PL202415B1 - Sposób przetwarzania surowców węglowodorowych metodą termicznego lub katalitycznego krakingu i urządzenie do przetwarzania surowców węglowodorowychmetodą termicznego lub katalitycznego krakingu - Google Patents

Abstract

posób przetwarzania surowców węglowodorowych metodą termicznego lub katalitycznego krakingu tych surowców do węglowodorów o niższym ciężarze cząsteczkowym, polegający na prowadzeniu reakcji krakingu w masie ciekłego, ogrzewanego pośrednio płaszczowo, surowca węglowodorowego, odbieraniu gazowo-parowej mieszaniny poreakcyjnej i rozdzielaniu jej na lekką frakcję gazową i na frakcje cięższe, znamienny tym, że proces prowadzi się w strefie reakcyjnej, w której, w warunkach reakcji, do masy ciekłego surowca węglowodorowego wprowadza się gorące lekkie węglowodory w stanie gazowym i przepuszcza się je przez masę ciekłego surowca, przy czym lekkie węglowodory wprowadza się w ilości i o temperaturze niezbędnej do utrzymania w strefie reakcyjnej temperatury, w której zachodzą reakcje krakingu, zaś opuszczającą strefę reakcyjną gazowo-parową mieszaninę produktów odprowadza się ze strefy reakcyjnej i poddaje się rozdziałowi na lekką frakcję gazową i na frakcje wyżej wrzące przez schładzanie i kondensację. 29. Urządzenie do przetwarzania surowców węglowodorowych metodą termicznego lub katalitycznego krakingu surowców węglowodorowych do węglowodorów o niższym ciężarze cząsteczkowym, w kształcie pionowego zbiornika wyposażonego w urządzenia dozujące surowiec i katalizator, w króćce górne do odbioru produktu i dolne do usuwania zanieczyszczeń z dna zbiornika oraz w płaszcz zewnętrzny, znamienne tym, że w dolnej części zbiornika (2) usytuowany jest dystrybutor gazów w postaci barbotera (4) połączonego z przewodem rurowym (26) wyprowadzonym na zewnątrz zbiornika (2), natomiast w górnej części zbiornika (2) usytuowana jest chłodnica (6), której końce wlotowe (21) i wylotowe (22) wyprowadzone są na zewnątiz zbiornika (2), a nad chłodnicą (6) usytuowane jest uiządzenie zraszające (8) połączone z przewodem rurowym (12) wyprowadzonym na zewnątrz zbiornika, zaś płaszcz zewnętizny (28) zamontowany jest na dolnej części zbiornika (2), do wysokości niższej od wysokości usytuowania chłodnicy (6).

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób przetwarzania surowców węglowodorowych metodą termicznego lub katalitycznego krakingu i urządzenie do przetwarzania surowców węglowodorowych metodą termicznego lub katalitycznego krakingu do węglowodorów o niższym ciężarze cząsteczkowym. Sposób i urządzenie są przydatne zwłaszcza do przetwarzania surowców odpadowych, zużytych, zanieczyszczonych, bądź będących pozostałościami z różnych procesów technologicznych. Do surowców takich należą odpadowe tworzywa sztuczne, w tym polietylen, polipropylen, polistyren i polichlorek winylu, zuż yte oleje smarowe i smary, pozostał oś ci podestylacyjne, zanieczyszczone cięższe frakcje węglowodorowe różnego pochodzenia czy zużyte tłuszcze roślinne i zwierzęce.

Wraz ze stałym wzrostem produkcji i zużycia wyrobów pochodzenia naftowego rosną także problemy związane z ilością odpadów powstających po ich wykorzystaniu i zużyciu. Niezależnie od tego czy są to odpady ciekłe, półstałe czy stałe, składowanie ich jest bardzo kłopotliwe, a zaleganie na składowiskach, szkodliwe i niebezpieczne dla środowiska naturalnego. Uciążliwość składowania odpadów tworzyw sztucznych na wysypiskach śmieci wynika dodatkowo z tego, że charakteryzują się dużą objętością w stosunku do swojej masy, oraz że są niepodatne na degradację i mogą zalegać na wysypiskach w zasadniczo nie zmienionej postaci, zwłaszcza w warunkach braku dostępu światła, przez dziesiątki, a nawet setki lat.

Ponieważ dopuszczalność i warunki składowania odpadów regulowane są coraz ostrzejszymi przepisami administracyjnymi podyktowanymi koniecznością ochrony środowiska, przewidującymi także znaczne obciążenia finansowe związane z odpadami, coraz powszechniej stosowane są w praktyce przemysłowej różne metody utylizacji i zagospodarowania odpadów. Są to metody o różnym stopniu efektywności ekonomicznej i zaawansowania technologicznego, od najprostszych, nieekonomicznych i nieekologicznych, polegających na spalaniu odpadów, poprzez wykorzystanie ich jako nośnika energii i użyciu jako paliwa w procesach przemysłowych (na przykład w cementowniach), regenerację przywracającą zużytym produktom pierwotne własności, powtórne przetworzenie, w przypadku tworzyw sztucznych, do wyrobów gotowych, aż do metod polegających na konwersji odpadów do pełnowartościowych produktów węglowodorowych, w procesach takich jak hydrokraking, kraking termiczny i kraking katalityczny. W trakcie procesów hydrokrakingu, krakingu termicznego i katalitycznego następuje rozerwanie wiązań chemicznych w cząsteczkach surowca i powstaje mieszanina węglowodorów o niższym ciężarze cząsteczkowym. Najbardziej pożądanymi produktami procesu są frakcje węglowodorowe odpowiadające frakcjom benzynowym i frakcjom oleju napędowego.

Sposoby przetwarzania metodami krakingu termicznego i/lub katalitycznego surowców węglowodorowych jakimi są wymienione wyżej odpadowe i zużyte produkty pochodzenia naftowego, oraz urządzenia do realizacji tych sposobów, znane są z licznych opisów patentowych. Przedstawione w nich wynalazki dotyczą różnych aspektów procesu i róż nią się między sobą rodzajem stosowanych katalizatorów, sposobem przygotowania i podawania surowca, sposobem dostarczania ciepła do procesu, układami aparaturowymi oraz konstrukcją głównych aparatów.

W niemieckim opisie patentowym nr 100 49 377 przedstawiono sposób i instalację do wytwarzania oleju napędowego i benzyny, głównie oleju napędowego, przez krakowanie mieszanin surowców takich jak odpady tworzyw sztucznych, zużyte oleje biologiczne i mineralne, oleje pozostałościowe czy smary, w obecności katalizatora glinokrzemianowego. Proces prowadzi się w ten sposób, że część mieszaniny reakcyjnej z reaktora podaje się rurociągiem do podgrzewacza płaszczowo-rurkowego, ogrzewa się ją przeponowo spalinami mającymi na wlocie do rurek podgrzewacza temperaturę 1100-1200°C, i rurociągiem zawraca się ogrzaną mieszaninę do reaktora, utrzymując w nim temperaturę 410-460°C. Spaliny otrzymuje się przez spalanie paliw stałych, ciekłych lub gazowych. Mogą to być gazowe produkty powstające w procesie krakingu. Reaktor wyposażony jest w mieszadło mechaniczne. Bezpośrednio na reaktorze usytuowana jest centrycznie kolumna destylacyjna produktów.

W opisie patentu polskiego nr 196880 przedstawiono sposób krakingu odpadowych tworzyw sztucznych polegający na wprowadzaniu do dolnej części reaktora rozdrobnionego tworzywa sztucznego, wytłaczarką lub innym urządzeniem, w którym to reaktorze w temperaturze 380°-500°C zachodzi kraking i utworzenie lekkich węglowodorów. Węglowodory te kieruje się z reaktora do chłodnicy powietrznej, z której mieszaninę parowo cieczową kieruje się do separatora. Frakcję ciekłą z separatora zawraca się do krakingu w reaktorze, a frakcję parową schładza się w chłodnicy wodnej i następnie rozdziela w kolejnym separatorze na lekką frakcję gazową i na frakcję ciekłą. Frakcję ciekłą rozdziela

PL 202 415 B1 się w kolumnie destylacyjnej na frakcję benzynową i olej napędowy. Krakowane tworzywo sztuczne podgrzewa się przez pośrednią wymianę ciepła ze spalinami, które przepływają przeciwprądowo w stosunku do kierunku ruchu tworzywa. Reaktor do stosowania sposobu ma pł aszcz grzejny, w dolnej części ma mieszadło, a w górnej części ma rurowy wymiennik ciepła, którego przestrzeń międzyrurowa połączona jest z palnikami zasilanymi gazem lub olejem opałowym. Spaliny przepływają najpierw przez przestrzeń międzyrurową wymiennika a następnie przez płaszcz grzejny. Przez przestrzeń rurową przepływa tworzywo sztuczne poddawane krakowaniu. Dzięki takiej konstrukcji reaktora łatwiejsze jest usuwanie koksu osadzonego na wewnętrznych ściankach rur w wymienniku będącym częścią reaktora.

Przedmiotem wynalazku w opisie polskiego patentu nr 188936 jest przekształcanie odpadów poliolefinowych w temperaturze nieprzekraczającej 600°C, w obecności określonych katalizatorów. Reaktor jest, jak w innych omawianych rozwiązaniach, ogrzewany przez pośrednią wymianę ciepła z gorą cymi spalinami. Od doł u reaktor otoczony jest komorą spalinową z palnikami, w których spala się paliwo będące produktem reakcji, a z komory spalinowej wyprowadzone są przelotowe rury grzewcze przechodzące przez wnętrze reaktora, przez które to rury przepływają spaliny z komory spalinowej. Reaktor wyposażony jest w mieszadło.

Sposób wytwarzania paliw płynnych z mieszanin olejów technologicznych, także zużytych, z odpadowymi tworzywami sztucznymi, na drodze krakingu, oraz urzą dzenie do topienia tworzyw przed reaktorem są przedmiotem wynalazku z patentu polskiego opisu nr 191341. Nośnikiem ciepła użytym w urządzeniu do topienia tworzyw są spaliny wytworzone w komorze spalania, które to spaliny ogrzewają tworzywo w rurowym wymienniku ciepła.

W polskim opisie zgłoszeniowym nr 354272, także dotyczącym krakowania odpadowych tworzyw sztucznych do paliw płynnych, przedstawiono reaktor, który ma zamontowany wewnątrz co najmniej jeden element grzejny w postaci rury grzejnej o kształcie krzywoliniowym i o odpowiedniej długości i średnicy. Na wlocie rury grzejnej zamontowany jest palnik do wytwarzania spalin, które następnie przeponowo ogrzewają mieszaninę reakcyjną w reaktorze. Konstrukcja elementu grzejnego ogranicza, jak podano w opisie, efekt osadzania się na nim koksu, a w razie zakoksowania, element jest łatwy do oczyszczenia lub wymiany.

Celem, który usiłuje się osiągnąć w licznych rozwiązaniach technicznych dotyczących procesu termicznego i katalitycznego krakowania odpadów tworzyw sztucznych i ciężkich surowców węglowodorowych nienadających się do przetwarzania w innych, znanych procesach technologicznych, jest opracowanie procesu o efektywności na tyle wysokiej, aby stosowanie przemysłowe procesu było ekonomicznie opłacalne. Efektywność procesu zależy od wydajności głównych produktów, to jest frakcji benzynowej i oleju napędowego, oraz od kosztów poniesionych na ich wytworzenie. Istotnymi czynnikami wpływającymi na wysokość kosztów są energochłonność procesu i długość okresów czasu, w których instalacja pracuje w sposób ciągły.

Poważnym problemem zakłócającym ciągłość pracy instalacji i powodującym zwiększone zużycie energii oraz zmniejszenie selektywności reakcji w kierunku najbardziej pożądanych produktów, jest zjawisko powstawania koksu jako jednego z produktów krakingu. Koks tworzy się i osadza głównie na powierzchniach wymiany ciepła między medium grzewczym i mieszaniną reakcyjną. Stopione tworzywa sztuczne charakteryzują się niskim przewodnictwem cieplnym. Aby dostarczyć do mieszaniny reakcyjnej ilość ciepła niezbędną dla przebiegu endotermicznych reakcji krakingu, medium grzewcze musi mieć odpowiednio wysoką temperaturę. Im większa jest różnica temperatur między medium grzewczym i mieszaniną reakcyjną, tym intensywniejsze jest tworzenie i osadzanie się koksu na powierzchni wymiany ciepła. Osadzający się koks powoduje zmniejszenie szybkości wymiany ciepła i, aby to zrekompensować i zapewnić dopływ do mieszaniny reakcyjnej odpowiedniej ilości ciepła krakingu, należy podnieść temperaturę medium grzewczego. To z kolei powoduje przyspieszone osadzanie się koksu i w ostateczności prowadzi do wyłączenia instalacji w celu usunięcia nagromadzonych złogów koksu. Znane rozwiązania idą w kierunku opracowywania aparatury i urządzeń o takiej budowie i konstrukcji, aby prace oczyszczania instalacji były prostsze i łatwiejsze do wykonania w krótkim czasie. Nie zmienia to jednak niedogodności związanych z samą koniecznością wyłączania instalacji i ponownego jej uruchamiania.

Wciąż poszukuje się nowych rozwiązań technicznych, których zastosowanie przyniosłoby efekty w postaci zmniejszenia energochłonności procesu, zwiększenia wydajności frakcji benzynowych i frakcji oleju nap ę dowego, oraz uł atwienia i uproszczenia obsł ugi eksploatacyjnej tego nieł atwego w praktycznym, przemysłowym użytkowaniu procesu.

PL 202 415 B1

Sposób według wynalazku charakteryzuje się tym, że proces krakingu surowców węglowodorowych prowadzi się w strefie reakcyjnej, w której, w warunkach reakcji, do masy ciekłego surowca, wprowadza się gorące lekkie węglowodory w stanie gazowym i przepuszcza się je przez masę ciekłego surowca. Lekkie węglowodory wprowadza się w ilości i o temperaturze niezbędnej do utrzymania w strefie reakcyjnej temperatury, w której zachodzą reakcje krakingu. Opuszczającą strefę reakcyjną gazowo-parową mieszaninę produktów odprowadza się ze strefy reakcyjnej i poddaje się rozdziałowi na frakcję gazową i frakcje cięższe przez schładzanie i kondensację. Proces prowadzi się albo w ten sposób, że wymienioną gazowo-parową mieszaninę produktów odprowadza się poza przestrzeń w której usytuowana jest strefa reakcyjna i następnie poddaje się rozdziałowi przez schładzanie i kondensację, albo proces prowadzi się w ten sposób, że wymieniona gazowo-parowa mieszanina produktów opuszczająca strefę reakcyjną przepływa w górę, do usytuowanej nad strefą reakcyjną strefy wstępnego schładzania produktów. W strefie wstępnego schładzania produktów z mieszaniny produktów wykrapla się co najmniej część najwyżej wrzącej frakcji, która wraca do strefy reakcyjnej. Wykraplanie najwyżej wrzącej frakcji prowadzi się w wymienionej strefie przez schłodzenie mieszaniny produktów najpierw w przeponowej wymianie ciepła ze strumieniem lekkich gazowych węglowodorów, i nastę pnie przez bezpoś rednie kontaktowanie mieszaniny produktów w przeciwprą dzie z czynnikiem zraszającym. Czynnikiem zraszającym jest najwyżej wrząca frakcja wykroplona z kolei z mieszaniny pozostałych produktów, którą to mieszaninę pozostałych produktów odprowadza się z wymienionej strefy wstępnego schładzania produktów i którą poddaje dalszemu rozdzielaniu poza przestrzenią, w której jest usytuowane są strefa reakcyjna i strefa wstępnego rozdzielania produktów.

Przetwarzanie surowców węglowodorowych sposobem według wynalazku można prowadzić także w ten sposób, że proces krakowania prowadzi się w strefie reakcyjnej w masie ciekłego surowca, do którego przeponowo doprowadza się ciepło w ilości potrzebnej do utrzymania temperatury reakcji, a opuszczająca strefę reakcyjną gazowo-parowa mieszanina produktów przepływa w górę do usytuowanej nad strefą reakcyjną strefy wstępnego schładzania produktów, w której to strefie wykrapla się najwyżej wrzącą frakcję, która wraca do strefy reakcyjnej. Wykraplanie prowadzi się w sposób jak opisano wyżej, przez schłodzenie mieszaniny produktów najpierw w przeponowej wymianie ciepła ze strumieniem lekkich gazowych węglowodorów, i następnie przez bezpośrednie kontaktowanie mieszaniny produktów w przeciwprądzie z czynnikiem zraszającym, którym jest najwyżej wrząca frakcja wykroplona z kolei z mieszaniny pozostałych produktów, którą to mieszaninę odprowadza się z wymienionej strefy wstępnego schładzania produktów, i którą poddaje dalszemu rozdzielaniu poza przestrzenią, w której jest usytuowane są strefa reakcyjna i strefa wstępnego rozdzielania produktów.

Jako lekkie węglowodory, które wprowadza się do masy ciekłego surowca w strefie reakcyjnej i którymi schładza się przeponowo mieszaninę produktów w strefie wstępnego schładzania, mogą być stosowane węglowodory o ilości atomów węgla w cząsteczce od 1 do 5.

Do strefy reakcyjnej wprowadza się wymienione lekkie węglowodory ogrzane do temperatury 300-600°C, korzystnie do 450-550°C. Wprowadza się je do strefy reakcyjnej w jej dolnej części, przy czym korzystnie wprowadzany gaz rozdziela się w strefie reakcyjnej na wiele strumieni, tak, aby kontakt mieszaniny reakcyjnej z przepuszczanym przez nią gazem był możliwie jednorodny w całej objętości mieszaniny. Punkty wprowadzania strumieni mogą być usytuowane w jednej płaszczyźnie przekroju poziomego strefy reakcyjnej, to jest na jednej wysokości, lub w kilku płaszczyznach przekrojów poziomych, to jest na różnych wysokościach w dolnej części strefy reakcyjnej. Kierunek wypływu strumieni może być dowolny, ale korzystnie strumienie kieruje się w dół, najkorzystniej pod kątem ostrym w stosunku do płaszczyzny przekroju poziomego, w której usytuowany jest punkt wprowadzania strumienia. Korzystnie też strumienie kieruje się z tym samym zwrotem, stycznie do okręgów wokół pionowej osi strefy reakcyjnej, tak, że wprowadzane strumienie wywołują efekt mieszania zawartości strefy reakcyjnej wokół pionowej osi strefy. Punkty wprowadzania strumieni gazowych mogą też być rozmieszczone w grupach, na przykład w rzędach usytuowanych promieniowo w stosunku do pionowej osi strefy reakcyjnej.

Lekkie węglowodory wprowadzane w stanie gazowym do masy ciekłego surowca są jednocześnie nośnikiem ciepła dostarczanego do strefy reakcyjnej bezpośrednio bezprzeponowo, i czynnikiem mieszającym. Okazało się, że dzięki takiemu sposobowi dostarczania ciepła, i takiemu sposobowi mieszania, praktycznie wyeliminowane zostały problemy związane z tworzeniem się i osadzaniem koksu na powierzchniach aparatury. Wprawdzie strefa reakcyjna ogrzewana jest także przeponowo, przez płaszcz grzejny, ale ilość ciepła dostarczanego przez płaszcz jest ilością uzupełniającą w stosunku do ilości ciepła dostarczanego przez lekkie gazowe węglowodory. Dzięki temu na powierzchni

PL 202 415 B1 wymiany ciepła utrzymuje się stosunkowo nieduża różnica temperatur między medium grzewczym a ciekłą zawartością strefy reakcyjnej, taka, przy której powierzchnia wymiany ciepła przestaje być miejscem narażonym na zakoksowanie wskutek miejscowego przegrzania. Nieoczekiwanie efektywne okazało się mieszanie zawartości strefy reakcyjnej za pomocą lekkich gazowych węglowodorów także wtedy, kiedy strumienie gazu wprowadza się w sposób mniej uporządkowany niż najkorzystniejszy, opisany wyżej. Mieszanina reakcyjna mieszana jest jednolicie w całej objętości i w całej objętości wyrównana jest także temperatura, a to sprawia że uzyskuje się większą kontrolę nad przebiegiem reakcji krakingu.

Korzystny efekt wyeliminowania zjawiska tworzenia i osadzania się koksu zaobserwowano także wtedy, kiedy wprowadzane lekkie gazowe węglowodory miały temperaturę równą temperaturze reakcji w strefie reakcyjnej, a zatem pełniły rolę tylko czynnika mieszającego, a ciepło niezbędne dla podtrzymania endotermicznych reakcji krakingu dostarczane było przeponowo przez płaszcz grzejny, czyli przy wyższej temperaturze ścianek w strefie reakcyjnej. Prawdopodobnie efekt ten uzyskuje się zarówno dzięki efektywnemu mieszaniu jak i wytworzeniu w strefie reakcyjnej specyficznego układu cieczowo-gazowego. Korzystnym skutkiem wytworzenia układu cieczowo-gazowego jest też zmniejszenie gęstości mieszaniny reakcyjnej, co ułatwia opadanie na dno zanieczyszczeń stałych wprowadzonych z surowcem do strefy reakcyjnej, skąd można je usuwać.

Dzięki wprowadzaniu lekkich gazowych węglowodorów uzyskuje się ponadto efekt w postaci szybszego wyprowadzania produktów poza strefę reakcji. Zapobiega się w ten sposób zbyt głębokiemu skrakowaniu surowców a także, dodatkowo, koksowaniu.

Jako lekkie gazowe węglowodory wprowadzane do strefy reakcyjnej i używane w strefie wstępnego schładzania produktów, najkorzystniej, głównie z uwagi na ekonomikę procesu, stosuje się lekką frakcję gazową, która jest produktem procesu. Lekka frakcja gazowa, schłodzona w trakcie wydzielania z produktów krakingu frakcji ciekłych, najpierw przepływa przez strefę wstępnego schładzania mieszaniny produktów, gdzie odbiera ciepło od mieszaniny, i ogrzana przepływa do pieca, w którym przeponowo ogrzewana jest ciepłem spalin wytwarzanych przez spalenie części lekkiej frakcji gazowej będącej produktem procesu, oraz, w razie potrzeby, innego paliwa, na przykład gazu opałowego lub oleju opałowego, i następnie wprowadza się ją do strefy reakcyjnej. Frakcję ogrzewa się do temperatury 300-600°C, korzystnie do 450-550°C.

Wykraplanie i zawracanie sposobem według wynalazku najwyżej wrzącej frakcji zawartej w mieszaninie produktów wpływa znacząco na wyniki całego procesu. Zastosowanie strefy wstępnego schładzania produktów, która to strefa usytuowana jest w jednej przestrzeni razem ze strefą reakcyjną, sprawia, że uzyskuje się znacznie większą kontrolę nad wynikami procesu krakingu. Im wyższy, w określonych oczywiście granicach, jest stopień schłodzenia produktów w wymienionej strefie schładzania, tym większa jest wydajność najbardziej wartościowych produktów, to jest frakcji benzynowej i oleju napędowego, a mniejsza produktów cięższych, o temperaturze wrzenia od 350-360°C. Zmieniają się też proporcje ilościowe między udziałem frakcji benzynowej i oleju napędowego w produktach, na korzyść frakcji benzynowej. Proces jest bardziej elastyczny; można go prowadzić w kierunku zwiększonego uzysku frakcji benzynowych lub oleju napędowego. Wyniki te osiąga się nie tylko dzięki samemu schładzaniu, jako takiemu, ale prawdopodobnie także dzięki zastosowaniu w wymienionej strefie, obok schładzania przeponowego, schładzania przez kontaktowanie mieszaniny produktów z czynnikiem zraszają cym. Czynnik zraszający, oprócz tego, ż e jest ś rodkiem chł odzą cym, nieoczekiwanie skutecznie zapobiega też fizycznemu porywaniu najcięższych węglowodorów przez mieszaninę produktów opuszczających strefę wstępnego schładzani. Ogólnym efektem jest znaczące zwiększenie selektywności procesu.

Korzystnym skutkiem zastosowania wstępnego schładzania produktów jak w sposobie według wynalazku jest też to, że najcięższa frakcja węglowodorów schładzana jest w stopniu niezbędnym do jej wykroplenia i, zachowując bez strat pozostałe zawarte w niej ciepło, niezwłocznie wraca do strefy reakcyjnej.

Proces według wynalazku charakteryzuje się wysokim stopniem wykorzystania energii cieplnej. Dzięki racjonalnej wymianie ciepła między poszczególnymi strumieniami produktów i między strumieniami produktów i surowcem osiąga się istotne obniżenie energochłonności procesu.

Przetwarzanie surowców węglowodorowych sposobem według wynalazku prowadzi się metodą krakingu termicznego, bez katalizatora, lub krakingu katalitycznego, w obecności katalizatora. Jako katalizator stosuje się na przykład glinokrzemiany lub katalizatory używane w procesie fluidalnego

PL 202 415 B1 krakingu katalitycznego. Temperatury w jakich prowadzi się kraking termiczny są na ogół o około 100°C wyższe od temperatury krakingu katalitycznego.

Najkorzystniejsze wyniki przetwarzania surowców węglowodorowych uzyskuje się kiedy do masy ciekłego surowca w strefie reakcyjnej wprowadza się gorące lekkie gazowe węglowodory i z mieszaniny produktów wykrapla się najwyżej wrzącą frakcję w strefie wstępnego schładzania produktów. Kiedy proces prowadzi się w ten sposób, że do masy ciekłego surowca w strefie reakcyjnej wprowadza się gorące lekkie węglowodory, a mieszaninę produktów, bez wstępnego schładzania, rozdziela się na frakcje gazowe i ciekłe przez schładzanie i kondensację, uzyskuje się mniejszą selektywność procesu w kierunku otrzymywania frakcji benzynowych i oleju napędowego. Kiedy proces prowadzi się w ten sposób, ż e mas ę ciekł ego surowca w strefie reakcyjnej ogrzewa się przeponowo, a z mieszaniny produktów wykrapla się najwyżej wrzącą frakcję w strefie wstępnego schładzania produktów, uzyskuje się wysoką selektywność w kierunku otrzymywania frakcji benzynowych i oleju napędowego, ale w aparaturze do prowadzenia reakcji wystę puje zjawisko osadzania się koksu.

Urządzenie według wynalazku ma kształt pionowego zbiornika wyposażonego w urządzenia do wprowadzania surowca i katalizatora, w króćce do odbioru produktów, w urządzenie do usuwania zanieczyszczeń z dna zbiornika oraz w płaszcz grzejny. W dolnej części zbiornika usytuowany jest dystrybutor gazów w postaci barbotera, połączony z przewodem rurowym wyprowadzonym na zewnątrz zbiornika. W górnej części zbiornika usytuowana jest chłodnica, której końce wlotowe i wylotowe wyprowadzone są na zewnątrz zbiornika. Nad chłodnicą usytuowane jest urządzenie zraszające połączone z przewodem rurowym wyprowadzonym na zewnątrz zbiornika. Płaszcz grzejny zamontowany jest na dolnej części zbiornika, do wysokości mniejszej niż wysokość usytuowania chłodnicy.

Barboter zbudowany jest z poziomych komór rurowych, korzystnie ułożonych promieniowo względem pionowej osi zbiornika, przy czym każda z komór jednym końcem połączona jest przelotowo z przewodem rurowym wyprowadzonym na zewnątrz zbiornika. W ściankach komór rurowych wykonane są otwory, przy czym korzystnie otwory wykonane są w dolnej powierzchni komór, i korzystnie po jednej stronie dolnej powierzchni, i korzystnie odpowiednio po tej samej stronie w każdej z komór. Otwory wykonane są tak, że osie poszczególnych otworów tworzą z płaszczyzną poziomego przekroju barbotera kąt od 0°do 90°, a korzystnie tworzą kąt ostry. Barboter ma co najmniej jedną komorę rurową, a korzystnie ma od czterech do ośmiu komór.

Urządzenie zraszające usytuowane w górnej części zbiornika ma, korzystnie, powierzchnię poziomego przekroju równą w przybliżeniu powierzchni poziomego przekroju zbiornika. Pod urządzeniem zraszającym może być usytuowana warstwa wypełnienia dla równomiernego rozprowadzania czynnika zraszającego i poprawy rozdziału frakcji.

Proces według wynalazku charakteryzuje się wysoką efektywnością. Na efektywność procesu składają się: wysoka wydajność najwartościowszych celowych produktów, niska energochłonność, i długie okresy ciągłej pracy instalacji, bez zakł óceń spowodowanych osadzaniem się koksu na powierzchniach aparatury.

Sposób według wynalazku, który to sposób realizować można używając urządzenia według wynalazku, nadaje się do przetwarzania szerokiej gamy surowców węglowodorowych; od zużytych olejów smarujących i smarów, pozostałości z różnych procesów technologicznych, pozostałości podestylacyjnych, tłuszczy roślinnych i zwierzęcych zużytych i niezużytych, do najtrudniejszych do przetworzenia mieszanin odpadów tworzyw sztucznych. Proces według wynalazku nadaje się do przetwarzania mieszanin odpadów polimerów takich jak polietyleny, polipropyleny, polibutyleny, polistyreny, politereftalan etylenu i polimery zawierające chlor jak polichlorek winylu. Mieszanina przetwarzanych odpadów może też zawierać pewną ilość odpadów z wyrobów wielowarstwowych zawierających oprócz wymienionych polimerów inne polimery, jak poliamidy czy poliestry, a także zawierających warstwy kleju oraz cienkie foliowe warstwy na przykład aluminium. Do rodzaju odpadów i stopnia ich zanieczyszczenia należy oczywiście dostosować sposób ich przygotowania - na przykład mycia, rozdrabniania, suszenia - i sposób podawania do urządzenia, w którym poddaje się je krakingowi. Odpady mogą być podawane wytłaczarką w stanie stopionym, lub mogą być prasowane, po rozdrobnieniu lub bez rozdrabniania, w pakiety o odpowiedniej wielkości i wprowadzane w tej postaci za pomocą odpowiednich podajników. Wszystkie materiały, które nie ulegną skrakowaniu opadają na dno urządzenia, w którym prowadzi się kraking, i są usuwane za pomocą odpowiedniego urządzenia.

W procesie według wynalazku, po wyposażeniu go w układ do usuwania chloru i związków chloroorganicznych z produktów krakingu, można przetwarzać surowce zawierające chlor, jak poliPL 202 415 B1 chlorek winylu czy wszelkie inne odpadowe surowce węglowodorowe zawierające ten pierwiastek. Do usuwania chloru i związków chloroorganicznych wykorzystać można dowolny znany sposób.

Sposób i urządzenie według wynalazku przedstawione są bliżej w przykładach w oparciu o rysunek, na którym fig. 1 przedstawia schematyczny układ technologiczny do przetwarzania surowców węglowodorowych z urządzeniem do przetwarzania zawierającym barboter, chłodnicę i zraszacz, fig. 2 - schematyczny układ technologiczny do przetwarzania surowców węglowodorowych z urządzeniem do przetwarzania zawierającym barboter, fig. 3 - schematyczny układ technologiczny do przetwarzania surowców węglowodorowych z urządzeniem do przetwarzania zawierającym chłodnicę i zraszacz, fig. 4 - przekrój pionowy urządzenia wraz z usytuowanymi w nim barboterem, chłodnicą i zraszaczem, fig. 5 - barboter z jedną komorą rurową , w widoku z doł u, fig. 6 - barboter z dwoma komorami rurowymi, w widoku z dołu, fig. 7 - barboter z czterema komorami rurowymi, fig. 8 - przekrój pionowy komory rurowej w płaszczyźnie A-A, zaznaczonej na fig. 6.

P r z y k ł a d 1

Kraking zmieszanych odpadów polietylenu, polipropylenu i polistyrenu prowadzi się w układzie przedstawionym schematycznie na fig. 1 rysunku.

Mieszaninę polimerów w ilości 9,5 kg/godz, z katalizatorem w ilości 5 g na 1 kg tworzyw, podaje się wytłaczarką ślimakową 1 do strefy reakcyjnej 3 w urządzeniu 2. Polimery na wejściu do strefy reakcyjnej mają temperaturę 180°C. Temperatura mieszaniny reakcyjnej w strefie reakcyjnej wynosi 450°C. Do mieszaniny reakcyjnej, przez barboter 4, wprowadza się ogrzaną do temperatury 550°C lekką frakcję gazową będącą produktem procesu. Lekka frakcja gazowa wypływająca przez otwory 5 w komorach rurowych 4a barbotera 4, przepływa w postaci licznych strumieni przez mieszaninę reakcyjną mieszając ją i ogrzewając. Parowo-gazowa mieszanina produktów krakingu zachodzącego w strefie reakcyjnej, razem z wprowadzoną lekką frakcją gazową, przepływają do górnej części urządzenia 2 do strefy wstępnego schładzania produktów. W tej strefie mieszaninę produktów schładza się przez przeponową wymianę ciepła z zimną lekką frakcją gazową na chłodnicy 6, a następnie w bezpośrednim kontakcie z czynnikiem zraszającym, który wprowadzany jest przez zraszacz 8. W strefie wstępnego schładzania następuje wykroplenie frakcji o temperaturze początku wrzenia wynoszącej około 350°C i zawrócenie jej do strefy reakcyjnej 2. Mieszanina pozostałych produktów za strefą wstępnego schładzania, na szczycie urządzenia 2, ma temperaturę 310°C. Mieszaninę tę przewodem 9 podaje się do chłodnicy powietrznej 10 i następnie do separatora 11, gdzie oddziela się najwyżej wrzącą frakcję o początkowej temperaturze wrzenia około 350°C od oparów frakcji lżejszych. Oddzieloną najwyżej wrzącą frakcję podaje się przewodem 12 do zraszacza 8. Opary lżejszych frakcji podaje się przewodem 12 do chłodnicy 14 i następnie do separatora 15, w którym następuje rozdział na lekką frakcję gazową i frakcję ciekłą o zakresie temperatur wrzenia od 30°C do około 350°C. Odpowiada to zakresowi wrzenia frakcji benzynowej i frakcji oleju napędowego. Frakcję ciekłą odprowadza się do zbiornika produktu końcowego 16. Lekką frakcję gazową z separatora 15 odprowadza się do zbiornika 17 i stamtąd, lub bezpośrednio z separatora 15, podaje się do sprężenia w sprężarce 18. Po sprężeniu chłodzi się ją w chłodnicy 19 i w separatorze 20 oddziela resztki węglowodorów ciekłych, po czym część frakcji gazowej wprowadza się przewodem 21 do chłodnicy 6 w strefie wstępnego schładzania. Lekką frakcję gazową ogrzaną w chłodnicy 6 ciepłem mieszaniny produktów podaje się następnie przewodem 22 do przeponowo ogrzewanego pieca 23. Drugą część frakcji gazowej z separatora 20 doprowadza się przewodem 24 do palników 25 pieca 23. Wytworzonymi spalinami przeponowo ogrzewa się, do temperatury 550°C, lekką frakcję gazową wprowadzoną przewodem 22 Ogrzaną frakcję gazową podaje się przewodem 26 do barbotera 4 w strefie reakcyjnej 3. Spaliny z pieca 23 wprowadza się przewodami 27 do płaszczy 28 zamontowanych na urządzeniu 2 i na korpusie wytłaczarki 1, po czym przewodem 29 odprowadza się je do komina 30. W trakcie prowadzenia procesu z dna zbiornika 2 usuwa się, za pomocą urządzenia 31, zanieczyszczenia stałe wprowadzone z surowcem i katalizator, który opadł na dno ze strefy reakcyjnej.

W wyniku procesu prowadzonego, jak opisano wyżej, przy temperaturze w strefie reakcyjnej 450°C, temperaturze wprowadzanej lekkiej frakcji gazowej 550°C i temperaturze mieszaniny produktów za strefą wstępnego schładzania 310°C, uzyskano 9,42 kg/godz węglowodorów ciekłych i gazowych. Ilość zanieczyszczeń stałych odbieranych z dna zbiornika 2 wynosiła średnio 0,12 kg/godz. Na zanieczyszczenia te składały się zanieczyszczenia wprowadzone z surowcem i katalizator. Skład frakcyjny uzyskanych węglowodorów przedstawiony jest w tablicy 1.

PL 202 415 B1

T a b l i c a 1

Składniki	Skład [kg/godz]	Skład [% wag]
Gaz	0,59	6,26
Benzyna	2,13	22,61
Olej napędowy	2,55	27,07
Cięższe frakcje	4,15	44,06
Razem węglowodory	9,42	100,00

Po dwutygodniowym okresie ciągłej pracy układu urządzenie do krakowania było czyste, bez widocznych oznak osadzania się koksu. Niewielkie ilości koksu obserwowano jedynie na cząstkach katalizatora usuwanego z dna urządzenia.

P r z y k ł a d 2

Kraking zmieszanych odpadów polietylenu, polipropylenu i polistyrenu prowadzi się jak w przykładzie 1, w układzie przedstawionym schematycznie na fig. 1 rysunku, z tą różnicą, że temperaturę mieszaniny produktów za strefą wstępnego schładzania, w szczycie urządzenia 2, utrzymuje się na poziomie 220°C, a mieszaninę polimerów podaje się do strefy reakcyjnej w ilości 8,97 kg/godz.

W wyniku tak prowadzonego procesu, uzyskano 8,8 kg/godz węglowodorów ciekłych i gazowych. Ilość zanieczyszczeń stałych odbieranych z dna zbiornika 2 wynosiła średnio 0,10 kg/godz. Na zanieczyszczenia te składały się zanieczyszczenia wprowadzone z surowcem i katalizator. Skład frakcyjny uzyskanych węglowodorów przedstawiony jest w tablicy 2.

T a b l i c a 2

Składniki	Skład [kg/godz]	Skład [% wag]
Gaz	0,84	9,49
Benzyna	2,49	28,35
Olej napędowy	3,37	38,28
Cięższe frakcje	2,10	23,88
Razem węglowodory	8,80	100,00

Jak wskazują wyniki przedstawione w tablicy 2, efektem utrzymywania w szczycie urządzenia 2 temperatury znacznie niższej niż w przykładzie 1, jest istotne zwiększenie ilości benzyny i oleju napędowego w otrzymywanym produkcie, i prawie dwukrotne zmniejszenie ilości frakcji cięższych, wrzących od około 350°C.

Po dwutygodniowym okresie ciągłej pracy układu urządzenie do krakowania było czyste, bez widocznych oznak osadzania się koksu. Niewielkie ilości koksu obserwowano jedynie na cząstkach katalizatora usuwanego z dna urządzenia.

P r z y k ł a d 3

Kraking zużytego, przepracowanego oleju silnikowego prowadzi się w układzie przedstawionym schematycznie na fig. 1 rysunku. Zużyty olej wprowadza się do strefy reakcyjnej 3 urządzenia 2 przewodem 32. Dalej proces krakingu prowadzi się w sposób przedstawiony w przykładzie 1, z tą różnicą, że temperaturę produktów za strefą wstępnego schładzania, w szczycie urządzenia 2, utrzymuje się na poziomie 210°C. Olej wprowadza się w ilości 10,35 kg/godz, razem z katalizatorem w ilości 3 g na 1 kg oleju.

W wyniku tak prowadzonego procesu, uzyskano 10,34 kg/godz węglowodorów ciekłych i gazowych. Ilość zanieczyszczeń stałych odbieranych z dna zbiornika 2 wynosiła średnio 0,04 kg/godz. Na zanieczyszczenia te składały się zanieczyszczenia wprowadzone z surowcem i katalizator Skład frakcyjny uzyskanych węglowodorów przedstawiony jest w tablicy 3.

PL 202 415 B1

T a b l i c a 3

Składniki	Skład [kg/godz]	Skład [% wag]
Gaz	1,06	10,25
Benzyna	4,51	43,62
Olej napędowy	3,43	33,17
Cięższe frakcje	1,34	12,96
Razem węglowodory	10,34	100,00

Po dziesięciodniowym okresie ciągłej pracy układu urządzenie do krakowania było czyste, bez widocznych oznak osadzania się koksu. Niewielkie ilości koksu obserwowano jedynie na cząstkach katalizatora usuwanego z dna urządzenia.

P r z y k ł a d 4

Kraking oleju rzepakowego prowadzi się w układzie przedstawionym schematycznie na fig. 1 rysunku. Olej wprowadza się do strefy reakcyjnej 3 urządzenia 2 przewodem 32. Dalej proces krakingu prowadzi się w sposób przedstawiony w przykładzie 1, z tą różnicą, że temperatura krakingu w strefie reakcyjnej wynosi 430°C, a temperaturę produktów za strefą wstępnego schładzania, w szczycie urządzenia 2, utrzymuje się na poziomie 250°C. Temperatura lekkiej frakcji gazowej, którą wprowadza się do strefy reakcyjnej wynosi 550°C.

Olej wprowadza się w ilości 9,54 kg/godz, razem z katalizatorem w ilości 4 g na 1 kg oleju.

W wyniku tak prowadzonego procesu, uzyskano 9,54 kg/godz węglowodorów ciekłych i gazowych. Skład frakcyjny uzyskanych węglowodorów przedstawiony jest w tablicy 4.

T a b l i c a 4

Składniki	Skład [kg/godz]	Skład [% wag]
Gaz	0,49	5,14
Benzyna	4,26	44,66
Olej napędowy	4,78	50,10
Cięższe frakcje	0,01	0,10
Razem węglowodory	9,54	100,00

Po pięciodniowym okresie ciągłej pracy układu urządzenie do krakowania było czyste, bez widocznych oznak osadzania się koksu. Niewielkie ilości koksu obserwowano jedynie na cząstkach katalizatora usuwanego z dna urządzenia.

P r z y k ł a d 5

Kraking zmieszanych odpadów polietylenu, polipropylenu i polistyrenu prowadzi się w układzie przedstawionym schematycznie na fig. 2 rysunku. Mieszaninę polimerów w ilości 11,05 kg/godz, z katalizatorem w ilości 5 g na 1 kg tworzyw, podaje się wytłaczarką ślimakową 1 do strefy reakcyjnej 3 w urządzeniu 2. Polimery na wejściu do strefy reakcyjnej mają temperaturę 180°C. Temperatura mieszaniny reakcyjnej w strefie reakcyjnej wynosi 450°C. Do mieszaniny reakcyjnej, przez barboter 4, wprowadza się ogrzaną do temperatury 550°C lekką frakcję gazową będącą produktem procesu. Parowo-gazowa mieszanina produktów krakingu zachodzącego w strefie reakcyjnej, razem z lekką frakcją gazową którą przepuszcza się przez mieszaninę reakcyjną, przepływają do górnej części urządzenia 2. Temperatura mieszaniny w górnej części urządzenia 2 wynosi około 380°C. Mieszaninę przewodem 9 podaje się ją do chłodnicy powietrznej 10 i następnie do separatora 11, gdzie oddziela się najwyżej wrzącą frakcję, o początkowej temperaturze wrzenia około 350°C, od oparów frakcji lżejszych. Oddzieloną frakcję, w stanie ciekłym odprowadza się do zbiornika 16 produktów. Opary frakcji lżejszych podaje się przewodem 13 do chłodnicy 14 i następnie do separatora 15, w którym następuje rozdział na lekką frakcję gazową i frakcję ciekłą o zakresie temperatur wrzenia od 30°C do około 350°C, co odpowiada zakresowi wrzenia frakcji benzynowej i frakcji oleju napędowego. Frakcję ciekłą odprowadza się do zbiornika 16 produktów. Lekką frakcję gazową z separatora 15 odprowadza się do zbiornika 17 i stamtąd, lub bezpośrednio z separatora 15, podaje się do sprężenia w sprężarce 18. Po sprężeniu chłodzi się ją w chłodnicy 19 i w separatorze 20 oddziela resztki węglowodorów ciekłych, po

PL 202 415 B1 czym część frakcji gazowej wprowadza się przewodem 22a do pieca 23, w którym jest ogrzewana przeponowo, a część frakcji gazowej doprowadza się przewodem 24 do palników 25 w piecu 23. Wytworzonymi spalinami ogrzewa się pierwszą część frakcji gazowej do temperatury 550°C i wprowadza się ją przewodem 26 do barbotera 4 w strefie reakcyjnej 3. Spaliny z pieca 23 wprowadza się przewodami 27 do płaszczy 28 zamontowanych na urządzeniu 2 i na korpusie wytłaczarki 1, po czym odprowadza się je przewodem 29 do komina 30. W trakcie prowadzenia procesu z dna zbiornika 2 usuwa się zanieczyszczenia stałe wprowadzone z surowcem oraz katalizator, który opadł na dno ze strefy reakcyjnej.

W wyniku procesu prowadzonego, jak opisano wyżej, przy temperaturze w strefie reakcyjnej 450°C, temperaturze wprowadzanej lekkiej frakcji gazowej 550°C i temperaturze mieszaniny produktów w górnej części urządzenia 2 wynoszącej 380°C, uzyskano 11,0 kg/godz węglowodorów ciekłych i gazowych. Ilość zanieczyszczeń stałych odbieranych z dna zbiornika 2 wynosiła średnio 0,10 kg/godz. Na zanieczyszczenia te składały się zanieczyszczenia wprowadzone z surowcem i katalizator. Skład frakcyjny uzyskanych węglowodorów przedstawiony jest w tablicy 5.

T a b l i c a 5

Składniki	Skład [kg/godz]	Skład [% wag]
Gaz	0,36	3,26
Benzyna	1,49	13,59
Olej napędowy	3,54	32,15
Cięższe frakcje	5,61	51,00
Razem węglowodory	11,00	100,00

Po tygodniowym okresie ciągłej pracy układu urządzenie do krakowania było czyste, bez widocznych oznak osadzania się koksu. Niewielkie ilości koksu obserwowano jedynie na cząstkach katalizatora usuwanego z dna urządzenia.

P r z y k ł a d 6

Kraking zmieszanych odpadów polietylenu, polipropylenu i polistyrenu prowadzi się w układzie przedstawionym schematycznie na fig. 3 rysunku.

Mieszaninę polimerów w ilości 4,60 kg/godz, z katalizatorem w ilości 5 g na 1 kg tworzyw, podaje się wytłaczarką ślimakową 1 do strefy reakcyjnej 3 w urządzeniu 2. Polimery na wejściu do strefy reakcyjnej mają temperaturę 180°C. Temperatura mieszaniny reakcyjnej w strefie reakcyjnej wynosi 450°C. Strefę reakcyjną 3 ogrzewa się przeponowo ciepłem spalin wprowadzanych do płaszcza 28 zamontowanego na urządzeniu 2. Parowo-gazowa mieszanina produktów krakingu zachodzącego w strefie reakcyjnej opuszcza strefę reakcyjną i przepływa do górnej części urządzenia 2 do strefy wstępnego schładzania produktów. W tej strefie mieszaninę produktów schładza się przez przeponową wymianę ciepła z zimną lekką frakcją gazową na chłodnicy 6, a następnie w bezpośrednim kontakcie z czynnikiem zraszającym, który wprowadzany jest przez zraszacz 8. W strefie wstępnego schładzania następuje wykroplenie frakcji o temperaturze początku wrzenia wynoszącej około 350°C i zawrócenie jej do strefy reakcyjnej 3. Mieszanina pozostałych produktów za strefą wstępnego schładzania, na szczycie urządzenia 2, ma temperaturę 300°C. Mieszaninę tę przewodem 9 podaje się do chłodnicy powietrznej 10 i następnie do separatora 11, gdzie oddziela się najwyżej wrzącą frakcję o początkowej temperaturze wrzenia około 350°C od oparów frakcji lżejszych. Oddzieloną najwyżej wrzącą frakcję podaje się przewodem 12 do zraszacza 8. Opary lżejszych frakcji podaje się przewodem 13 do chłodnicy 14 i następnie do separatora 15, w którym następuje rozdział na lekką frakcję gazową i frakcję ciekłą o zakresie temperatur wrzenia od 30°C do około 350°C. Odpowiada to zakresowi wrzenia frakcji benzynowej i frakcji oleju napędowego. Frakcję ciekłą odprowadza się do zbiornika produktu końcowego 16. Lekką frakcję gazową z separatora 15 odprowadza się do zbiornika 12 i stamtąd, lub bezpośrednio z separatora 15, podaje się do sprężenia w sprężarce 18. Po sprężeniu chłodzi się ją w chłodnicy 19 i w separatorze 20 oddziela resztki węglowodorów ciekłych, po czym część frakcji gazowej wprowadza się przewodem 21 do chłodnicy 6 w strefie wstępnego schładzania. Lekką frakcję gazową ogrzaną w chłodnicy 6 ciepłem mieszaniny produktów podaje się następnie przewodem 22 do pieca 22, do palników 25. Ilość podawanej do palników 25 lekkiej frakcji gazowej uzupełnia się ewentualnie lekką frakcją gazową podawaną przewodem 24 bezpośrednio z separatora

PL 202 415 B1

20, do którego doprowadza się gaz ze zbiornika 17. Wytworzone spaliny wprowadza się przewodami 27 do płaszczy grzejnych 28 zamontowanych na urządzeniu 2 i na korpusie wytłaczarki 1, skąd przewodem 29 odprowadza się je do komina 30. W trakcie prowadzenia procesu z dna zbiornika 2 usuwa się, za pomocą urządzenia 31, zanieczyszczenia stałe, na które składają się zanieczyszczenia wprowadzone z surowcem katalizator i koks, które opadły na dno ze strefy reakcyjnej.

W wyniku procesu prowadzonego, jak opisano wyżej, przy temperaturze w strefie reakcyjnej 450°C, temperaturze mieszaniny produktów za strefą wstępnego schładzania 300°C, uzyskano 4,08 kg/godz węglowodorów ciekłych i gazowych. Ilość zanieczyszczeń stałych odbieranych z dna zbiornika 2 wynosiła średnio 0,49 kg/godz. Na zanieczyszczenia te składają się zanieczyszczenia wprowadzone z surowcem, katalizator i koks, które opadły na dno ze strefy reakcyjnej.

Prowadząc proces w sposób opisany w przykładzie otrzymuje się produkt o korzystnym składzie frakcyjnym odnośnie do ilości uzyskiwanej benzyny i oleju napędowego, można też wpływać na proces w kierunku zwiększania ilości tych frakcji i zmniejszania ilości frakcji wyżej wrzących, ale nie eliminuje się zjawiska powstawania i osadzania się koksu w aparaturze reakcyjnej.

Skład frakcyjny uzyskanych węglowodorów przedstawiony jest w tablicy 6.

T a b l i c a 6

Składniki	Skład [kg/godz]	Skład [% wag]
Gaz	0,16	3,87
Benzyna	1,02	24,94
Olej napędowy	1,34	32,93
Cięższe frakcje	1,56	38,26
Razem węglowodory	4,08	100,00

Zastrzeżenia patentowe

Claims (35)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób przetwarzania surowców węglowodorowych metodą termicznego lub katalitycznego krakingu tych surowców do węglowodorów o niższym ciężarze cząsteczkowym, polegający na prowadzeniu reakcji krakingu w masie ciekłego, ogrzewanego pośrednio płaszczowo, surowca węglowodorowego, odbieraniu gazowo-parowej mieszaniny poreakcyjnej i rozdzielaniu jej na lekką frakcję gazową i na frakcje cięższe, znamienny tym, że proces prowadzi się w strefie reakcyjnej, w której, w warunkach reakcji, do masy ciekłego surowca węglowodorowego wprowadza się gorące lekkie węglowodory w stanie gazowym i przepuszcza się je przez masę ciekłego surowca, przy czym lekkie węglowodory wprowadza się w ilości i o temperaturze niezbędnej do utrzymania w strefie reakcyjnej temperatury, w której zachodzą reakcje krakingu, zaś opuszczającą strefę reakcyjną gazowo-parową mieszaninę produktów odprowadza się ze strefy reakcyjnej i poddaje się rozdziałowi na lekką frakcję gazową i na frakcje wyżej wrzące przez schładzanie i kondensację.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że lekkie węglowodory wprowadza się do masy ciekłego surowca węglowodorowego w dolnej części strefy reakcyjnej i rozprowadza się je w postaci licznych strumieni.
3. 3. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że strumienie wprowadza się w punktach usytuowanych w co najmniej jednej płaszczyźnie przekroju poziomego strefy reakcyjnej, które to punkty korzystnie rozmieszczone są w grupach usytuowanych promieniowo w stosunku do pionowej osi strefy reakcyjnej.
4. 4. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że wprowadzane strumienie kieruje się w dół, korzystnie pod kątem ostrym w stosunku do płaszczyzny przekroju poziomego strefy reakcyjnej, w której usytuowane są punkty wprowadzania strumieni.
5. 5. Sposób według zastrz. 3 albo 4, znamienny tym, że wprowadzane strumienie kieruje się z tym samym zwrotem, stycznie do okręgów wokół pionowej osi strefy reakcyjnej.
6. 6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że lekkimi węglowodorami, które wprowadza się do strefy reakcyjnej i przepuszcza przez masę ciekłego surowca węglowodorowego są węglowodory o ilości atomów węgla w cząsteczce od 1 do 5.

   PL 202 415 B1
7. 7. Sposób według zastrz. 6, znamienny tym, ż e lekkie węglowodory, przed wprowadzeniem ich do strefy reakcyjnej, ogrzewa się przez przeponową wymianę ciepła z gorącymi spalinami uzyskanymi przez spalanie części lekkich węglowodorów i/lub innych paliw.
8. 8. Sposób wedł ug zastrz. 7, znamienny tym, ż e lekkie węglowodory ogrzewa się do temperatury 300-600°C, korzystnie do temperatury 450-550°C.
9. 9. Sposób według zastrz. 1 albo 6, znamienny tym, że lekkimi węglowodorami, które wprowadza się do strefy reakcyjnej i przepuszcza przez masę ciekłego surowca węglowodorowego jest lekka frakcja gazowa będąca produktem krakingu surowca węglowodorowego.
10. 10. Sposób według zastrz. 9, znamienny tym, że lekką frakcję gazową przed wprowadzeniem do strefy reakcyjnej ogrzewa się przez przeponową wymianę ciepła z gorącymi spalinami uzyskanymi przez spalanie części lekkiej frakcji gazowej będącej produktem krakingu i/lub innych paliw.
11. 11. Sposób według zastrz. 10, znamienny tym, że lekką frakcję gazową ogrzewa się do temperatury 300-600°C, korzystnie do temperatury 450-550°C.
12. 12. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że przetwarzaniu poddaje się takie surowce węglowodorowe jak odpady tworzyw sztucznych, zużyte oleje smarowe i smary, pozostałości podestylacyjne, pozostałości z różnych procesów technologicznych, odpadowe i świeże tłuszcze roślinne i zwierzęce.
13. 13. Sposób przetwarzania surowców węglowodorowych metodą termicznego lub katalitycznego krakingu tych surowców do węglowodorów o niższym ciężarze cząsteczkowym, polegający na prowadzeniu reakcji krakingu w masie ciekłego, ogrzewanego pośrednio płaszczowo surowca węglowodorowego, odbieraniu gazowo-parowej mieszaniny poreakcyjnej i rozdzielaniu jej na lekką frakcję gazową i na frakcje cięższe, znamienny tym, że proces prowadzi się w strefie reakcyjnej w masie ciekłego surowca węglowodorowego, do którego doprowadza się ciepło w ilości potrzebnej do utrzymania temperatury reakcji, po czym opuszczająca strefę reakcyjną gazowo-parowa mieszanina produktów przepływa w górę do usytuowanej nad strefą reakcyjną strefy wstępnego schładzania produktów krakingu, w której to strefie z mieszaniny produktów wykrapla się co najmniej część najwyżej wrzącej frakcji, która wraca do strefy reakcyjnej, przy czym wykraplanie wymienionej frakcji prowadzi się przez schłodzenie mieszaniny produktów w przeponowej wymianie ciepła ze strumieniem lekkich węglowodorów gazowych, korzystnie ze strumieniem lekkiej frakcji gazowej będącej produktem krakingu, i następnie przez bezpośrednie kontaktowanie mieszaniny produktów w przeciwprądzie z czynnikiem zraszającym, którym jest najwyżej wrząca frakcja wykroplona z kolei z mieszaniny pozostałych produktów, którą to mieszaninę pozostałych produktów odprowadza się z wymienionej strefy wstępnego schładzania produktów.
14. 14. Sposób według zastrz. 13, znamienny tym, że najwyżej wrząca frakcja, którą wykrapla się w strefie wstę pnego schł adzania produktów krakingu ma począ tek temperatury wrzenia korzystnie nie niższy niż 350°C.
15. 15. Sposób według zastrz. 13, znamienny tym, że przetwarzaniu poddaje się takie surowce węglowodorowe jak odpady tworzyw sztucznych, zużyte oleje smarowe i smary, pozostałości podestylacyjne, pozostałości z różnych procesów technologicznych, odpadowe i świeże tłuszcze roślinne i zwierzę ce.
16. 16. Sposób przetwarzania surowców węglowodorowych metodą termicznego lub katalitycznego krakingu tych surowców do węglowodorów o niższym ciężarze cząsteczkowym, polegający na prowadzeniu reakcji krakingu w masie ciekłego, ogrzewanego pośrednio płaszczowo surowca węglowodorowego, odbieraniu gazowo-parowej mieszaniny poreakcyjnej i rozdzielaniu jej na lekką frakcję gazową i na frakcje cięższe, znamienny tym, że proces prowadzi się w strefie reakcyjnej, w której, w warunkach reakcji, do masy ciekłego surowca węglowodorowego wprowadza się gorące lekkie węglowodory w stanie gazowym i przepuszcza się je przez masę ciekłego surowca, zaś opuszczająca strefę reakcyjną gazowo-parowa mieszanina produktów przepływa w górę do usytuowanej nad strefą reakcyjną strefy wstępnego schładzania produktów krakingu, w której to strefie z mieszaniny produktów wykrapla się co najmniej część najwyżej wrzącej frakcji, która wraca do strefy reakcyjnej, przy czym wykraplanie wymienionej frakcji prowadzi się przez schłodzenie mieszaniny produktów w przeponowej wymianie ciepła ze strumieniem lekkich węglowodorów gazowych, korzystnie ze strumieniem lekkiej frakcji gazowej będącej produktem krakingu, i następnie przez bezpośrednie kontaktowanie mieszaniny produktów w przeciwprądzie z czynnikiem zraszającym, którym jest najwyżej wrząca frakcja wykroplona z kolei z mieszaniny pozostałych produktów, którą to mieszaninę pozostałych produktów odprowadza się z wymienionej strefy wstępnego schładzania produktów.

    PL 202 415 B1
17. 17. Sposób według zastrz. 16, znamienny tym, że lekkie węglowodory wprowadza się do masy ciekłego surowca węglowodorowego w dolnej części strefy reakcyjnej i rozprowadza się je w postaci licznych strumieni.
18. 18. Sposób według zastrz. 17, znamienny tym, że strumienie wprowadza się w punktach usytuowanych w co najmniej jednej płaszczyźnie przekroju poziomego strefy reakcyjnej, które to punkty korzystnie rozmieszczone są w grupach usytuowanych promieniowo w stosunku do pionowej osi strefy reakcyjnej.
19. 19. Sposób według zastrz. 18, znamienny tym, że wprowadzane strumienie kieruje się w dół, korzystnie pod kątem ostrym w stosunku do płaszczyzny przekroju poziomego strefy reakcyjnej, w której usytuowane są punkty wprowadzania strumieni.
20. 20. Sposób według zastrz. 18 albo 19, znamienny tym, że wprowadzane strumienie kieruje się z tym samym zwrotem, stycznie do okręgów wokół pionowej osi strefy reakcyjnej.
21. 21. Sposób według zastrz. 16, znamienny tym, że lekkimi węglowodorami, które wprowadza się do strefy reakcyjnej i przepuszcza przez masę ciekłego surowca węglowodorowego są węglowodory o ilości atomów węgla w cząsteczce od 1 do 5.
22. 22. Sposób według zastrz. 21, znamienny tym, że lekkie węglowodory, przed wprowadzeniem ich do strefy reakcyjnej, ogrzewa się przez przeponową wymianę ciepła z gorącymi spalinami uzyskanymi przez spalanie części lekkich węglowodorów i/lub innych paliw.
23. 23. Sposób według zastrz. 22, znamienny tym, że lekkie węglowodory ogrzewa się do temperatury 300-600°C, korzystne do temperatury 450-550°C.
24. 24. Sposób według zastrz. 16 albo 21, znamienny tym, że lekkimi węglowodorami, które wprowadza się do strefy reakcyjnej i przepuszcza przez masę ciekłego surowca węglowodorowego jest lekka frakcja gazowa będąca produktem krakingu surowca węglowodorowego.
25. 25. Sposób według zastrz. 24, znamienny tym, że lekką frakcję gazową przed wprowadzeniem do strefy reakcyjnej ogrzewa się przez pośrednią wymianę ciepła z gorącymi spalinami uzyskanymi przez spalanie części lekkiej frakcji gazowej będącej produktem krakingu i/lub innych paliw.
26. 26. Sposób według zastrz. 25, znamienny tym, że lekką frakcję gazową ogrzewa się do temperatury 300-600°C, korzystnie do temperatury 450-550°C.
27. 27. Sposób według zastrz.16, znamienny tym, że najwyżej wrząca frakcja, którą wykrapla się w strefie wstę pnego schł adzania produktów krakingu ma począ tek temperatury wrzenia korzystnie nie niższy niż 350°C.
28. 28. Sposób według zastrz. 16, znamienny tym, że przetwarzaniu poddaje się takie surowce węglowodorowe jak odpady tworzyw sztucznych, zużyte oleje smarowe i smary, pozostałości podestylacyjne, pozostałości z różnych procesów technologicznych, odpadowe i świeże tłuszcze roślinne i zwierzę ce.
29. 29. Urządzenie do przetwarzania surowców węglowodorowych metodą termicznego lub katalitycznego krakingu surowców węglowodorowych do węglowodorów o niższym ciężarze cząsteczkowym, w kształcie pionowego zbiornika wyposażonego w urządzenia dozujące surowiec i katalizator, w króć ce górne do odbioru produktu i dolne do usuwania zanieczyszczeń z dna zbiornika oraz w płaszcz zewnętrzny, znamienne tym, że w dolnej części zbiornika (2) usytuowany jest dystrybutor gazów w postaci barbotera (4) połączonego z przewodem rurowym (26) wyprowadzonym na zewnątrz zbiornika (2), natomiast w górnej części zbiornika (2) usytuowana jest chłodnica (6), której końce wlotowe (21) i wylotowe (22) wyprowadzone są na zewnątrz zbiornika (2), a nad chłodnicą (6) usytuowane jest urządzenie zraszające (8) połączone z przewodem rurowym (12) wyprowadzonym na zewnątrz zbiornika, zaś płaszcz zewnętrzny (28) zamontowany jest na dolnej części zbiornika (2), do wysokości niższej od wysokości usytuowania chłodnicy (6).
30. 30. Urządzenie według zastrz. 29, znamienne tym, że barboter (4) tworzą poziome komory rurowe (4a) ułożone promieniowo względem pionowej osi zbiornika (2), które to komory (4a) jednym końcem połączone są przelotowo z przewodem rurowym (26) wyprowadzonym na zewnątrz zbiornika (2), a w ściankach komór wykonane są otwory (5).
31. 31. Urządzenie według zastrz. 30, znamienne tym, że otwory (5) w ściankach komór (4a) wykonane są w ich dolnej powierzchni, korzystnie po jednej stronie dolnej powierzchni, i w każdej z komór wykonane są odpowiednio po tej samej stronie dolnej powierzchni.
32. 32. Urządzenie według zastrz. 31, znamienne tym, że osie otworów (5) tworzą kąt ostry z płaszczyzną przekroju poziomego barbotera (4).

    PL 202 415 B1
33. 33. Urządzenie według zastrz. 30, znamienne tym, że barboter (4) ma co najmniej jedną komorę rurową (4a), korzystnie ma od czterech do ośmiu komór.
34. 34. Urządzenie według zastrz. 29, znamienne tym, że powierzchnia poziomego przekroju urządzenia zraszającego (8) jest w przybliżeniu równa powierzchni poziomego przekroju zbiornika (2).
35. 35. Urządzenie według zastrz. 29, znamienne tym, że pod urządzeniem zraszającym usytuowana jest warstwa wypełnienia (2).