PL6885B1 - Sposób i urzadzenie do termicznej przeróbki olejów mineralnych. - Google Patents

Description

Wynalazek dotyczy termicznej prze¬ róbki olejów mineralnych, a w szczególno¬ sci odnosi sie do sposobu rozdzielania o- leju na latwo i trudno lotne frakcje, zdat¬ ne do bezposredniego uzytku, oraz urza¬ dzenia sluzacego do przeróbki olejów no¬ wa metoda.Istnieje wiele sposobów frakcjonowania nafty w stanie pary lub w stanie cieklym, celem otrzymania lotnych i mniej lotnych frakcyj gazowych lub cieklych, oraz frak- cyj ciezkich, trudno lotnych. Ogólna wa¬ da metod tak zwanych parowych jest wy¬ twarzanie wielkich objetosci cial gazo¬ wych (zwykle wegla), które maja mala wartosc handlowa. Oprócz tego przy sto¬ sowaniu znanych sposobów otrzymuje sie malo frakcyj lotnych, albo jezeli stosuje sie te metody z zastosowaniem specjal¬ nych warunków, umozliwiajacych zwiek¬ szanie ilosci frakcyj lotnych, to pozostale frakcje sa zanieczyszczone materjalem podobnym do koksu, wskutek czego war¬ tosc tych frakcyj jest mniejsza.Istnieje wiele sposobów frakcjonowania nafty pod dzialaniem ciepla, lecz zaden z tych sposobów lub przyrzadów nie umozli¬ wia przeróbki rozmaitych materjalów. Me¬ tody te wzglednie przyrzady moga byc uzywane tylko dla okreslonych materja- lów surowych, o ile wydajnosc ma byc mozliwie duza. Pewien sposób np. lub apa¬ rat daje najlepsze wyniki przy przeróbce lekkich frakcyj oleju gazowego lub nafty, lecz uzyty dla ciezszych frakcyj nie pra¬ cuje ekonomicznie. Sposoby te i aparaty nie nadaja sie do przeróbki róznorodnych produktów surowych.Zaden ze znanych sposobów nie umoz¬ liwia takiej przeróbki ciezkich olejów na lekkie oleje dla silników, aby mozna rów¬ noczesnie otrzymac jako pozostalosc olej paliwowy zdatny do uzytku.Przedmiotem wynalazku jest sposób i urzadzenie, umozliwiajace równiez ko¬ rzystna przeróbke oleju surowego, gazo¬ wego, nafty lub produktów zawartych w pozostalosciach, przyczem frakcje resztko¬ we maja dobre wlasnosci i nie tworza o- sadów. Dalszym przedmiotem wynalazku jest specjalna obróbka termiczna, umozli¬ wiajaca unikniecie powstawania koksu i ciezkich weglowodorów, które zawieraja w zawiesinie maz, wegiel i inne zanieczy¬ szczenia, Celem wynalazku jest równiez u- mozliwienie przeróbki, odbywajacej sie bez czestych przerw, lecz dajacej mimo to wiele gazoliny i dobrego oleju, paliwowego, wolnego od zanieczyszczen stalych.Nowy sposób obejmuje podgrzewanie oleju, który ma byc frakcjonowany, np. przez wymiane ciepla z produktami frak¬ cjonowania. Przeróbka termiczna odbywa sie w ogrzewaczu rurowym, w którym uni¬ ka sie nadmiernego oddzielenia wytwarza¬ nych par od oleju. Przeróbka odbywa sie pod takiem cisnieniem, aby pary nie wy¬ wiazywaly sie bez kontroli i zeby prad cieczy z zawarta w niej para przeplywal szybko przez ogrzewacz rurowy, W czasie przeplywania oleju z zawarta w nim para przez ogrzewacz, ogrzewa go sie stopnio¬ wo silniej i slabiej. Naprzód temperatura wzrasta do pewnego maximum1 a potem maleje do okreslonej granicy, i w tym cza¬ sie odbywa sie parowanie latwiej lotnych skladników. Potem temperatura znowu wzrasta i dziala na przeplywajacy prad oleju odpowiednio dlugo, aby przemiana lotnych produktów byla ekonomiczna. Na¬ stepnie temperatura znowu sie zmniejsza, cisnienie spada i nastepuje rozdzial prze¬ rabianego oleju na pozadane produkty.Frakcje gazowe lub latwo lotne mozna juz oddzielic, zanim przerabiany olej wej¬ dzie do rurowego ogrzewacza, lecz dla wielu materjalów ma to znaczenie tylko podrzedne. Przy wzrastajacej temperatu¬ rze stopien plynnosci weglowodorów mine¬ ralnych, osiaga pewne maximum. Przez o- grzanie do pewnej temperatury mozna zwiekszyc stopien plynnosci weglowodo¬ rów, a zmniejszyc napiecie powierzchnio¬ we. Przerabiany materjal, zwlaszcza ciez¬ kie weglowodory, podgrzewa sie, co nie wplywa na przebieg frakcjonowania, lecz zmniejsza ilosc ciepla, które musi sie do¬ prowadzic do ogrzewacza rurowego w czasie frakcjonowania.Najkorzystniej jest jezeli przekrój stru¬ mienia przerabianego oleju nie zmienia sie w czasie przeróbki.Przyklad wykonania urzadzenia nada¬ jacego sie do przeprowadzenia nowego sposobu przedstawiono na rysunku.Surowy materjal mozna ogrzewac w ogrzewaczu 1, z którego olej przeplywa przewodem a do aparatu 2, gdzie odbywa sie czesciowa destylacja, polegajaca na wydzieleniu par gazolinowych. Nastepnie materjal plynie przewodem 16 do zbiorni¬ ka 3, skad wypompowuje sie go przewo¬ dem b i wprowadza do ogrzewacza 4. Stad materjal plynie dalej przewodem c do de¬ stylatom 5 i wraca przewodem d do o- grzewacza 4, poczem przez zawór reduk¬ cyjny dla cisnienia 23 dostaje sie do prze¬ wodu e, który wprowadza go do wyparni- ka 6 (gdzie oddzielanie sie par od konden¬ satu mozna ulatwic przez zastosowanie natrysku parowego). Pary z wyparnika 5 prowadzi sie w kierunku natrysku, wytwa¬ rzanego w aparacie 2 przez podgrzany ma¬ terjal, poczem pary te wchodza do apa¬ ratu rektyfikacyjnego 8, którego dno o- grzewa przewód grzejny 11. Pompa 121 ssie olej z dna rektyfikatora 8 przez grzej¬ nik, ii i wprowadza go zpowrotem do rek¬ tyfikatora 8 nieco powyzej dna. Pary wznoszace sie wgóre w rektyfikatorze 8 — 2 —przechodza do ogrzewacza 1, a stad przez chlodnice wodna 26 wchodza do zbiorni¬ ka. Czesc gazoliny ze zbiornika 27 mozna pompowac do górnego konca rektyfikato¬ ra 8.Nafte i lekki olej gazowy czerpane z dna rektyfikatora 8 mozna przechowywac oddzielnie lub wprowadzac zpowrotem do zbiornika i dalej frakcjonowac.Przez podgrzewacz 1 przeplywa ' olej pod dzialaniem wlasnego ciezaru lub dzia¬ laniem pompy 12 i stad przedostaje sie do natryskiwacza a w górnej czesci wiezy 13 zbiornika 2. Poniewaz ilosc doprowadza¬ nego oleju bywa scisle okreslona, wiec o- lej surowy ogrzewa sie w podgrzewaczu do temperatury 93°C. Wieza 13 jest tak urzadzona, ze ogrzane gazy i pary z wy- parnika 6 przechodza przez rure 15 do zbiornika 2 i przeplywaja w kierunku przeciwnym do kierunku spadania oleju z natryskiwacza a. W wiezy 13 skrapla te frakcje zawarte w parach, które wpraw¬ dzie wyparowaly, lecz nie ulegly prze¬ mianie, a jednoczesnie cieplo par ogrzewa olej splywajacy w postaci natrysku i po¬ woduje wyparowanie jego latwiej lotnych skladników, które rura 14 przeplywaja z górnego konca wiezy 13 do rektyfikatora 8.W dnie wiezy 13 znajduje sie spust 16, przez który przerabiany materjal i skro¬ plone frakcje par z wyparnika 6 przecho¬ dza do zbiornika 3. Zbiornik 3 jest pola¬ czony rura 17 z wieza 13, aby ewentualne resztki par i lotnych skladników mogly wrócic do wiezy 13. Pompa 18 tloczy ciecz ze zbiornika 3, rura b, do podgrzewacza i ogrzewacza, a potem dalej jeszcze przez przewód e do destylatora 5. Temperatura oleju w podgrzewaczu wynosi okolo 393°C, lecz moze byc takze inna. Najwazniejsze jest, zeby olej byl dostatecznie plynny, aby do destylatora nie potrzeba bylo dopro¬ wadzac zbyt wiele ciepla.Destylacja odbywa sie w trzech róz¬ nych strefach, dzieki czemu podtrzymuje sie gwaltowny przeplyw cieczy pfzez de- stylator. Przeplywajacy strumien jest mie¬ szanina cieczy i par, zawartych w cieczy w postaci drobnych pecherzyków. Wskutek tego temperatura w dowolnem miejscu strumienia cieczy jest jednostajna. W czasie przeplywu cieczy jej temperatura naprzód sie podwyzsza, potem spada i znowu sie podnosi do pewnego maximum np. 482°C lub 460° do 488°C.Destylator 5 jest wykonany w postaci dlugiej wezownicy o srednicy jednakowej na calej dlugosci i o duzej pojemnosci.Srednica rury moze jednakowoz stopnio¬ wo wzrastac, np. na poczatku moze wyno¬ sic 79,38 mm, a na koncu 114,3 mm. Frak¬ cjonowanie odbywa sie w trzech wezowni- cach 20, 21, 22 rury, przyczem pierwsza ma pojemnosc 36,72 lub 144 hi, druga 21,6, 43,2 lub 86,4 hi, trzecia 26,4, 52,8 lub 105,6 hi, a rury te maja srednice 83,3 mm, 114,3 mm, 165,1 mm. Rury laczy sie na za¬ gieciach zapomoca odpowiednich kolanek.Urzadzenie takie produkuje dziennie 600 hi rektyfikowanej gazoliny, gdy srednica rur wynosi 79,38 mm 1200 hi, gdy srednica rur wynosi 114,3 mm 2400 hi, gdy srednica rur wynosi 165,1 mm.Wezownice 20, 21 i 22 najlepiej umie¬ scic w oddzielnych piecach F1, F2, F8, w których ogrzewa sie rury zapomoca sto¬ sownego urzadzenia grzejnego, aby tempe¬ rature oleju podwyzszyc od 72°C np. do 449°, 466°C. Piec F2 moze byc ogrzewany zapomoca ciepla uchodzacego pieców F1 i F3, bo w tym piecu temperatura oleju obniza sie o 17° do 28°C. Piec F3 ogrzewa sie tak silnie, zeby temperatura oleju wzro¬ sla znowu do 471°—482°C. Wzgledna wy¬ sokosc temperatur w poszczególnych pie¬ cach ma wielkie znaczenie dla dobrego przebiegu procesu. W zwojach rury de¬ stylatora olej osiaga maximum swej plyn¬ nosci; traci lepkosc i podlega ogrzaniu az do temperatury, w której frakcjonuje sie, przyczem wskutek rozszerzania sie stru- — 3 —mienia oleju szybkosc jego przeplywu wzrastk. Gdyby ogrzanie w tern miejscu bylo silniejsze, to rozpoczeloby sie wytwa¬ rzanie koksu, gdyz do plynacego spokoj¬ nie oleju, dochodziloby zbyt wiele ciepla, zanim jeszcze osiagnalby on maximum swej plynnosci i minimum lepkosci, która zmniejszaja dopiero pary wywiazujace sie w oleju, W takim wypadku podgrzewaly¬ by sie czastki oleju, znajdujace sie wpobli- zu scian rury, natomiast czastki, znajduja¬ ce sie w srodku pradu oleju bylyby sto¬ sunkowo chlodne, tak ze czastki oleju wpoblizu scian ulegalyby koksowaniu. W okresie spadku temperatury w drugiej we¬ zownicy 21 rury olej moze juz wytwarzac pecherzyki pary , bo ulegal juz dosc dlu¬ go dzialaniu ciepla, przyczem wskutek nie¬ spokojnego przeplywu oleju pecherzyki pary sa równomiernie rozdzielone w masie oleju i nie zbiegaja sie razem. Temperatu¬ ra w wezownicy 21 jest jeszcze dosc wy¬ soka, aby sie mogly wywiazywac latwiej lotne produkty przemiany oleju, a gdy olej opuszcza wezownice 21, to przegrzanie juz nie moze nastapic, Mówiac inaczej stan pradu cieczy jest teraz taki, ze jego plyn¬ nosc jest bardzo wielka, lepkosc zanikla zupelnie, a ciecz zawiera pare. W tym sta¬ nie ciecz przenosi dobrze cieplo, podczas gdy jej zdolnosc przewodzenia ciepla w pierwszej wezownicy 20 jest oczywiscie znacznie mniejsza.Silne ogrzanie pradu cieczy w wezow¬ nicy 22 rury podtrzymuje sie przez dosta¬ tecznie dlugi czas, aby osiagnac pozadana przemiane weglowodorów bez obawy wy¬ tworzenia zbyt wielkiej ilosci trwalych ga¬ zów i wegla.Opór przeplywu w rurach 20, 21r 22 jest stosunkowo wielki i dlatego cisnienie poczatkowe jest znaczne. Cisnienie w ru¬ rach 21 jest mniejsze niz w rurach 20i a w rurach 22 mniejsze niz w rurach 21, to znaczy, ze u wejscia do poszczególnych grup cisnienie jest zawsze wieksze niz ti wyjscia.Stopniowo zmniejszajace sie cisnienie przyczynia sie do stopniowego wzrostu stopnia plynnosci i powoduje, ze prad cie¬ czy przeplywa przez rury gwaltownie i niespokojnie, teni bardziej, ze ilosc par zawartych w cieczy ciagle wzrasta wsku¬ tek wzrostu temperatury w rurach 20 i wskutek podtrzymywania temperatury w rurach 21 w granicach temperatur, odpo¬ wiadajacych rozpadaniu sie oleju, na po¬ szczególne frakcje. Wydajnosc opisanego sposobu frakcjonowania w stosunku dci objetosci przerabianego materjalu jest wieksza od wydajnosci znanych dotad pro¬ cesów, a zuzycie ciepla jest mniejsze. Dal¬ sza zaleta jest korzystne dzialanie ogrza¬ nych scian rur na przeplywajacy olej, gdyz ogrzanie materjalu moze byc nawet silniej¬ sze niz wyzej podano, bez obawy powsta¬ wania koksu, natomiast powoduje to o- trzymywanie wiekszej ilosci gazoliny.Cisnienie, przy którem odbywa sie frakcjonowanie, jest zmienne i u wejscia z rur moze wynosic 17,5 atm (dla olejów surowych, odpadkowych, ciezkich olejów gazowych oraz ich mieszanin). Wyzsze ci¬ snienia stosuje sie przy przeróbce lekkich olejów gazowych, nafty oraz ich mieszanin.Ciecz, wyplywajaca z destylatora. ma temperature okolo 482°C i przeplywa prze¬ wodem d do ogrzewacza, w którym doply¬ wajaca ciecz oziebia sie do temperatury okolo 399° do 288°C, zanim zawór 23 ob¬ nizy cisnienie. Gdyby ciecz przed znizka cisnienia nie byla oziebiona, to w cieczy wywiazalby sie wegiel. Uniemozliwienie wytwarzania sie wegla w tym okresie prze¬ róbki jest charakterystyczne dla procesu prowadzonego w mysl wynalazku.Oziebianie cieczy wyplywajacej z apa¬ ratu 5 moze sie odbywac po znizeniu ci¬ snienia (zamiast przedtem), o ile sie zapo¬ biegnie zbyt silnemu parowaniu przez pod¬ trzymywanie niespokojnego przeplywu — 4 —pradu cieczy, Z tego poWodu zawór regu¬ lujacy cisnienie nie jest konieczny po dru¬ giej stronie podgrzewacza 4, jakkolwiek korzystna jest jego obecnosc, jezeli cieplo, zawarte w wyplywajacej cieczy ma byc calkowicie wyzyskane. Jezeli ciepla wy¬ plywajacej cieczy nie uzywa sie do pod¬ grzewania doplywajacego oleju, to mozna wyzyskac korzysci wynikajace z otrzymy¬ wania odpadków wolnych od osadu przez chlodzenie wyplywajacej cieczy, zanim ona zacznie silniej parowac; Oziebianie to mozna przeprowadzic np. w ten sposób, ze wyplywajaca ciecz miesza sie z zimnym olejem.Nie wiedziano dotad, ze w plynnych, odfrakcjonowanych odpadkach poj awia sie wegiel jako osad (koks), pod dziala¬ niem ciepla zawartego w samym pradzie wyplywajacej cieczy, bo cieplo to wystar¬ cza po znizeniu cisnienia, nietylko do od¬ parowania lzejszych weglowodorów, lecz takze do odparowywania ciezkich weglo¬ wodorów, które po odparowaniu zawieraja koks lub wegiel. Przypuszczano blednie, ze zawartosc wegla w cieklych pozostalo¬ sciach jest nieuniknionem nastepstwem dzialania wysokiej temperatury w czasie frakcjonowania i dlatego tez nie stosowa¬ no wysokich temperatur, aby uniknac wy¬ dzielania sie wegla. Te obawy byly przy¬ czyna, ze przy frakcjonowaniu surowego oleju nie przeprowadzano procesu ekono¬ micznie, ograniczajac sie do wytwarzania o- leju gazowego, a przemiana surowego ole¬ ju odpadkowego byla niezupelna.Powyzsze dane wyjasniaja waznosc chlodzenia cieczy, wytwarzajacej sie z od- frakcjonowanych materjalów, zanim na¬ stapi mechaniczne oddzielanie par od wrzacych pozostalosci.Pary mozna frakcjonowac w wyparniku 6 przy zmniejszajacych sie cisnieniach i temperaturach. Naj lepiej przeprowadzac ten proces przy temperaturze ponizej 371 °C i przy cisnieniu prawie atmosferycz- hem, zwykle w obecnosci pary wodnej, któ¬ ra jest szczególnie pozyteczna, gdy prze¬ rabiany olej zawiera niewiele asfaltu.Pare o niskiem cisnieniu mozna wpro¬ wadzac do wyparnika 6 przewodem 40 i przez dziurkowana rure wtryskowa 41.Goraca ciecz odpadkowa odprowadza sie przez chlodnice 42 do zapasowego zbiorni¬ ka paliwa. Pozostalosc zawiera zwykle mniej niz \% wegla, wiec olej odpadkowy ma handlowa wartosc prawie taka sama, jaka by mial, gdyby nie byl wcale frakcjo¬ nowany.Przy znizce cisnienia i zanim prad ole¬ ju doplynie do wyparnika jego cieplo po¬ woduje parowanie latwo plynnych frak- cyj, których temperatura wrzenia lezy po¬ nizej 316°C. Destylat ten uchodzi przez wpust pary 15, natomiast ciezsze sklad¬ niki zbieraja sie jako ciecz na dnie wypar¬ nika, skad sie je spuszcza okresowo lub bez przerwy przez wypust 24.Opisane podgrzewanie i frakcjonowa¬ nie przerabianego materjalu daje znako¬ mite wyniki i umozliwia powtórna przerób¬ ke nie dosc lotnych produktów, przez wy¬ miane ciepla miedzy materjalem swiezo doprowadzanym i odplywajacym.Gdy materjal przerabiany stanowi ciezkie weglowodory przy wejsciu do przewodu a, moze on byc zimniej szy (co mozna regulowac przez zmiane ilosci ma¬ terjalu prowadzonego bocznym kanalem wokolo podgrzewacza 1, albo przez miar¬ kowanie temperatury podgrzewacza), tak ze zbiornik otrzymuje dostateczna ilosc resztek z wiezy 13 i dostateczna ilosc kon¬ densatu ze zbiornika 6, wskutek czego de- stylator 5 moze byc calkowicie wyzyska¬ ny. Jezeli materjal przerabiany stanowi lzejsze weglowodory, to temperatura w przewodzie a moze byc wyzsza, a pompa 12 moze szybciej pracowac, aby dostar¬ czala wiekszych ilosci cieczy do zbiornika 3, bo lekkie destylaty wchodza z przewodu 14 w wiekszej objetosci.Stosowna zmiana czynników daj acych sie regulowac umozliwia przeróbke rozma¬ itych materjalów w tern samem urzadze¬ niu. Strat nie ponosi sie, bo wskutek pod¬ grzewania rozdziela sie tylko pozadane frakcje. Oszczednosc cieplna uzupelnia je¬ szcze moznosc wielostronnego uzytku o- pisanego (urzadzenia. PL PL

Claims (10)

1. Zastrzezenia patentowe. 1. Sposób termicznej przeróbki oleju mineralnego, znamienny tem, ze prad ole¬ ju ogrzewa sie naprzód pod cisnieniem w wezownicy do takiej temperatury, przy której olej osiaga najwiekszy stopien plyn¬ nosci i zaczyna sie frakcjonowac, poczem temperature obniza sie, podtrzymujac gwaltownie, niespokojny przeplyw oleju, w czasie którego w oleju powstaja drobne pe¬ cherzyki pary, wreszcie podtrzymujac ciagle niespokojny ruch cieczy ogrzewa sie ja do temperatury najwyzszej.

2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tem, ze w pierwszym okresie ogrzewa sie olej do temperatury frakcjonowania wyno¬ szacej mniej wiecej 449 do 466°C, a w o- statnim okresie do temperatury mniej wie¬ cej 482°C.

3. Sposób wedlug zastrz. 1 lub 2, zna¬ mienny tem, ze przed ogrzewaniem wlasci- wem podgrzewa sie olej naprzód w we¬ zownicy.

4. Sposób wedlug zastrz. 1, 2 i 3, zna¬ mienny tem, ze po ogrzaniu oleju do tem¬ peratury najwyzszej podtrzymuje sie da¬ lej jego niespokojny przeplyw oraz ozie¬ bia sie go do temperatury nizszej od tem¬ peratury parowania frakcyj trudniej wrza¬ cych, poczem zmniejsza sie cisnienie, aby oddzielic pary od cieczy.

5. Sposób wedlug zastrz. 4, znamienny tem, ze olej oziebia sie ponizej 371°C.

6. Sposób wedlug zastrz. 1, 2, 3, 4 lub 5, znamienny tem, ze przekrój strumienia cieczy jest równomierny i stosunkowo ma¬ ly, a jego szybkosc jest taka, ze gwaltow¬ ny i niespokojny powoduje przeplyw.

7. Sposób wedlug zastrz. 4, znamienny tem, ze w zbiorniku cisnienie spada do ci¬ snienia atmosferycznego.

8. Sposób wedlug zastrz. 7, znamienny tem, ze znizka cisnienia nastepuje w obec¬ nosci pary wodnej.

9. Sposób wedlug zastrz. 4, znamienny tem, ze chlodzenie silnie ogrzanego oleju odbywa sie przy pomocy oleju, wplywaja¬ cego do wezownicy.

10. Sposób wedlug zastrz. 4, 8 lub 9, znamienny tem, ze olej przed wejsciem do wezownicy grzejnej styka sie w postaci natrysku z oddzielnemi parami celem wy¬ miany ciepla i czesciowego odfrakcjono¬ wania oleju, przyczem pary, wywiazujace sie w tym okresie, odprowadza sie razem z parami otrzymanemi w czasie wlasciwe¬ go frakcjonowania. Walter James Perelis, Zastepca: Dr. inz. M. Kryzanv rzecznik patentowyDo opisu patentowego Nr 6885* T ^-pt £ iii 3 -»r j£2_ ^ ^^_ £3 :u- iF iii'!!!! ^ T r i * 1= Z7\ -/s 40 =£7 i 41 Y*s I—Si Druk L. Boguslawskiego, Warszawa. PL PL