrogenering.

Restbrennstoff som anvendes i dag har høy viskositet, et svovelinnhold på over 1,5 vekt-% og har en maksimal kaloriverdi på 10.0.00-10.200 kcal pr. kg.

Restoljer av råpetroleum har generelt følgende egenskaper:

Brennstoffene har følgende omtrentlige prosentvise sammensetning :

I betraktning av den lave kvalitet på restbrennstoff avledet fra destillasjon av råpetroleum .av en hvilken som helst opprinnelse, og følgene som dette har der regulering og kontroll av forurensning er aktuelt, dg videre i betraktning av den interesse som eksisterer med hensyn til økonomisering av brennstoff av enhver type, er det et klart ønske om å oppnå brennbare oljer med lavest mulig svovelinnhold, den lavest mulige viskositet ved en gitt temperatur og den høyest mulige kaloriverdi, dvs. å oppnå et større antall varmeenheter pr. kg brennstoff enn det som i.dag er tilfelle.

Skjønt det hittil er. funnet a, r. v end ol «er for 9.§§isillå§g ons-resten fra råpetroleum, har man hittil ikke gjort noe forsøk på å forbedre kvaliteten til disse rester.

Foreliggende oppfinnelse har til hensikt å tilveiebringe en fremgangsmåte for forbedring av restbrennstoff avledet fra råpetroleum ved hydrogenering, hvorved man utgår fra vann, og denne fremgangsmåte omfatter: opprettelse av et varmesjokk ved innsprøyting av vann i en brenselolje som på forhånd er oppvarmet til en temperatur nær dens, kokepunkt, ved et trykk lik eller litt større enn atmosfæretrykk, idet gassutvidelsen begrenses til varigheten for tilstedeværelsen av vann; gassen som er dannet som et resultat av varme-sjokket føres til et forgassingskammer; gassen ' avkjøles kontinuerlig i en varmeveksler; og den flytendegjorte gass som er fri for urenheter fjernes.

Ifølge oppfinnelsen er det også tilveiebragt en innretning for utførelse av foreliggende fremgangsmåte og denne omfatter et varmesjokkammer, anordninger for føring av brenselolje og vann inn i kammeret, et forgassingskammer som kommuniserer.med varmesjokkammeret, en varmeveksler i nedstrømsretningen for forgassings-kammeret, samt anordninger for fjerning av flytendegjbrt gass som er avkjølt i varmeveksleren.

Ved hjelp av foreliggende fremgangsmåte kan man senke svovelinnholdet og viskositeten og videre bibeholde eller øke de 10.000 kcal/kg som ønskes hos et restbrennstoff, og videre kan man oppnå en større mengde brenselolje enn det som tidligere har vært tilfelle.

Ved således å starte fra en residuumvæske av en hvilken som helst opprinnelse og oppnådd ved destillasjon, kan man tilveiebringe en brennbar olje eller brenselolje inkludert gassolje, som har en bedre spesifikasjon som et brennstoff enn spesifikasjonen til den innledende rest-råpetroleumfraksjon, og som også har et lavere innhold av svovel og ikke-brennbart stoff. Dette er en stor fordel der kontroll og regulering av forurensning er ønsket.

I tillegg til denne kvalitative forbedring oppnås en betydelig kvantitativ forbedring, idet man får en større mengde brennstoff enn det som opprinnelig ble benyttet.

Brennstoffet som oppnås ved hjelp av foreliggende fremgangsmåte har således en forbedret spesifikasjon som overgår den til et restbrennstoff, og muliggjør en bedre forurensnings-kontroll og brennstofføkonomi.

Foreliggende fremgangsmåte er basert på regulering av trykk og temperaturer i nærvær av vann og restolje avledet fra råpetroleum for oppnåelse av metning av acetyleniske og olefiniske bindinger ved intermolekylær reaksjon og ved spaltede fraksjoner av vannmolekyler, og for polarisering av vannmolekylene, både med hensyn til .de oppnådde frie molekyler og i de kjente soner for elektrisk tetthet og også i nærheten av residuum-Thiel-valenser.

Foreliggende fremgangsmåte utgår fra restoljer med eksempelvis følgende analyse:

Prøve nr. 1 (innledende restolje)

Prøve nr. 2 (innledende restolje)

Den ved foreliggende fremgangsmåte oppnådde brennbare olje kan f.eks. ha følgende sammensetning.

Prøve nr■ 3 (gassolje oppnådd ved fremgangsmåten)

Prøve nr. 4 (gassolje oppnådd ved fremgangsmåten)

Det er tydelig at det oppnås et brennstoff med meget forbedret kvalitet i forhold til det innledende brennstoff, med oppnåelse av et større antall varmeenheter pr. liter restbrennstoff og med meget gunstige egenskaper når det gjelder atmosfærisk forurensning.

Det skal påpekes at de verdier som er gitt for de oppnådde nye brenseloljer tilsvarer bestemte forsøk under bestemte driftsbetingelser, og.kan varieres over et bredt område slik at man kan oppnå varierende brenseloljespesifikasjoner med hensyn til f.eks. viskositet, fritt vann og svovel, vanadium- og nikkelinnhold. I og med at man har med en hydrogeneringsprosess å.gjøre kan dess-uten de nye brenseloljer oppnås med en viskositet opptil 2.000°E ved 20°C.

De råmaterialer som benyttes ved foreliggende fremgangsmåte er lette å tilveiebringe, og videre byr disse materialer på store fordeler fordi hittil har 50% av råpetroleumet blitt ansett som en rest.på grunn av dets meget lave kvalitet.

Ved en foretrukken utførelse av foreliggende fremgangsmåte blir restoljen først utsatt for en midlere temperatur på 300°C (som.kan være litt høyere eller lavere) under innvirkning av .vann, som også kan være et residuum, hvilket gjennom et termisk sjokk frembringer en kraftig partiell forgassing til dampfasen med medfølgende tilbakeløpskoking, og mens de tyngre fraksjoner resirkuleres ved konveksjon, føres den utvalgte del til et utløpsrør og inn i en varmeveksler hvor gassoljen, som har en forbedret ■ spesifikasjon, oppnås ved kondensasjon. Den lille mengde fritt vann som følger produktet utskilles ved gravitasjon i selve mot-tagerbeholderen.

Ved foreliggende fremgangsmåte er det viktig at det bevirkes et termisk sjokk mellom vannet og restoljen i varierende grad i overensstemmelse med driftstemperatur og -trykk.

Oppfinnelsen skal i det følgende forklares under henvisning til tegningene, hvor

fig. 1 og 2 er et sideriss henholdsvis et planriss av

en innretning for utførelse av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen;

fig. 3 er et delriss gjennom varmesjokkammeret som

vist på fig..1 og 2; og

fig. 4 er et tverrsnitt gjennom varmesjokkammeret•

vist på fig. 3•.

Innretningen vist på fig. 1 og 2 omfatter i det vesentlige et varmesjokkammer 10 ved hvis topp er anbragt et forgasnings-.og deflegmatorkammer 6, som på toppen har innløpsrør 8 for vann og brenselolje, videre en temperatursonde anbragt ved bunnen av et rør 7 i kammeret 6 og et utløpsrør 9 for gasser som er forbundet med en kondenser 12 samt en mottagerbeholder 18 med et dekanteringskammer.

Temperatursonden 7 regulerer en pumpe 3 som leverer en passende mengde restolje og vann fra innløpene 1 og 2, og likeledes'regulerer den automatiske start og stopp av en brenner 20. Konden-seren 12 inneholder en varmeveksler 13 som mates av en pumpe 15,

og omfatter rør 16 og 14 for inntak og uttak av kaldt vann. Mot-tageren 18 omfatter en utløp 17 for oppnådd gassolje og et annet utløp 19 for vannet og rester.

Fig. 3'og 4 viser varmesjokkammeret 10 og forgasnings-

og deflegmatorkammeret 6. I kammerene 10 og 6 rager en flamme 26 fra brenneren 20 inn i forbrenningskammeret 25 og de varme gassene som kommer fra kammeret 25 føres gjennom rør 22 med til-

strekkelig tid for varmeveksling med restoljen som omgir rørene og er adskilt fra forbrenningskammeret ved hjelp av en vegg 23, idet varmeoverføringen avkjøler gassene som evakueres gjennom en utløpsdyse 5-

Når den resterende råpetroleumolje er blitt kondisjonert mottar den vann gjennom et rør 8 hvilket forårsaker et termisk sjokk i røret 8 og ved toppen av rørene 22. Når det termiske sjokk først har begynt, ekspanderer restoljen voldsomt og føres til kammeret 6 gjennom en diffusor 21 som dannes av en ringformet åpning mellom vanntilførselsrøret 8 og utløpet som er konsentrisk stilt i.forhold til nevnte rør.

Fordampning finner sted.ved toppen av kammeret 6, idet varme overføres ved konveksjonsstrømmer som dannes ved oppstigning av de varmere deler på grunn av ekspansjon og nedstrømiiingen av de kaldere deler. Gassene stiger gjennom røret 9 og den tyngre fraksjon (med større spesifikk vekt på grunn av dens mindre ekspansjon) føres til resirkuleringsprosessen gjennom rør 27-

I fig. 4 er væskekonveksjonsbevegelsen illustrert

med piler og gasskonveksjonsbevegelsen ved hjelp av prikker.

Kammeret 10 omfatter også hull 11 for regulering og rensing og understøttelser 23 og 2H for rørene 22 og forbrennings-kammer 25 som gir systemet stivhet.

Temperatursonden som er anbragt ved bunnen av røret 7 og forbundet med en temperaturskriver 4, sørger også for at det innledende restoljenivå anbringes riktig, og i skriveren 4 er det forskjellige elektriske kontakter som driver releer for automatisk oppstarting av. innsprøytningspumpen som hever oljenivået, og når temperaturen er tilstrekkelig stoppes innsprøytningen av olje og innsprøytningen av vann begynner.

Fordelene med foreliggende fremgangsmåte og innretning er følgende: - Brenseløkonomi, eller med andre ord lavere omkostninger pr. oppnådd varmeenhet, og samtidig lavere forbruk av rest-rå-petroleumderivater for samme kaloriverdi.

Unngåelse av forurensning av oksyder av svovel, røk

og ikke-brennbart stoff, og forbindelser av vanadium, nikkel og de som forekommer i asken avledet fra restbrensler av råpetroleum.

Man overkommer problemene med "lavere" korrosjon av oksyder av svovel ved å heve syredukpunktstemperaturen, og unngår problemer med "øvre" korrosjon av vanadium- og natriumforbindelser.

Man. oppnår gassolje som er .bedre enn den innledende olje med hensyn til økonomi og forurensning, idet disse resultater oppnås ved hjelp av foreliggende fremgangsmåte basert på kinetisk kjemi som forekommer i alle deler av anlegget.

Spesielle termiske sjokk-betingelser opprettes i hvert tilfelle mellom en restolje.avledet fra råpetroleum.og vann.

Det oppnås et brennstoff med forbedrede anvendelses-muligheter i forhold til de til enhver restolje, fordi det oppnådde brennstoff gir ikke opphav til problemer med korrosjon og forurensning, idet man oppnår en forbedret kvalitet og også forbedret kvantitet til en lavere pris.. . Brenneren 20 som vist på fig. 3 og 4 representerer en varmekilde; og i betraktning av at driftstemperaturen er omkring 300°C kan enhver varmekilde anvendes som'er tilstrekkelig for dette formål, slik som den bundete varme i vanndamp, stråling fra utløpsrørene fra en forbrenningsmotor, eller varme avledet fra forbrenning av gasser eller flytende brensel.

Claims (8)

1. Fremgangsmåte til forbedring av et restbrennstoff avledet fra råpetroleum ved hydrogenering, som er basert på bruk av vann, karakterisert ved at man tilveiebringer et termisk sjokk ved innsprøyting av vann i brenselolje som på forhånd er oppvarmet til en temperatur nær dens kokepunkt, ved et trykk som. er lik eller litt høyere enn atmosfæretrykk, idet gassekspansjonen er begrenset til varigheten av tilstedeværelsen av vann; .og fører gass dannet som et resultat av det termiske sjokk til et forgasningskammer; avkjøler kontinuerlig gassen i en varmeveksler; og ved at man fjerner den flytendegjorte gass fri for urenheter.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at en væskekonveksjonsbevegelse opprettes i et varmesjokk-kammer når brenseloljen mottar varme under anvendelse av et nett-verk av rør som danner en varmeveksler i varmesjokkammeret, og at den gass som dannes ved det termiske sjokk når vann innsprøytes i brenseloljen føres gjennom en diffusor til nevnte forgasningskammer hvor det opprettes en ytterligere gasskonveksjonsbevegelse, idet gassen fra forgasningskammeret føres til førstnevnte varmeveksler for'avkjøling av gassen hvor den flytendegjøres og føres til et dekanteringskammer hvor den flytendegjorte gass oppsamles fri for vann,.

3. Fremgangsmåte til forbedring av et restbrennstoff avledet fra råpetroleum ved hydrogenering, i det vesentlige som beskrevet under henvisning til tegningene.

4. Brennstoff, karakterisert ved , at det er oppnådd ved en fremgangsmåte ifølge hvilket som helst av kravene 1-3-

5. Innretning for utførelse av fremgangsmåten ifølge kravene l-33karakterisert ved at den omfatter et varmesjokkammer, anordninger for føring av brenselolje og vann til nevnte kammer, et forgasningskammer som står i forbindelse med varmesjokk-kammeret, en varmeveksler i nedstrømsretningen for forgasningskammeret, samt anordninger for'fjerning av.flytendegjort gass som er avkjølt.ved hjelp av varmeveksleren.

6. Innretning ifølge krav 55karakterisert ved at den omfatter et varmesjokkammer hvori det er anordnet en varmeveksler som tilpasser varmen for driften, idet toppen av varmesjokkammeret ■ står i forbindelse med et forgasningskammer hvori det er anbragt en temperatur sonde-, idet f orgasningskammeret er forbundet med et tilførselsrør for brenselolje og vann som tilføres ved hjelp av en pumpe, og idet forgasningskammeret også er forbundet med et rør for føring av gassen til en varmeveksler hvor- gassen konsenseres, og som rommer en kjølespiral, idet sistnevnte varmeveksler er anbragt over en dekanteringsanordning som ved sin topp er forsynt med et utløp for den flytendegjorte gass og ved sin bunn med et utløp for avløpsvann.

7. Innretning ifølge krav 6, karakterisert ved at vertikale rør strekker seg fra bunnen av forgasningskammeret til bunnen av varmesjokkammeret, idet tunge fraksjoner som følger forgasningen resirkuleres ved væskekonveksjon gjennom nevnte rør.

8. Innretning ifølge krav 5} i alt vesentlig som beskrevet og under henvisning til de vedlagte tegninger