(54) Sposób uwodorniającej przeróbki destylatów ropy naftowej w złożu barbotowanym

Transkrypt

1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1 Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (2 1) Numer zgłoszenia; (22) Data zgłoszenia: (5 1) IntCl6 C10G 49/10 (54) Sposób uwodorniającej przeróbki destylatów ropy naftowej w złożu barbotowanym (30) Pierwszeństwo: ,US,07/ (73) Uprawniony z patentu: TEXACO DEVELOPMENT CORPORA- TION, Nowy Jork, US (43) Zgłoszenie ogłoszono: BUP 11/94 (72) Twórcy wynalazku: Robert M. Steinberg, Houston, US Jacquelyn G Niccum, Houston, US John C. Strickland, Houston, US (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: WUP 07/97 (74) Pełnomocnik: Dehnel Zofia, POLSERVICE PL B1 (57) 1. Sposób uwodorniającej przeróbki destylatów ropy naftowej w zlozu barbotowanym, przez traktowanie destylowanego, węglowodorowego strum ienia zasilającego gazem zawierającym wodór w barbotowanym złożu stałych cząstek katalizatora w tem peraturze reakcyjnej 340 C do 510 C i Dod ciśnieniem reakcyjnym od 4,1 x 106 Pa do 2,1 x 107 Pa oraz rozdzielanie dla uzyskania gazu zawierającego nieprzereagowany wodór i ciekłego węglowodorowego wycieku z reaktora, znam ienny tym, ze (a) gaz zawierający wodór ogrzewa się do tem peratury od około 430 C do 540 C pod ciśnieniem od około 4,1 x 106 Pa do 2.1 x 10 Pa przez pierwszą wymianę ciepła z gazem zawierającym nieprzereagowany wodór oraz drugą wymianę ciepła w podgrzewaczu ogniowym, a następnie doprowadza gaz do złoza barbotowanego, (b) ogrzewa się ciekły węglowodorowy wyciek z reaktora i rozdziela n a frakcje, uzyskując co najmniej dwie frakcje zawierające lżejszy produkt poddany przeróbce uwodormającej oraz gorącą frakcję poddanej przeróbce uwod o rn ia ją c e j p o z o s ta ło śc i p o d e sty la c y jn e j, (c) destylowany węglowodorowy strum ień zasilający podgrzewa się do tem peratury strum ienia zasilającego od około 260 C do 320 C pod ciśnieniem od około 1,4x105 do 1,4 x 106 Pa przez wymianę ciepła z gorącą frakcją poddanej przeróbce uwodorniającej pozostałości podestylacyjnej, z wytworzeniem ochłodzonej frakcji pozostałości podestylacyjnej, po czym doprowadza się strum ień zasilający do złoza barbotowanego i (d) ochłodzoną frakcję pozostałości podestylacyjnej z etapu (c) doprowadza się do etapu ogrzewania (b) w ilości proporcjonalnej do różnicy między tem peraturą surowca zasilającego i w ybraną tem peraturą

2 Sposób uwodorniającej przeróbki destylatów ropy naftowej w złożu barbotowanym Zastrzeżenia patentowe 1. Sposób uwodorniającej przeróbki destylatów ropy naftowej w złozu barbotowanym, przez traktowanie destylowanego, węglowodorowego strumienia zasilającego gazem zawierającym wodór w barbotowanym złożu stałych cząstek katalizatora w temperaturze reakcyjnej 340 C do 510 C i pod ciśnieniem reakcyjnym od 4,1 x 106 Pa do 2,1 x 107 Pa oraz rozdzielanie dla uzyskania gazu zawierającego nieprzereagowany wodór i ciekłego węglowodorowego wycieku z reaktora, znamienny tym, że (a) gaz zawierający wodór ogrzewa się do temperatury od około 430 C do 540 C pod ciśnieniem od około 4,1 x 106 Pa do 2,1 x 107 Pa przez pierwszą wymianę ciepła z gazem zawierającym nieprzereagowany wodór oraz drugą wymianę ciepła w podgrzewaczu ogniowym, a następnie doprowadza gaz do złoża barbolowanego, (b) ogrzewa się ciekły węglowodorowy wyciek z r eaktora i rozdziela na frakcje, uzyskując co najmniej dwie frakcje zawierające lżejszy produkt poddany przeróbce uwodorniającej oraz gorącą frakcję poddanej przeróbce uwodorniającej pozostałości podestylacyjnej, (c) destylowany węglowodorowy strumień zasilający podgrzewa się do temperatury strumienia zasilającego od około 260 C do 320 C pod ciśnieniem od około 1,4 x 105 do 1,4 x 106 Pa przez wymianę ciepła z gorącą frakcją poddanej przeróbce uwodorniającej pozostałości podestylacyjnej, z wytworzeniem ochłodzonej frakcji pozostałości podestylacyjnej, po czym doprowadza się strumień zasilający do złoża barbotowanego i (d) ochłodzoną frakcję pozostałości podestylacyjnej z etapu (c) doprowadza się do etapu ogrzewania (b) w ilości proporcjonalnej do różnicy między temperaturą surowca zasilającego i wybraną temperaturą. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, ze w etapie (c) pełne ogrzewanie destylowanego węglowodorowego strumienia zasilającego przeprowadza się pod ciśnieniem od 1,4 x 105 Pa do 1,4 x 106 Pa. 3. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że w etapie (c) pełne ogrzewanie destylowanego węglowodorowego strumienia zasilającego przeprowadza się pod ciśnieniem od 1,4 x 105 Pa do 3,4 x 105 Pa. 4. Sposób według zastrz. 1, albo 2, albo 3, znamienny tym, ze jako gorącą frakcję poddanej przeróbce uwodorniającej pozostałości podestylacyjnej stosuje się olej gazowy, próżniowy olej gazowy lub ich mieszaninę. 5. Sposób według zastrz. 1, albo 2, albo 3, znamienny tym, że jako poddawanym przeróbce uwodorniającej lżejszy produkt stosuje się benzynę, benzynę ciężką, naftę, olej napędowy lub ich mieszaninę. 6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się temperaturę reakcji 380 C do 400 C i ciśnienie reakcji 5,5 x 106 Pa do 8,3 x 106 Pa. 7. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się temperaturę reakcji 400 C do 440 C i ciśnienie reakcji 6,9 x 106 Pa do 1,4 x 107Pa. * * * Przedmiotem wynalazku jest sposób uwodorniającej przeróbki destylatów ropy naftowej w złożu barbotowanym, w reaktorze wyposażonym w takie złoże. Przeróbka uwodorniająca stosowana jest w rafineriach ropy do uwodorniania surowców ropopochodnych. W odorowanie prowadzi do usunięcia siarki, azotu, metali i innych niepożądanych zanieczyszczeń z surowca. Uwodornianie wysyca również związki olefinowe i aromatyczne, czyniąc surowiec bardziej odpornym na degradację termiczną, a także utrwalając jego

3 zabarwienie. Przeróbkę uwodorniającą w bardziej ostrych warunkach stosuje się zarówno do uwodorniania surowców, jak spowodowania łagodnego hydrokrakingu. Przeróbkę uwodorniającą przeprowadza się zazwyczaj w złozu z wypełnieniem katalizatorowym. Do typowych katalizatorów przeróbki uwodorniającej należą takie, jak metal Grupy VI lub metal Grupy VIII, takie jak nikiel, kobalt lub molibden na nośniku z porowatej substancji stałej. Szerokie zastosowanie przemysłowe w przemyśle do tego celu posiada kobalt-molibden i nikiel-moloibden na nośniku z tlenku glinowego. Reakcję przeróbki uwodorniającej prowadzi się pod ciśnieniem cząstkowym wodoru 6,9 x 105 Pa do 2,1 x 107 Pa i w temperaturze 200 C do 450 C. Urządzenie do obróbki uwodorniającej ze złożem nieruchomym obejmuje typowo pompę wsadową, sprężarkę wodoru uzupełniającego, wymienniki ciepła: surowiec doprowadzany do przeróbki/wyciek i wodór/wyciek, podgrzewacz wsadu, jeden lub więcej reaktorów, separatory produktu, sprężarkę wodoru obiegowego oraz urządzenie do frakcjonowania produktów. Postęp w aktualnym stanie rozwoju przeróbki uwodorniającej w złożu z wypełnieniem, opisany jest w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 5,039,396. Sposób oparty na zastosowaniu złoża barbotowanego polega na przepuszczaniu współbieżnie przepływających strumieni cieczy lub zawiesin ciał stałych i cieczy w kierunku ku górze, przez wydłużone w kierunku pionowym naczynie cylindryczne zawierające złoże katalizatora. Katalizator w złożu utrzymywany jest w bezładnym ruchu w cieczy i posiada całkowitą objętość rozproszoną w cieczy większą od objętości katalizatora w stanie nieruchomym. Technologia ta była stosowana w skali przemysłowej do podnoszenia jakości ciężkich węglowodorów ciekłych lub konwersji węgla na oleje syntetyczne. Proces ten jest ogólnie opisany w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr RE 25,770 przytoczonym tutaj w charakterze materiału porównawczego. Mieszaninę ciekłego węglowodoru i wodoru przepuszcza się w kierunku do góry przez złoze z cząstek katalizatora, z taką prędkością, że cząstki są wprawiane w chaotyczny ruch, gdy ciecz i gaz przepływają ku górze przez złoże. Chaotyczny ruch katalizatora kontrolowany jest przepływem cieczy obiegowej tak, że w stanie ustalonym, masa katalizatora nie wznosi się powyżej określonego poziomu w reaktorze. Pary przepływające razem z cieczą poddawaną uwodornianiu usuwane są w górnej części reaktora. Proces oparty na stosowaniu złoża barbotowanego nadaje się, jak stwierdzono, do hydrokrakowania frakcji węglowodorów otrzymywanych przez destylację ropy naftowej. Opis patentowy Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 5,108,580 omawia złoże barbotowane do hydrokrakowama frakcji ciężkiego próżniowego oleju napędowego. Ta frakcja destylatu jest zawracana do w ygaszenia między wyposażonym w barbotowane złoże urządzeniem hydrokrakingowym i urządzeniem do katalitycznego krakowania cieczy, FCC. Strumień zasilający w postaci destylowanego węglowodoru jest poddawany sposobem ciągłym przeróbce uwodorniającej przy pomocy gazu zawierającego wodór, w naczyniu reaktora zawierającym barbotowane złoze stałych cząstek katalizatora. Reakcję katalitycznej obróbki uwodorniającej prowadzi się w temperaturze reakcji 340 C do 510 C i podciśnieniem 4,1 x 106 PA do 2,1 x 107 Pa i prowadzi ona do wytworzenia wycieku reakcyjnego, który rozdziela się, otrzymując gaz zawierający nieprzereagowany wodór i wyciek z reaktora w postaci ciekłego węglowodoru. Strumień zasilający destylowanego węglowodoru podgrzewa się do temperatury strumienia zasilającego około 260 C do 320 C, pod ciśnieniem około 1.4 x 105 Pa do 1,4 x 106 Pa przy pomocy wymiany ciepła i wprowadza do reaktora. Wyciek z reaktora jest rozdzielany dla uzyskania gazu zawierającego nieprzereagowany wodór i wycieku z reaktora w postaci ciekłego węglowodoru. Ciekły węglowodorowy wyciek reaktorowy jest podgrzewany do swej temperatury wrzenia lub wyższej, w podgrzewaczu frakcjonującym i rozdzielany na frakcje, z wytworzeniem co najmniej dwóch frakcji, zawierających produkt obróbki uwodorniające, na przykład destylat niskowrzący oraz frakcję gorącej pozostałości podestylacyjnej, na przykład destylat ciężki. Frakcję gorącej pozostałości podestylacyjnej ochładza się przez wymianę cieplną z zasilającym strumieniem węglowodoru destylowanego. Część tej ochłodzonej frakcji pozostałości

4 podestylacyjnej zawracana jest do podgrzewacza frakcjonującego, w ilości proporcjonalnej do różnicy między temperaturą strumienia zasilającego i wybraną wielkością wodzącą temperatury. Gaz zawierający wodór poddawany jest dwóm etapom podgizewania i wpiowadzany do reaktora. Pierwszym etapem jest wymiana ciepła z gazem zawierającym nieprzereagowany wodór. Drugi etap stanowi ogrzewanie w podgrzewaczu z ogrzewaniem ogniowym do temperatury 430 C do 540 C. Obydwa etapy realizowane są pod ciśnieniem około 4,1 x 106 Pa do 2,1 x 107 Pa. W rezultacie, gaz zawierający wodór ogrzewany jest przez wymianę cieplną pod wysokim ciśnieniem 4,1 x 106 Pa do 2,1 x 107 Pa, natomiast destylowany węglowodorowy strumień zasilający podgrzewany jest przez wymianę cieplną tylko pod umiarkowanym ciśnieniem od 1,4 x 105 Pa do 3,4 x 105 Pa Proces jest więc zblokowany cieplnie między reakcją obróbki uwodorniającej i frakcjonowaniem ciekłego węglowodorowego wycieku z reaktora. Rysunek przedstawia schemat technologiczny przebiegu procesu realizowanego sposobem według wynalazku. Surowce zasilające dla procesu sąpochodnymi nieoczyszczonej ropy naftowej. Pochodzenie surowej ropy naftowej nie odgrywa krytycznej roli, jednakowoż, korzystnymi strumieniami zasilającymi są lekka arabska ropa naftowa, Arabian Light i pośrednia ropa naftowa z zachodniego Teksasu, West texas intermediate, dla przemysłu rafineryjnego ropy naftowej, ponieważ te gatunki ropy są raczej lekkie i posiadają stosunkowo małą lepkość, w porównaniu z innymi ropami naftowymi. Lepkość lekkiej ropy arabskiej wynosi w temperaturze 140 C około 1,0 mp s, przy ciężarze około 34,5 API. Inne pełne surowce ropy naftowej o cięzarze między około 33 API i 36 API są korzystne i są uważane za gatunek premium ze względu na ich mały ciężar. Ogólnie, korzystna jest ropa naftowa o cięzarze 30 API i mniejszym. Ropa naftowa o cięzarze 20 API i większym jest mniej korzystna, chociaż gatunki takie mogą być stosowane jako strumienie zasilające do wytwarzania pośrednich destylatów do realizacji sposobu według wynalazku. Surowa ropa poddawana jest destylacji frakcyjnej, we frakcjonujących wieżach destylacyjnych obejmujących piec rurowy do destylacji równowagowej oraz próżniowy piec rurowy z mniejszymi zespolonymi wieżami destylacyjnymi. Wytworzone frakcje obejmują zakres od najbardziej lotnych oparów węglowodorowych do najcięższej frakcji pozostałości po destylacji próżniowej, posiadającej temperaturę początku wrzenia około 590 C. Pośrednie między propanem i propylenem oraz frakcją ciężkiej pozostałości po destylacji próżniowej, wyznaczają liczbę frakcji pośrednich, które są w literaturze określane jako frakcje destylacyjne. Zakresy temperatury wrzenia każdej z tych frakcji destylacyjnych determinowane są przez konfigurację rafinerii i zapotrzebowanie na produkt. Te typowe frakcje destylacyjne obejmują benzynę, ciężką benzynę, naftę, olej napędowy, olej gazowy i próżniowy olej gazowy. Na załączonej figurze surowa ropa naftowa przepuszczana jest za pośrednictwem przewodu 5 do strefy frakcjonowania surowej ropy 10 i poddawana destylacji pod ciśnieniem atmosferycznym oraz w warunkach obniżonego ciśnienia, z wytworzeniem lekkich oparów węglowodorowych odprowadzanych przy pomocy przewodu 11, lekkich destylatów odprowadzanych przy pomocy przewodu 12, ciężkich destylatów odprowadzanych przy pomocy przewodu 13 oraz frakcji pozostałości po próżniowej destylacji odbieranej przez przewód 14. Opary lekkich węglowodorów obejmują metan, etan. etylen, propan i propylen. Lekkie destylaty obejmują benzynę, ciężką benzynę, naftę i olej napędowy. Ciężkie destylaty obejmują olej gazowy i próżniowy olej gazowy. Typowo, zakres temperatury wrzenia benzyny wynosi od -1,1 C do 182 C. Zakres wrzenia benzyny ciężkiej obejmuje 32,2 do 221 C. a nafty od 182 do 276 C. Paliwo do silników Diesela posiada zakres temperatury wrzenia od 182 do około 343 C do 360 C. Punkt końcowy oleju napędowego wynosi 343 C w Stanach Zjednoczonych Ameryki i 360 C w Europie. Temperatura początku wrzenia oleju gazowego wynosi od około 343 do 360 C, a punkt końcowy około 426 C. Punkt końcowy dla oleju gazowego dobierany jest pod kątem ekonomiki procesu i zapotrzebowania na produkt i zawiera się zwykle w zakresie 398 do 426 C, przy czym najbardziej typowy zakres obejmuje temperaturę od 398 C do 412 C. Temperatura początku wrzenia próżniowego oleju gazowego wynosi 398 C do 426 C, a punkt końcowy od 510 C do 593 C. Punkt końcowy

5 definiowany jest przez rozkład składnika węglowodorowego we frakcji, zgodnie z oznaczeniem opartym na destylacji według ASTM D-86 lub ASTM D Benzyna, ciężka benzyna, nafta i c z ę ś ć o l e j u n a p ę d o w e g o s t o s o w a n e s ą w c h a r a k t e r z e p a l i w a c i e k ł e g o. C z ę ś ć z ł o ż o n ą z o l e j u gazowego i próżniowego oleju gazowego poddaje się fluidyzacyjnemu krakowaniu kontraktowemu, FCC, albo innym procesom rafinacji dla zwiększenia jej wartości, albo miesza się z lżejszymi frakcjami, przeznaczając te mieszanki do użytku w charakterze paliwa ciekłego Zakresy temperatury wrzenia frakcji destylatów węglowodorowych są zmienne. Na przykład, temperatura początku wrzenia i rozkład zakresu temperatury wrzenia benzyny są przedmiotem przepisów państwowych. Również, punkt końcowy próżniowego oleju gazowego zależny jest od rozkładu składników w surowej ropie naftowej, z którego jest on wytwarzany. Temperatura początku wrzenia i punkt końcowy frakcji destylatów nie posiadają krytycznego znaczenia w aspekcie wynalazku. Sposób według wynalazku nadaje się do węglowodorowych frakcji destylatów, które odparowywują przy poddawaniu ich destylacji próżniowej w piecu rurowym do destylacji równowagowej i są następnie odzyskiwane jako frakcje odbierane ze szczytu lub frakcje boczne, stanowiące ciecze po obniżeniu temperatury i ciśnienia do wartości atmosferycznych. Specyficznie me objęte zakresem wynalazku są frakcje węglowodorowe określane jako pozostałość. Termin pozostałość obejmuje pozostałość podestylacyjną po destylacji atmosferycznej ropy naftowej, pozostałość po próżniowej destylacji, pozostałość po odasfaltowamu, pozostałości oleju łupkowego, wyciągi piasków bitumicznych, bitum, pozostałości węglowodorowe oraz mieszaniny zawierające te reszty, określane na rysunku łącznie jako frakcja pozostałości po destylacji próżniowej, odbierana z frakcji ropy naftowej ze strefy 10 frakcjonowania ropy za pośrednictwem przewodu 14. Typowym jest rozwiązanie polegające na tym, że frakcje destylatów węglowodorowych przepuszczane są najpierw poprzez przewód 19, indywidualnie lub w częściowo rozdzielonej mieszaninie do pojemności zbiornika, pokazanej na figurze zbiorczo jako zbiornik 20. Na przykład, benzyna, ciężka benzyna, nafta i olej napędowy mogą być zbierane indywidualnie do oddzielnych zbiorników. Mieszanina ciężkich destylatów oleju gazowego i próżniowego oleju gazowego może być zbierana do jednej cysterny. Te trakcje destylatów węglowodorowych poddawane są przeróbce uwodorniającej w reaktorze ze złozem barbotowanym, w celu obniżenia zawartości siarki, azotu, metali i stopnia nienasycenia tych frakcji. Warunki katalitycznej przeróbki uwodorniającej obejmują temperaturę od 340 C do 510 C, ciśnienie cząstkowe wodoru od 4,1 x 106 Pa do 2,1 x 107 PA i szybkość objętościową przepływu cieczy przez reaktor w ciągu godziny, LHSV, w zakresie od 0,25 do 3,0. Strumień zasilający destylatu węglowodorowego jest odbierany w temperaturze otoczeń i a ze zbiornika 20 poprzez przewód 21 i przepuszczany poprzez pompę podawania strumienia zasilającego 30, przewód 31. wymienniki ciepła strumień zasilający/pozostałość podestylacyjna 40a, 40b, 40c i przewód 41 do bębna wyrównawczego 50. Pompa 30 podwyższa ciśnienie strumienia zasilającego od około 1,0 x 10 Pa do około 1,4 x 105 Pa do 1,4 x 106Pa, korzystnie 1,4 x 105 Pa do 3,4 x 105Pa. W wymiennikach ciepła strumień zasilający/pozostałość podestylacyjna 40a, 40b i 40c temperatura strumienia zasilającego destylatu węglow-odorowego podwyższana jest od około 38 C do 200 C, do temperatury od około 260 C do 315 C, według pomiaru przeprowadzanego przy pomocy czujnika temperatury, wskaźnika i regulatora 45a. Dokonuje się tego przez przepuszczanie surowca zasilającego przez rurę wewnątrz płaszczowo-rurowych wymienników ciepła strumień zasilający/pozostałość podestylacyjna 40a. 40b i 40c. Po stronie płaszcza wymienników ciepła znajduje się gorąca frakcja pozostałości podestylacyjnej, o temperaturze od 340 C do 430 C, co jest dokładniej omówione w dalszych wywodach. Przenikanie ciepła z gorącej frakcji pozostałości po destylacji oleju gazowego ogrzewa strumień zasilający do żądanej temperatury. Pompa 53 odbiera gorący strumień zasilający za pośrednictwem przewodu 51 z bębna wyrównawczego 50 i podwyższa ciśnienie do co najmniej 4.1 x 106 Pa do 21 x 107 Pa stanowiących wartość ciśnienia wymaganą dla wejścia gorącego strumienia zasilającego do naczynia reaktora 80. Gorący, sprężony strumień zasilający może być wprowadzany do naczynia

6 reaktora 80 dwoma drogami. Za pośrednictwem korzystnej pierwszej drogi; surowiec zasilający przepływa przez przewód 54, przewód 55 i przewód 56 do naczynia reaktora 80. Drugą drogą, strumień zasilający przepływa przez przewód 54, przewód 57. wymiennik ciepłą 60b, przewód 58, przewód 71 oraz przewód 56 do naczynia reaktora 80. Przy przepływie tą drugą drogą, dodatkowe ciepło dodawane jest do strumienia zasilającego przez wymianę ciepła z gorącym gazem zawierającym nieprzereagowany wodór z naczynia reaktora 80 Gaz zawierający nieprzereagowany wodór wtryskuje się do strumienia zasilającego przewodem 61 w takiej ilości, aby wyeliminować powstawanie koksu na powierzchni rury posiadającej temperaturę od około 260 C do 340 C. Ta druga droga jest mniej korzystna, ponieważ strona płaszcza wymiennika ciepła 60b znajduje się pod wysokim ciśnieniem, zredukowanym z ciśnienia w naczyniu reaktora 80. Gaz zawierający wodór zawiera co najmniej 70% objętościowych wodoru, korzystnie co najmniej 85% objętościowych wodoru. Gaz zawierający wodór wchodzi do procesu za pośrednictwem przewodu 59 w temperaturze od pokojowej do około 90 C i pod ciśnieniem od co najmniej 4,1 x 106 Pa do 2.1 x 107 Pa dostarczany przez przeznaczony do tego celu kompresor wodoru, nie pokazany na rysunku. Gaz zawierający wodór przechodzi przez wymienniki ciepła 60a i 60c, gdzie temperatura jest podwyzszana od temperatury otoczenia do temperatury na wlocie do pieca zawartej w zakresie od 290 C do 430 C, przez wymianę ciepła z gorącym gazem zawierającym nieprzereagowany wodór. Ogrzany gaz zawierający wodór odbierany jest z wymiennika ciepła 60c za pośrednictwem przewodu 6 2 i przepuszczany przez rury pieca w piecu 70 z ogrzewaniem ogniowym, gdzie możliwe jest dodawanie większej energii cieplnej w celu podwyższenia temperatury do wartości temperatury na wylocie z pieca, w zakresie od 430 C do 540 C. Ciepło w piecu z ogrzewaniem ogniowym 70 dostarczane jest przez spalanie paliwa olejowego lub gazowego, takiego jak butan, propan, lub mieszanina lekkich węglowodorów paliwa gazowego. Gorący, wysokoprężny gaz jest przepuszczany, za pośrednictwem przewodu 71 i przewodu 56 do naczynia reaktora 80. Naczynie reaktora 80 zawiera barbotowane złoże ze szczególnego katalizatora przeróbki uwodorniającej w warunkach reakcji przeróbki uwodorniającej. Warunki reakcji przeróbki uwodorniającej obejmują temperaturę od 340 C do 510 C, ciśnienie cząstkowe wodoru od 4,1 x 106 Pa do 2,1 x 107 Pa oraz szybkość objętościową przepływu cieczy przez reaktor w ciągu godziny, LHSV, w zakresie od 0,25 do 3,0 objętości surowca zasilającego/godzinę/objętość reaktora. Przeróbka uwodorniająca obejmuje zarówno poddawanie działaniu wodoru, jak i łagodne hydrokrakowame. Poddawanie działaniu wodoru korzystnie jest przeprowadzać w temperaturze 380 C do 400 C i pod ciśnieniem reakcyjnym od 5,5 x 106 Pa do 8,3 x 106 Pa. Łagodne hydrokrakowanie korzystnie przeprowadza się w temperaturze od 400 C do 440 C i pod ciśnieniem reakcyjnym od 6,9 x 106 Pa do 1,4 x 107 Pa. Korzystny katalizator do przeróbki uwodorniającej w złozu barbotowanym zawiera aktywne metale, na przykład sole Grupy VIB i sole Grupy VIIIB na nośniku z tlenku glinowego o wielkości ziaren od 0,246 do 0,053 mm, posiadającym średnią średnicę porów w zakresie od 8 do 12 nm i co najmniej 50% porów posiadających średnicę porów w zakresie 6,5 do 15 nm Alternatywnie, można stosować katalizator w postaci wyrobów wyciskanych lub kulek o średnicy od 0,6 do 0,08 cm. Sole Grupy VIB obejmują sole molibdenu lub sole wolframu wybrane spośród grupy złożonej z tlenku molibdenu, siarczku molibdenu, tlenku wolframu, siarczku wolframu i ich mieszanin. Sole Grupy VIIIB obejmują sól niklu lub kobaltu, wybraną spośród grupy składającej się z tlenku niklawego, tlenku kobaltawego, siarczku mklawego, siarczku kobaltawego i ich mieszanin. Korzystnymi kombinacjami soli aktywnych metali są dostępne w handlu kombinacje tlenek niklawy-tlenek molibdenu i tlenek kobaltawy-tlenek molibdenu na nośniku z tlenku glinowego. Wyciek z reaktora stanowiący fazę mieszaną odbierany jest u szczytu naczynia reaktora 80 i przepuszczany za pośrednictwem przewodu 82 do szeregu gorących i zimnych, wysoko-1 niskociśnieniowych separatorów równowagowych, pokazanych tutaj przykładowo jako wysokociśnieniowy separator 90 i niskociśnieniowy separator 100.

7 Wyciek z reaktora stanowiący fazę mieszaną jest rozdzielany w separatorze wysokociśnieniowym 90 na gaz zawierający'nieprzereagowany wodór odprowadzany przy pomocy przewodu 91 i ciekły węglowodorowy wyciek z reaktora odprowadzany przez przewód 95. Ciśnienie i temperatura rozdzielania równowagowego w separatorze wysokociśnieniowym 90 są takie same jak w naczyniu reaktora 80. Gaz zawierający nieprzereagowany wodór jest przepuszczany poprzez przewód 91 do wymienników ciepła 60c, 60b i 60a gdzie, tak jak to opisano powyżej, ciepło jest usuwane przez wymianę ciepła z gazem zawierającym wodór i ewentualnie z zasilającym strumieniem destylatu węglowodorowego. Gaz zawierający nieprzereagowany wodór jest następnie przepuszczany przewodem 92 do jednego lub dwóch wysokociśnieniowych bębnów wyrównawczych (nie pokazanych na rysunku), w temperaturze od 260 C do 38 C, dla spowodowania dodatkowego rozdzielania. Ciecze otrzymywane w wyniku tego rozdzielania wprowadzane są do kolumny frakcjonującej 120. Ciekły wyciek węglowodorowy jest przepuszczany przewodem 95 i przewodem 96 do separatora niskociśnieniowego 100, gdzie jest on łączony z zawróconym do obiegu, ostudzonym strumieniem oleju gazowego za pośrednictwem przewodu 129. W separatorze niskociśnieniowym 100 usunięta zostaje reszta pozostałego wodoru i lekkich węglowodorów za pomocą oddzielania równowagowego, w warunkach procesu rozdzielania równowagowego obejmujących temperaturę od 320 C do 400 C i ciśnienie od 2,1 x 105 Pa do 1,4 x 106Pa. Opary odciągane są przewodem 102. Węglowodór ciekły odprowadzany jest przewodem 104. Ciekły węglowodór w przewodzie 104 doprowadzany jest do pieca ogrzewanego ogniowo 110, gdzie węglowodór ogrzewany jest do swej temperatury wrzenia, około 320 C, lub wyższej, na przykład 340 C do 430 C, i doprowadzany do kolumny frakcjonującej 120. W kolumnie frakcjonującej 120 węglowodór jest rozdzielany na swe części składowe, takie jak lżejsze destylaty, na przykład benzyna, ciężka benzyna odprowadzane przez przewód 121 i lekkie pośrednie destylaty, na przykład nafta, olej napędowy, przez przewód 122. Produkt będący pozostałością podestylacyjną jest frakcją ciężkiego destylatu, na przykład olej gazowy oraz próżniowy olej gazowy, odbierane jako gorąca frakcja pozostałości podestylacyjnej odbierana przez przewód 123. Ta gorąca frakcja pozostałości podestylacyjnej przepuszczana jest przez wymienniki ciepła strumień zasilający/pozostałość podestylacyjna 40c, 40b i 40a, gdzie ciepło jest odbierane przez wymianę ciepła ze strumieniem zasilającym o temperaturze otoczenia, przepływającym przez przewód 31. Poddana przeróbce uwodorniającej frakcja ciężkiego destylatu odbierana jest z procesu przy pomocy przewodu 125. Istotną rolę dla realizacji procesu stanowi to, aby gorąca frakcja pozostałości podestylacyjnej przepływająca rurą 123 zawierała dość ciepła, dla podniesienia temperatury strumienia zasilającego przepływającego w przewodach 31 i 41 do wartości w zakresie od 260 C do 320 C. Ciepło jest dostarczane do tej frakcji w piecu ogrzewanym ogniowo 110. Temperatura jest ograniczana przez równowagę między parą i cieczą oraz przez kraking termiczny prowadzący do wytwarzania koksu w temperaturze przekraczającej wartości od 400 C do 430 C w ogrzewanym ogniowo piecu 110 i kolumnie frakcjonującej 120. Stwierdzono, że dodatkowe ciepło jest udostępniane w wymiennikach strumień zasilający/pozostałość podestylacyjna 40a, 40b i 40c przez zwiększenie objętości przepływającej gorącej frakcji pozostałości podestylacyjnej. Można tego dokonywać przez zawracanie do obiegu części ostudzonej frakcji pozostałości podestylacyjnej za pośrednictwem przewodu 128, przewodu 129 i przewodu 96 do separatora niskociśnieniowego 100. Ilość zawracana do obiegu regulowana jest przy pomocy zaworu regulacyjnego 45b współdziałającego z czujnikiem temperatury, wskaźnikiem i regulatorem 45a. Regulator temperatury 45a przekazuje sygnał do zaworu regulacyjnego 45b, proporcjonalny do różnicy między temperaturą strumienia zasilającego i wybraną temperaturą w żądanym zakresie od 260 C do 320 C. Jest oczywistym, że ogrzewanie pieca 110 może być nastawiane w taki sposób, że surowiec zasilający podgrzewany jest do żądanej temperatury na wlocie reaktora w wymiennikach ciepła strumień zasilający/pozostałość podestylacyjna i można dzięki temu zapobiegać wysokociśnieniowej wymianie ciepłą w wymienniku ciepła 60b.

8 Przykład. Zarówno urządzenie do prowadzenia obróbki uwodorniającej wyposażone w złoże stacjonarne, jak i urządzenie do przeprowadzania obróbki uwodorniającej wyposażone w złoże baibotowane według wynalazku zaprojektowane są na przerób strumienia zasilającego próżniowego oleju gazowego w ilości 8,7 x 106 litrów dziennie. Proces uwodorniania w złożu barbotowanym zaprojektowany jest na minimalną wymianę ciepła strumienia zasilającego pod wysokim ciśnieniem. Różnica w obciążeniu cieplnym i związanymi z tym wymiarami sprzętu dla dwóch rozwiązań przedstawiona jest przez porównanie w tabeli. Tabela Złoże s t a - cjonarne Złoże b arb o - towane j W ielkość wsadu, b a ry łe k /d z ie ń P iec opalany 70, O bciążenie p ro jek to w e, J : 75,54x ,82x1015 O bciąż.norm alne, J : 61,34x , 11x W ymienniki c ie p ła 60 a, 60b, 60c P o trzeb n e p ła s z c z e 11 3 Pole p ow ierzchni, m Ogrzewacz F ra k c jo n a to ra Wsadu 110 O bciążenie p ro jek to w e, J : 66 x x1015 O bciąż, norm alae, J : 54,64x1015 8,22x1015 Wymienniki c ie p ła 4 0 a,4 0 b, 40c P otrzebne p ła s z c z a 9 7 P o le p o w ie rz ch n i, m W powyższej tabeli, 1baryłka, będąca międzynarodowąjednostką w handlu ropą naftową, równa jest 159 litrom. Dzięki powyższej wersji realizacji wynalazku, wyeliminowane zostało stosowanie 83% kosztownej, wykonanej ze stopu wysokoprocentowego, wysokociśnieniowej powierzchni wymiany ciepła, w porównaniu z aparaturą do przeróbki uwodorniającej wyposażoną w złoże stacjonarne. Przez realizację wynalazku wyeliminowane zostało 79% ciepła dodawanego przez opalanie paliwem gazowym. Jakkolwiek opisane zostały specyficzne wersje realizacji wynalazku, to jest oczywiście; zrozumiałym, że wynalazek nie jest do nich ograniczony, ponieważ możliwe jest dokonywanie wielu modyfikacji, toteż wszelkie takie zmiany zgodne z istotą i objęte zakresem wynalazkuujęte są w załączonych zastrzeżeniach patentowych.

9

10 Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 2,00 zł