NO824128L - Fremgangsmaate og anlegg for varmebehandling av tung fyringsolje. - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse angår en fremgangsmåte og et anlegg for varmebehandling av tung fyringsolje, såsom en fremgangsmåte og et anlegg for utvinning av lettere produkter og anvendelse av de tyngre produkter.

I moderne oljeraffinerier blir den reduserte råolje

fra en råoljedestillasjonskolonne ofte ledet til en enhet betegnet "vakuumenhet", hvor tung gassolje avdrives ved trykk under atmosfæretrykket og skilles fra den tyngste petroleum-fraksjon, som vanligvis betegnes vakuumresiduum. Etter av-kjøling til omgivelsenes temperatur er dette residuum en meget viskøs væske.

Den tunge gassolje utvinnes vanligvis for påfølgende anvendelse som et utgangsmateriale i krakkingprosesser, og den ansees vanligvis å være mer verdifull enn redusert råolje.

Når det er nødvendig å markedsføre vakuumresiduum som

et brensel, er det enten nødvendig å blande inn lettere og mer verdifulle fraksjoner, såsom krakket tilbakeløpsolje eller å behandle det i en prosessenhet, såsom en viskositets-nedsettende enhet, eller å foreta en kombinasjon av disse to operasjoner, slik at residuet lett lar seg pumpe gjennom rørledninger ved omgivelsenes temperatur. Alle disse løsninger medfører omkostningsøkninger.

Det er et mål med den foreliggende oppfinnelsen å ut-nytte vakuumresiduet som et brensel, uten de meromkostninger som innlemmelse av lettere fraksjoner og/eller nedsettelse av viskositeten av vakuumresiduet medfører.

I henhold til oppfinnelsen tilveiebringes det således

en fremgangsmåte for varmebehandling av tung fyringsolje,

ved hvilken den tunge fyringsolje tilføres til en vakuum-destillas jonskolonne som drives ved et trykk under atmosfæretrykket, en tung gassolje og eventuelle andre inneholdte lettere fraksjoner tas ut som et topprodukt, et vakuumresiduum tas ut som et bunnprodukt, det varme vakuumresiduum tilføres direkte til en forbrenningsinnretning, og vakuumresiduet brennes for frigjøring av varmeenergi. Forbrenningsinnretningen kan være en brenner eller en motor med intern forbrenning, f .eks. en dieselmotor, og varmeenergien kan utnyttes til å

generere elektrisitet eller motorisk drivkraft.

Fremgangsmåten kan være særlig egnet i situasjoner hvor en kraftstasjon mottar fyringsolje fra et oljeraffineri, enten sjøveien eller gjennom en oljerørledning. I slike tilfeller utføres fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen fortrinnsvis på eller nær det sted hvor kraftstasjonen befinner seg, og fortrinnsvis så nær kjelene som det er praktisk mulig. Anleggene kan også ha tilknytning til andre store forbrukere av tung-oljebrensler, såsom sementfrabrikker.

Således kan redusert råolje eller tung fyringsolje svarende til typiske kraftstasjonsspesifikasjoner mottas på kraftstasjonen og tilføres til en vakuumdestillasjons-kolonne for å skille ut de petroleumfraksjoner som er lettere enn vakuumresiduum. Vakuumresiduet kan så, ved tilstrekkelig høy temperatur til at det lett kan strømme gjennom rørled-ninger, f.eks. ved temperatur mellom 200° og 375°C, brennes effektivt i kraftstasjonens kjeler.

Den tunge gassolje og de lettere fraksjoner som skilles ut og oppsamles, kan tilbakeføres til oljeraffineriet som de stammer fra, eller de kan markedsføres som et mer verdifullt produkt enn det brenseloljeråmateriale som ble mottatt på kraftstasjonen.

Det vil også kunne oppnåes transportgevinster, idet et skip som fører brenselet til kraftstasjonen, ville kunne returnere med de utvundne gassoljer som ballast.

Etter at vakkumresiduet er-blitt fraskilt, vil det etterfølgende rørledningsnett med mellomtanker og brenner-systemer fortrinnsvis være forsynt med egnet isolasjon og egnede oppvarmningsanordninger for å holde brenselet varmt.

Det er således en betydelig fordel med fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen at den gjør det mulig å spare den energi som ellers ville ha blitt forbrukt ved nedsettelse av viskositeten av vakuumresiduet, eller alternativt å spare mer verdifulle laverekokende petroleumfraksjoner, slik at disse kan anvendes for nyttigere formål. Fortrinnsvis innbefatter fremgangsmåten de trinn å trekke ut én eller flere fraksjoner fra kolonnen og varmeveksle disse strømmer mot strømmen av tilførselsmateriale som føres til kolonnen.

Et karakteristisk trekk ved mange råoljer er at vokskomponentene har tendens til å konsentreres i de tyngre gassoljefraksjoner som tas ut fra en vakuumenhet. Dette reduserer strømningsegenskapene av den utvundne tunge gassolje, spesielt ved omgivelsestemperaturer. En metode til å måle denne egenskap er en velkjent test for bestemmelse av fluidets hellepunkt. Hellepunkter høyere enn 25°C er vanligvis ikke aksepterbare. Det er meget vanlig at utvunnet tung gassolje har et hellepunkt som er høyere enn 25°C.

Det er velkjent at voks har tendens til å oppsamles i

de tyngre gassoljer som utvinnes i vakuumdestillasjonskolonner og alltid resulterer i hellepunkter som er høyere enn 25°C. Dette vil helt klart være uakseptabelt når denne fraksjon skal skipes eller transporteres ved omgivelsenes temperatur.

Det finnes flere anerkjente fremgangsmåter for fjerning av disse voksmaterialer. Ett eksempel er oppløsningsmiddel-ekstraksjon, selv om denne løsning kan være temmelig kostbar. En annen fremgangsmåte innebærer å underkaste den tunge gassolje milde, termiske krakkingbetingelser som kan bryte ned en vesentlig andel av voksen.

Det er derfor en ytterligere målsetning ved den foreliggende oppfinnelsen å forbedre strømningsegenskapene av utvunnet tung gassolje og vakuumresiduum ved å redusere voksinnholdet.

Fortrinnsvis blir derfor den varmemengde som tilføres systemet for å muliggjøre drift a.v vakuumkolonnen, også be-nyttet til å underkaste en del av brenseloljen, nemlig den tyngre gassoljefraksjon, milde, termiske krakkingbetingelser. Dette utføres fortrinnsvis ved at en strøm av tung gassolje tas ut nær vakuumkolonnens bunn og føres gjennom en oppvarmer. Denne oppvarmede strøm kan så blandes med den inngående strøm av tilførselsmateriale til kolonnen. Ingen tilleggsvarme behøver tilføres systemet.

Det kan således tilveiebringes en fremgangsmåte ved hvilken tung gassolje og lettere fraksjoner skilles fra et tilførselsmateriale bestående av redusert råolje eller tung brenselolje, og de tyngre, utvundne gassoljer samtidig underkastes milde, termiske krakkingbetingelser for å redusere voksinnholdet og derved redusere hellepunktet for både den utskilte gassolje og vakuumresiduet. Dette kan også resultere i dannelse av en viss mengde lettere, mer verdifulle destil-latprodukter.

Fortrinnsvis drives vakuumdestillasjonsenheten ved en temperatur mellom 150° og 375°C, f.eks. ved ca. 345°C, og ved et trykk på mellom 0,03 og 0,3 atmosfærer, f.eks. ved ca. 0,065 atmosfærer.

I henhold til et annet aspekt ved oppfinnelsen tilveiebringes det et anlegg for varmebehandling av tung brenselolje, hvilket anlegg omfatter en vakuumdestillasjonsenhet,

en oppvarmer anordnet for tilførsel av varme til destillasjonsenheten, en brenner anordnet for direkte mottak av det varme bunnprodukt fra destillasjonsenheten og en elektrisk generator anordnet for overføring av den av brenneren produserte varmemengde til elektrisitet.

Fortrinnsvis innbefatter destillasjonsenheten to eller flere seksjoner med et kontaktmateriale. for gass/væske-kontakt og en væskeoppsamlingsbunn under hver seksjon.

Oppfinnelsen kan utøves på flere forskjellige måter,

og en utførelsesform skal nu beskrives i illustrasjonsøyemed under henvisning til den vedføyede tegning, hvor den eneste figur, er et skjematisk diagram over et anlegg for varmebehandling av tung brenselolje i henhold til oppfinnelsen.

Redusert råolje tilføres prosessen som et tilførsels-materiale ved 11 ved omgivelsenes temperatur og underkastes varmeveksling i varmevekslere 12, 13 mot resirkulert tung gassolje i to tilbakeløpsstrømmer, henholdsvis 14 og 15. Til-førselsmaterialet føres så via en overføringsrørledning 16

til flash-sonen 17 i en vakuumkolonne 18 som drives ved et trykk på mellom 0,03 og 0,3 atmosfærer og ved ca. 345°C.

I flash-sonen 17 avdrives tung gassolje og høyere fraksjoner fra tilførselsmaterialet som damp, som stiger opp gjennom kolonnen 18, mens vakuumresiduet,som også holder ca. 345°C, tas ut fra bunnen av kolonnen via rørledning 19.

De tyngre gassoljefraksjoner tas ut som en væskestrøm

20 ved hjelp av en oppsamlingsbunn 21 anordnet like over flash-sonen 17, etter å være blitt kondensert ved hjelp av en kjølt, resirkulert gassoljestrøm 22 i en fylt seksjon 23. De tyngre fraksjoner føres til en oppvarmer 25, hvor temperaturen er øket til ca. 480°C for å avstedkomme en mild, termisk krakking. Dette medfører en tendens til krakking og følgelig en reduksjon av innholdet av vokskomponentene i gassoljen.

Den oppvarmede strøm blandes så med tilførselsmaterialet i rørledning 16 og blir således resirkulert.

En del av den uttatte tunge gassolje 20 varmeveksles

mot tilførselsmaterialet som tilbakeløpsstrøm 15 i varmeveksler 13, hvorved den avkjøles til ca. 260°C og tilbake-føres som strøm 22 til kolonnen 18 på toppen av seksjon 23.

Overskudd av gassolje fra dette resirkulasjonskretsløp går til en overstrømningsrørledning 25, som munner ut i til-bakeløpsstrømmen 14. Denne strøm utgjøres av resirkulerende gassolje fra en oppfangningsbunn 26 anordnet under en andre fylt seksjon 27 og varmeveksles mot tilførselsmaterialet i varmeveksler 12. Strømmen blir så på ny innført i kolonnen 18, over den fylte seksjon 27, hvor gassolje og lettere fraksjoner i kolonnen kondenseres.

Overskudd av gassolje og lettere fraksjoner i tilbake-løpsstrømmen 14 danner en strøm 28 som føres til en øvre fylt seksjon 29. Denne strøm 28 avkjøles mot kjølevann eller luft i en varmeveksler 31 til en temperatur mellom 40° og 60°C. Sluttproduktet tas ut i en strøm 32 fra en oppfangningsbunn 33 anordnet under den fylte seksjon 29 ved ca. 75°C, og en del av denne strøm blandes med strømmen 28 via rørledning 34, før sistnevnte kjøles.

Ved den beskrevne fremgangsmåte har de letteste fraksjoner som fåes ved den milde, termiske krakking av den tyngre gassoljefraksjon, tendens til å oppløses i den som sluttpro-dukt uttatte strøm 32, sammen med eventuelle lette fraksjoner sommåtte inneholdes i tilførselsmaterialet. Også dette reduserer belastningen på vakuumutstyret.

Som et alternativ til å overføre overskudd av gassolje fra ett kretsløp til det neste kan en del av eller alt over-skuddet av gassolje i et kretsløp tas ut som et separat produkt.

Vakuumet i systemet kan frembringes ved hjelp av hvilke som helst egnede anordninger, såsom vakuumpumper eller damp-ejektorer (ikke vist) via et topputtak 35.

Vakuumresiduet i rørledning 19 tas ut fra prosessen ved den temperatur som hersker i flash-sonen 17/og føres enten direkte til brennere 36 i kraftstasjonens kjeler 37 eller til mellomtanker (ikke vist) for oppbevaring i varm tilstand, uten varmeveksling mot noen annen strøm. Kjelene genererer damp som overføres via damprørledning 38 til elektrisitetsproduserende generatorer 39.

Dersom mellomlagrings- eller overføringsutstyret skulle være belagt med temperaturrestriksjoner, kan vakuumresiduet i rørledning 19 varmeveksles og avkjøles til den praktiske temperaturgrense som bestemmes av brenselets væskestrømnings-egenskaper, og som vil ligge over 150°C.

Noe av vakuumresiduet i rørledning 19 kan resirkuleres og føres sammen med høytemperaturutløpsstrømmen fra oppvarmeren 24 før denne føres sammen med strømmen 16.

Claims (13)

1. Fremgangsmåte ved varmebehandling av tung brenselolje,

   karakterisert ved at man tilfører den tunge brenselolje til en vakuumdestillasjonsenhet som drives ved et

   trykk under atmosfæretrykket, tar ut en tung gassolje og eventuelle andre inneholdte lettere fraksjoner som et topp-produkt, tar ut et vakuumresiduum som et varmt bunnprodukt,

   og tilfører vakuumresiduet direkte til en forbrenningsinnretning og brenner vakuumresiduet for å frigjøre energi.
2. 2. Fremgangsmåte ifølge krav 1,

   karakterisert ved at man tar ut en gassolje-strøm fra destillasjonsenheten, underkaster denne strøm milde, termiske krakkingbetingelser hvorunder temperaturen i strømmen økes, hvorved en del av de tilstedeværende voksmaterialer krakkes, og resirkulerer strømmen til destillasjonsenheten, idet det tilføres tilstrekkelig mye varme til at den tunge gassolje og eventuelle lettere fraksjoner av-dampes i destillasjonsenheten.
3. 3. Fremgangsmåte ifølge krav 2,

   karakterisert ved at den oppvarmede strøm innføres i den inngående strøm av tilførselsmateriale.
4. 4. Fremgangsmåte -ifølge krav 1-3,

   karakterisert ved at den uttatte gassolje-strøm oppvarmes til en temperatur fra 450 til 500°C.
5. 5. Fremgangsmåte ifølge krav 1-4,

   karakterisert ved at én eller flere strømmer tas ut fra destillasjonsenheten og varmeveksles mot den inngående strøm av tilførselsmateriale til destillasjonsenheten,

   før den eller de førstnevnte strømmer resirkuleres til des-tillas jonsenheten .
6. 6. Fremgangsmåte ifølge krav 1-5,

   karakterisert ved at destillasjonsenheten drives ved et trykk på mellom 0,03 og 0,3 atmosfærer.
7. 7. Fremgangsmåte ifølge krav 1-6,

   karakterisert ved at destillasjonsenheten drives ved en temperatur på mellom 150° og 375°C.
8. 8. Fremgangsmåte ifølge krav 1-7,

   karakterisert ved at den frigjorte varmeenergi benyttes til å generere elektrisitet eller motorisk drivkraft.
9. 9. Apparat for varmebehandling av tung fyringsolje, karakterisert ved at det omfatter en vakuum-destillas jonsenhet, en oppvarmer anordnet for tilførsel av varme til destillasjonsenheten og en forbrenningsinnretning anordnet for direkte tilførsel av bunnproduktet fra destil-las j onsenheten.
10. 10. Apparat ifølge krav 9,

    karakterisert ved at oppvarmeren er anordnet for å motta en gassoljestrøm fra destillasjonsenheten og for å oppvarme strømmen, slik at denne utsettes for milde,

    termiske krakkingbetingelser, og at det omfatter innretninger for derpå følgende gjeninnføring av strømmen i destillasjonsenheten med det for dennes drift .nødvendige varmeinnhold.
11. 11. Apparat ifølge krav 9 eller 10,

    karakterisert ved at destillasjonsenheten innbefatter to eller flere seksjoner for gass/væskekontakt og en væskeoppsamlingsbunn under hver seksjon.
12. 12. Apparat ifølge krav 9-11,

    karakterisert ved at forbrenningsinnretningen er en brenner som er tilknyttet en generator, og at forbrenningsinnretningen og generatoren inngår i et konvensjonelt elektrisitetsproduserende kraftverk.
13. 13. Apparat ifølge krav 9-11,

    karakterisert ved at forbrenningsinnretningen er en motor med intern forbrenning.