PL208835B1 - Sposób przerobu oleju popirolitycznego powstającego w procesie pirolizy olefinowej węglowodorów - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób przerobu oleju popirolitycznego powstającego w procesie pirolizy olefinowej węglowodorów. Sposób według wynalazku stosuje się do otrzymywania z oleju popirolitycznego wartościowych produktów naftowych.

W procesie pirolizy, obok etylenu i propylenu, które są produktami gł ównymi, otrzymuje się także produkty uboczne w postaci węglowodorów ciekłych. W związku z dużą skalą produkcyjną procesów pirolizy i stosowaniem jako surowców wyżej wrzących frakcji węglowodorowych, a co za tym idzie powstawaniem znacznych ilości produktów ciekłych, zagadnienie ich zagospodarowania nabiera szczególnego znaczenia. Ciekłe produkty pirolizy zawierają węglowodory od C5 do węglowodorów o temperaturze wrzenia około 420°C. Frakcję C5 - 200°C, nazywaną benzyną popirolityczną, wykorzystuje się najczęściej jako źródło węglowodorów aromatycznych lub do produkcji benzyn silnikowych. Frakcję węglowodorów wrzących powyżej 180-200°C, nazywaną olejem popirolitycznym, stosuje się głównie do komponowania oleju opałowego i, w niewielkiej ilości, do produkcji sadzy lub żywic. Olej popirolityczny zawiera około 70% masowych komponentów, które mogą być surowcem do produkcji cennego i deficytowego na ryku oleju napędowego. Charakterystyczną cechą oleju popirolitycznego jest obecność w jego składzie węglowodorów nienasyconych i skondensowanych węglowodorów aromatycznych, takich jak naftalen, fluoren i fenantren. W celu wydzielenia z oleju popirolitycznego komponentów oleju napędowego, olej popirolityczny dodaje się do ropy naftowej podawanej do destylacji, z której to destylacji odbiera się między innymi frakcje oleju napędowego. Sposób ten pozwala wprawdzie odzyskać z oleju popirolitycznego wymienione komponenty, ale cechują go też istotne niedogodności. Jedna z niedogodności jest skutkiem obecności w oleju olefin i dwuolefin, które w warunkach wysokich temperatur, wynoszących w procesie destylacji ropy naftowej do 400°C, łatwo ulegają polimeryzacji i tworzą żywicowate osady. Osady odkładają się na powierzchniach grzejnych aparatów wymiany ciepła i powodują zmniejszenie ich sprawności, a w efekcie zwiększone zużycie energii. Odkładają się także na półkach i na wypełnieniu kolumn destylacyjnych, i powodują skrócenie okresu czasu, w którym instalacja destylacji pracuje w sposób ciągły i niezakłócony. Produkty polimeryzacji obecne są też we frakcjach węglowodorowych odbieranych z procesu destylacji i wpływają niekorzystnie na przebieg kolejnych procesów technologicznych, w których frakcje te poddawane są dalszej przeróbce. Inną wadą omawianego sposobu zagospodarowania oleju popirolitycznego jest to, że mieszając raz już wyodrębnioną frakcję węglowodorową jaką jest olej popirolityczny, z ropą naftową o bardzo szerokim zakresie wrzenia, i przeprowadzając ją razem z ropą przez cały proces destylacji, ponosi się dodatkowe koszty zwiększonego zużycia energii.

W polskim opisie patentowym nr 154112 przedstawiono sposób przerobu oleju popirolitycznego polegający na destylacyjnym wydzieleniu z oleju frakcji wrzącej do temperatury 240-280°C, a następnie na destylacyjnym rozdzieleniu otrzymanej frakcji na frakcję aromatyczną wrzącą do temperatury 180-210°C i na frakcję naftalenową o temperaturze wrzenia 190-230°C. Pozostałość podestylacyjną z pierwszej destylacji poddaje się ewentualnie dalszej przeróbce przez destylację .

Celem wynalazku jest opracowanie sposobu przerobu oleju popirolitycznego, który z jednej strony umożliwia otrzymanie wartościowego produktu, a z drugiej - eliminuje niedogodności i wady występujące w znanych sposobach przerobu oleju.

Sposób według wynalazku polega na tym, że olej popirolityczny poddaje się procesowi destylacji próżniowej, w którym to procesie olej rozdziela się na destylat o temperaturze początku wrzenia nie niższej niż 170°C i temperaturze końca wrzenia nie wyższej niż 340°C, który to zakres odpowiada zakresowi wrzenia komponentów oleju napędowego, i na pozostałość podestylacyjną, przy czym destylację prowadzi się w ten sposób, że do oparów destylatu odbieranego z kolumny destylacyjnej próżniowej podaje się w trakcie destylacji wysokoaromatyczną frakcję naftową. Wysokoaromatyczna frakcja ma zakres temperatur wrzenia leżący w zakresie temperatur wrzenia oleju napędowego i zawiera co najmniej 50% masowych węglowodorów aromatycznych. Jako wysokoaromatyczną frakcję podaje się do kolumny olej napędowy otrzymywany w procesie krakingu katalitycznego. Stosować można także frakcje pochodzące z innych źródeł, spełniające wymienione wyżej wymagania. Frakcję wysokoaromatyczną podaje się do oparów odbieranych z góry kolumny destylacyjnej w ilości co najmniej 10% masowych w stosunku do ilości destylatu odprowadzanego z układu destylacyjnego jako produkt. Na szczyt kolumny próżniowej podaje się w trakcie destylacji orosienie. Korzystnie orosieniem tym jest część skroplonego destylatu. Próżnię w kolumnie destylacyjnej utrzymuje się na takim poziomie, aby rozdział na wymieniony destylat i pozostałość następował przy temperaturze w dole kolumny nie wyżPL 208 835 B1 szej niż 250°C. Otrzymany destylat poddaje się następnie procesowi hydrorafinacji w celu usunięcia siarki i uwodornienia węglowodorów nienasyconych oraz wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych. Produkt hydrorafinacji stosuje się do komponowania olejów napędowych i niskosiarkowych olejów opałowych. Pozostałość podestylacyjna może być stosowana jako komponent niskosiarkowych ciężkich olejów opałowych.

Okazało się, że stosowanie sposobu według wynalazku umożliwia przerób oleju popirolitycznego do wartościowych produktów węglowodorowych, w procesie, w którym wyeliminowane zostały niedogodności wynikające ze specyficznego składu oleju, to jest obecności w nim znacznych ilości węglowodorów nienasyconych i skondensowanych węglowodorów aromatycznych, zwłaszcza naftalenu. Dzięki zastosowaniu destylacji próżniowej, komponenty oleju napędowego można z dobrą wydajnością wydzielić z oleju popirolitycznego utrzymując w dole kolumny temperaturę poniżej 250°C. W tych warunkach temperaturowych reakcje polimeryzacji węglowodorów nienasyconych, prowadzą ce do powstawania i osadzania się żywicowatych osadów w aparaturze technologicznej, zachodzą tylko w niewielkim stopniu, ale nastę puje intensywne osadzanie się zestalonego naftalenu w chłodnicy oparów destylatu odbieranych z góry kolumny destylacyjnej. To niekorzystne zjawisko, utrudniające wymianę ciepła i uniemożliwiające po jakimś czasie kontynuowanie procesu, nasila się szczególnie w przypadku wydzielania z oleju popirolitycznego frakcji oleju napędowego o temperaturze końca wrzenia poniżej 270°C. Okazało się, że podawanie na szczyt kolumny destylacyjnej wysokoaromatycznej frakcji naftowej nieoczekiwanie skutecznie eliminuje osadzanie się naftalenu w chłodnicy oparów. Ponadto okazało się, że podawanie wysokoaromatycznej frakcji naftowej - której część przedostaje się do kolumny wraz z orosieniem, którym jest część skroplonego destylatu - zapobiega także nieoczekiwanie skutecznie osadzaniu się w aparaturze technologicznej osadów będących produktem polimeryzacji. Reakcje polimeryzacji w procesie prowadzonym sposobem według wynalazku ulegają, jak napisano wyżej, zdecydowanemu ograniczeniu, ale nawet niewielkie ilości osadów odkładające się w aparaturze w dłuższym okresie czasu prowadzą do zakłóceń w przebiegu procesu, a następnie do wyłączenia instalacji w celu usunięcia nagromadzonych zanieczyszczeń. Dzięki stosowaniu sposobu według wynalazku instalacja przerobu oleju popirolitycznego pracuje w sposób stabilny, bez pogarszania się warunków pracy kolumny i warunków pracy aparatów wymiany ciepła.

Sposób według wynalazku przedstawiony jest bliżej w przykładach, w oparciu o rysunek, na którym przedstawiono schematycznie układ do przerobu oleju popirolitycznego.

P r z y k ł a d 1

Do kolumny destylacyjnej 1, o 20 półkach teoretycznych, wprowadza się w sposób ciągły strumień 2 oleju popirolitycznego w ilości 10 kg/h. Zakres wrzenia oleju popirolitycznego, oznaczony według destylacji normalnej, wynosi 190-419°C. W kolumnie utrzymuje się następujące parametry: temperatura szczytu wynosi 126°C, temperatura dołu wynosi 183°C, ciśnienie na szczycie wynosi 5 kPa. Ze szczytu kolumny odbiera się strumień 3 oparów destylatu, do którego dodaje się, jako strumień 4, 2 kg/h oleju napędowego pochodzącego z krakingu katalitycznego i zawierającego 56% masowych węglowodorów aromatycznych. Mieszaninę strumieni 3 i 4 schładza się w chłodnicy 5 i wprowadza do separatora 6, w którym następuje rozdział na fazę gazową i na fazę ciekłą. Fazę gazową odbieraną jako strumień 7 kieruje się do systemu wytwarzania próżni. Faza ciekła jest destylatem, którego zakres wrzenia według destylacji normalnej wynosi 189-280°C. Część tego destylatu, jako strumień 8, podaje się w ilości 1,2 kg/h na orosienie kolumny wprowadzając go na pierwszą półkę kolumny. Druga część destylatu, którą odprowadza się w ilości 5,4 kg/h jako strumień 9, jest produktem, który stosuje się do wytwarzania oleju napędowego lub lekkiego oleju opałowego. Z dołu kolumny 1 odbiera się strumień 10 pozostałości podestylacyjnej. Zakres wrzenia pozostałości podestylacyjnej oznaczony w destylacji normalnej wynosi 268-420°C. Ciepło potrzebne do procesu destylacji dostarcza się do kolumny zawracając do niej część pozostałości podestylacyjnej podgrzanej w wyparce 11 za pomocą pary wodnej lub innego nośnika ciepła. Pozostałość podestylacyjna, którą odbiera się jako strumień 12 w ilości 6,6 kg/h stosowana jest do wytwarzania ciężkich olejów opałowych

P r z y k ł a d 2

Proces przerobu oleju popirolitycznego prowadzi się jak w przykładzie 1, z tą różnicą, że w kolumnie destylacyjnej utrzymuje się wyższe temperatury. Temperatura szczytu wynosi 132°C, a temperatura dołu wynosi 201°C. W wyniku tak prowadzonego procesu otrzymuje się 7,8 kg/h destylatu o zakresie wrzenia 195-340°C, który to destylat odbiera się jako strumień 9, oraz otrzymuje się 4,2 kg/h pozostałości o zakresie wrzenia 300-440°C, którą to pozostałość odbiera się jako strumień 12.

Claims (7)

1. Sposób przerobu oleju popirolitycznego powstającego w procesie pirolizy olefinowej węglowodorów, na drodze destylacji, znamienny tym, że olej popirolityczny poddaje się procesowi destylacji próżniowej, w którym rozdziela się go na destylat o temperaturze początku wrzenia nie niższej niż 170°C i temperaturze końca wrzenia nie wyższej niż 340°C, i na pozostałość podestylacyjną, przy czym w trakcie destylacji do oparów destylatu odbieranego z góry kolumny próż niowej, przed ich schł odzeniem, podaje się wysokoaromatyczną frakcję naftową wrzącą w granicach destylacji oleju napędowego.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że wysokoaromatyczna frakcja naftowa zawiera co najmniej 50% masowych węglowodorów aromatycznych.

3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że wysokoaromatyczną frakcję naftową podaje się do oparów destylatu w ilości co najmniej 10% masowych w stosunku do ilości destylatu odprowadzanego z układu destylacyjnego jako produkt.

4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że część wykroplonego w wyniku schłodzenia destylatu podaje się na szczyt kolumny próżniowej jako orosienie.

5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako wysokoaromatyczną frakcję naftową podaje się olej napędowy otrzymywany w procesie krakingu katalitycznego.

6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że próżnię w kolumnie destylacyjnej utrzymuje się na takim poziomie, aby rozdział oleju popirolitycznego na wymieniony destylat i na pozostałość następował przy temperaturze w dole kolumny wynoszącej nie więcej niż 250°C.

7. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że otrzymany destylat poddaje się procesowi hydrorafinacji, a uzyskany hydrorafinat stosuje się do komponowania olejów napędowych lub niskosiarkowych olejów opałowych.