PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE19735935C2 09.09.1999
Titel Verfahren zur Herstellung eines Kohlenwasserstoffs als Heizstoff
Anmelder Bayernoil Raffineriegesellschaft mbH, 85088 Vohburg, DE
Erfinder Kossol, Rainer, 85055 Ingolstadt, DE
Vertreter Neubauer Liebl, 85051 Ingolstadt
DE-Anmeldedatum 19.08.1997
DE-Aktenzeichen 19735935
Offenlegungstag 25.02.1999
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 09.09.1999
Veröffentlichungstag im Patentblatt 09.09.1999
IPC-Hauptklasse C10G 55/02
IPC-Nebenklasse C10G 9/00   C10G 11/16   C10G 7/06   C10L 1/16   C10L 1/32   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Kohlenwasserstoffs als Heizstoff nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

In Raffinerieprozessen wird Rohöl zunächst einer Destillation in einer atmosphärischen Destillationsanlage unterworfen. Die dort anfallenden Destillate werden in nachfolgenden Raffinerieanlagenkomponenten weiter aufbereitet und z. B. zu Flüssiggas und/oder Normal- und Superbenzin weiterverarbeitet. Die in der atmosphärischen Destillationsanlage anfallenden Bodenprodukte werden dagegen als atmosphärischer Rückstand zur Weiterverarbeitung z. B. einer Vakuumdestillationsanlage zugeführt. Die in der Vakuumdestillationsanlage gewonnenen Destillate werden z. B. nachfolgenden Crackanlagen zugeführt und/oder zu Basisölen weiterverarbeitet. Das Vakuumrückstand bezeichnete Bodenprodukt aus der Vakuumdestillationsanlage findet z. B. als Bitumen ggf. in weiterverarbeitetem Zustand Verwendung.

Dieser Vakuumrückstand erfüllt in der Regel aber auch die in § 1 Abs. 2 Nr. 2 Mineralölsteuerverordnung (MinöStV) vorgegebenen Qualitätsmerkmale für Heizstoffe, die nicht als Mineralöl im Sinne der Mineralölsteuerverodnung gelten und daher steuerbefreit sind. Diese Qualitätsmerkmale sind:

  • a) Erstarrungspunkt nach ASTM D 938 größer als 30°C,
  • b) Dichte bei 70°C größer als 0,942 kg/l,
  • c) Nadelpenetration nach ASTM D 5 unter 400 bei 25°C,
wobei ASTM jeweils eine Standardmeßmethode der American Society for Testing and Materials bezeichnet.

Als Heizstoff für den Einsatz in z. B. Heizkraftwerken von Stromerzeugungsunternehmen ist dieser Vakuumrückstand aber insofern nicht geeignet, da deren Heizstofflagerbehälter in der Regel nur für eine Lagertemperatur bis max. 100°C ausgelegt sind und die Viskosität des Vakuumrückstands bei 100°C so hoch ist, daß der Vakuumrückstand bei dieser niedrigen Temperatur nicht oder nur äußerst schlecht zu pumpen ist. Die Viskositätswerte des Vakuumrückstands liegen dabei weit über 800 cSt (SI-Einheit: 8.10-4 m2/s).

Temperaturen über 100°C zur Herabsetzung der Viskosität und damit zur Erhöhung der Fließ- und Pumpfähigkeit des Vakuumrückstands sind aus den eben genannten Gründen somit nicht möglich, so daß eine Verwendung des Vakuumrückstands aus der Vakuumdestillationsanlage als steuerbefreiter und damit preiswerter schwerer Heizstoff für z. B. Heizkraftwerke, der die Qualitätsmerkmale a, b und c der Mineralölsteuerverordnung erfüllt, nicht realisierbar ist.

Aus dem Orinokogebiet in Venezuela sind natürliche Ölvorkommen bekannt, die durch Zugabe von Wasser als sog. "Orimulsion" die o. g. Qualitätsmerkmale a, b und c der Mineralölsteuerverordnung erfüllen und zusätzlich als weiteres Qualitätsmerkmal bei 100°C eine Viskosität von kleiner als 800 cSt (SI-Einheit 8.10-4 m2/s) aufweisen. Diese "Orimulsion" ist somit bei 100°C pump- und lagerfähig und könnte damit auch in Heizkraftwerken als steuerbefreiter Heizstoff verwendet werden. Aufgrund des Vorkommens im südamerikanischen Orinokogebiet, müßte dieser Heizstoff für eine Verbrennung in Kraftwerken jedoch aufwendig importiert werden, was erhebliche Kosten verursachen würde. Eine großtechnische Herstellung eines entsprechenden Kohlenwasserstoffs in einer Raffinerie ist nicht bekannt.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen gattungsgemäßen Heizstoff im großindustriellen Maßstab in einer Raffinerie preiswert herzustellen, der als zusätzliches Qualitätsmerkmal in einem Temperaturbereich zwischen 90°C und 100°C pump- und lagerfähig ist.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Gemäß Anspruch 1 umfaßt ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Heizstoffes die folgenden Verfahrensschritte:

  • - Über 300°C siedende Kohlenwasserstoffe werden wenigstens einem Cracker zugeführt und dort einem Crackprozeß unterworfen,
  • - Rückstandsöl aus dem Crackprozeß wird vom Cracker einer Vakuumdestillationsanlage zugeführt und dort destilliert,
  • - Bei diesem Destillationsprozeß werden die leichten Produkte als Kopfdestillate und/oder Mitteldestillate abgeführt, wobei ein Bodenprodukt erhalten wird, daß die vorstehenden Qualitätsmerkmale a, b, c sowie das weitere Qualitätsmerkmal
    • a) Viskosität bei 100°C kleiner 800 cSt (SI-Einheit: 8 × 10-4 m2/s) aufweist, so daß das als Bodenprodukt erhaltene Heizstoff-Produkt bei 90°C bis 100°C pumpfähig und lagerfähig ist.

Mit diesem Verfahren wird somit ein Heizstoff-Produkt mit den Qualitätsmerkmalen a, b, c, und d großindustriell in einer Raffinerie künstlich herstellbar. Dieses Heizstoff-Produkt kann aufgrund dessen geringer Viskosität und daher dessen Pumpfähigkeit zwischen 90°C und 100°C zu einem Kraftwerk gepumpt und dort in den bis max. 100°C ausgelegten Lagerbehältern gelagert werden.

Im bekannten, normalen Raffineriebetrieb ist eine Crackanlage der Vakuumdestillationsanlage nachgeschaltet. Entgegen diesem Normalbetrieb wird beim erfindungsgemäßen Verfahren in unüblicher Weise gerade eine umgekehrte Reihenfolge gewählt und ist die Vakuumdestillationsanlage der wenigstens einen Crackanlage nachgeschaltet. Das Rückstandsöl aus der wenigstens einen Crackanlage wird dabei der Vakuumdestillationsanlage als Haupteinsatzprodukt zugeführt.

Wie sich durch praktische Versuche gezeigt hat, weist das Bodenprodukt der Vakuumdestillationsanlage als erfindungsgemäßes Heizstoff-Produkt bei einer derartigen erfindungsgemäßen Anlagenfahrweise in Abhängigkeit von der Zusammensetzung des eingesetzten Rückstandsöls zwar ebenfalls jeweils eine unterschiedliche Zusammensetzung auf, erfüllt jedoch auf jeden Fall immer die Qualitätsmerkmale a, b, c und d, so daß das Heizstoff- Produkt stets bei 90°C bis 100°C pump- und lagerfähig ist. Die Heizstoff- Produktausbeute variiert dabei je nach Einsatzqualität des eingesetzten Rohöls zwischen ca. 10 und 90 Gew.-% und hängt stark von den Rohölprovenienzen, Anlagenfahrweisen und Betriebsbedingungen der vorgeschalteten Prozeßanlagen ab.

Gemäß Anspruch 2 findet der Crackprozeß in einem katalytischen Cracker und/oder einem thermischen Cracker statt. Bei katalytischen Crackern werden die Einsatzstoffe, wie z. B. schwere Öle in Gegenwart eines Katalysators gecrackt, wodurch sich eine größere Ausbeute von Produkten mit besserer Qualität ergibt. Als katalytischer Cracker wird bevorzugt ein kontinuierlich arbeitender Fließbettkatalysator-Cracker mit Katalysatorumlauf als sog. Fluid Catalytic Cracking Unit (FCCU) verwendet. Als thermische Cracker werden z. B. Visbreaker zur Viskositätsverminderung der Einsatzprodukte verwendet. Ebenso können auch Combi-Cracker eingesetzt werden.

Nach Anspruch 3 werden Rückstandsöle aus unterschiedlichen Crackprozessen in Mischvariationen der Vakuumdestillationsanlage zugeführt. Bei der Verwendung von mehreren Crackern in einer Raffinerie können die jeweils anfallenden und für den Einsatz in eine Vakuumdestillationsanlage bestimmten Rückstandsöle somit auf beliebige Weise miteinander vermischt und der Vakuumdestillationsanlage zugeführt werden. Bestimmte Mischungsverhältnisse brauchen nicht berücksichtigt zu werden.

Nach Anspruch 4 wird das Rückstandsöl aus dem wenigstens einen Cracker vorgewärmt und nach dieser Vorwärmung über einen Wärmetauscher und/oder Ofen als Einsatzprodukt der Vakuumdestillationsanlage zugeführt. Durch diese Vorwärmung wird sichergestellt, daß das Rückstandsöl als Einsatzprodukt der Vakuumdestillationsanlage mit einer Temperatur zugeführt wird, die eine optimale Fraktionierung ermöglicht.

Nach Anspruch 5 liegt die Eintrittstemperatur als Transfertemperatur an der Vakuumkolonne der Vakuumdestillationsanlage zwischen 300°C und 420°C, bevorzugt zwischen 330°C und 400°C. Die Transfertemperatur an der Vakuumkolonne wird bestimmt durch die Qualität der Einsatzprodukte in Abhängigkeit von z. B. der Siedekurve, dem Viskositätsverlauf, dem Penetrationsverlauf und dem Dichteprofil sowie durch das sich einstellende Vakuum.

Nach Anspruch 6 wird die Vakuumkolonne der Vakuumdestillationsanlage mit einem absoluten Druck kleiner 0,1 bar (SI-Einheit: 1.104 Pa) betrieben. Dadurch ergibt sich eine optimale Fraktionierung der Einsatzprodukte.

Mit Anspruch 7 wird vorgeschlagen, daß bei Rückstandsprodukten mit erfaßten Qualitätsmerkmalen, die wesentlich zumindest über einem der Grenzwerte der Merkmale a und b und die wesentlich zumindest unter einem der Grenzwerte der Merkmale c und d liegen, Zublendungen von Rückstandsprodukten aus anderen Anlagenteilen soweit erfolgen sollen, daß in jedem Fall die Grenzwerte a, b, c und d zumindest gerade noch erfüllt sind. Da bei bestimmten Rückstandsölzusammensetzungen in der Vakuumdestillationsanlage als Bodenprodukt oftmals ein Heizstoff-Produkt erhalten wird, dessen Erstarrungspunkt entsprechend Qualitätsmerkmal a nach ASTM D 938 erheblich größer als 30°C und/oder dessen Dichte entsprechend Qualitätsmerkmal b bei 70°C erheblich größer als 0,942 kg/l und/oder dessen Nadelpenetration entsprechend Qualitätsmerkmal c nach ASTM D 5 erheblich unter 400 bei 25°C und/oder dessen Viskosität bei 100°C erheblich kleiner als 800 cSt (SI-Einheit: 8.10-4 m2/s) ist, kann durch Zublenden von Rückstandsprodukten aus anderen Anlagenteilen ein Heizstoff-Produkt hergestellt werden, das diese Grenzwerte a, b, c und d zumindest gerade noch erfüllt. Solche Zublendungen können z. B. von wenigstens einem Cracker, von einer atmosphärischen Destillationsanlage und ggf. als unmittelbarer Rückstand von einer im üblichen Verfahren betriebenen weiteren Vakuumdestillationsanlage kommen. Dies kann gleichzeitig auch der Entlastung anderer Anlagenteile in bestimmten Betriebssituationen dienen.

Nach Anspruch 8 werden die bei diesem Verfahren anfallenden Destillate der Vakuumdestillationsanlage als Blendkomponente für schweres Heizöl verwendet. Zudem können diese Destillate nach Anspruch 9 wenigstens einem Cracker zugeführt werden, z. B. einem katalytischen und/oder thermischen Cracker.

Anhand einer Zeichnung wird die Erfindung näher erläutert.

Die einzige Figur zeigt in schematischer Darstellung eine Vakuumdestillationsanlage 1, die einem Fließbettkatalysator-Cracker 2 und einem thermischen Cracker 3 nachgeschaltet ist. Dem Fließbettkatalysator-Cracker 2 und dem thermischen Cracker 3 werden jeweils über 300°C siedende Kohlenwasserstoffe 4, 5 zugeführt und dort einem Crackprozeß unterworfen.

Ein erster Rückstandsölteil 6 des im Fließbettkatalysator-Cracker 2 am Boden anfallenden Rückstandsöls wird mit einem ersten Rückstandsölteil 7 des im thermischen Cracker 3 am Boden anfallenden Rückstandöls zu einer Rückstandsölmischung 8 vermischt und in einem hier nicht dargestellten Wärmetauscher und/oder Ofen auf eine Eintrittstemperatur von 330°C bis 400°C vorgewärmt. Anschließend wird die vorgewärmte Rückstandsölmischung 8 der Vakuumdestillationsanlage 1 zugeführt.

In der Vakuumdestillationsanlage 1 findet bei einem absoluten Unterdruck von kleiner als 0,1 bar (SI-Einheit: 1.104 Pa) eine Fraktionierung der Rückstandsölmischung 8 statt, wobei die dort anfallenden Kopfdestillate 9 und Mitteldestillate 10 innerhalb der Raffinerie einer Weiterverarbeitung zugeführt werden. Das in der Vakuumdestillationsanlage 1 am Boden anfallende Heizstoff-Produkt 11 weist folgende Qualitätsmerkmale auf:

  • a) Erstarrungspunkt nach ASTM D 938 größer 30°C
  • b) Dichte bei 70°C größer 0,942 kg/l
  • c) Nadelpenetration nach ASTM D 5 unter 400 bei 25°C
  • d) Viskosität bei 100°C kleiner 800 cSt.

Dieses Heizstoff-Produkt 11 ist bei 90°C bis 100°C pumpfähig und lagerfähig und wird als schwerer Heizstoff zu einem hier nicht dargestellten bis max. 100°C ausgelegten Lagerbehälter eines Heizkraftwerks gepumpt.

Bei Heizstoff-Produkten 11 als Rückstandsprodukte der Vakuumdestillationsanlage mit erfaßten Qualitätsmerkmalen, die wesentlich zumindest über einem der Grenzwerte gemäß der Merkmale a und b und die wesentlich zumindest unter einem der Grenzwerte gemäß der Merkmale c und d liegen, können Zublendungen von Rückstandsprodukten aus anderen Anlagenteilen erfolgen. Dies ist in der einzigen Figur beispielhaft mit einem zweiten Rückstandsölteil 12 des Fließbettkatalysator-Crackers 2, einem zweiten Rückstandsölteil 13 des thermischen Crackers 3, mit einem atmosphärischen Rückstand 14 aus der atmosphärischen Rohöldestillation und einem Vakuumrückstand 15 aus einer herkömmlichen Vakuumrohöldestillation gezeigt.


Anspruch[de]
  1. 1. Verfahren zur Herstellung eines Kohlenwasserstoffs als Heizstoff mit den Qualitätsmerkmalen
    1. a) Erstarrungspunkt nach ASTM D 938 größer 30°C
    2. b) Dichte bei 70°C größer 0,942 kg/l
    3. c) Nadelpenetration nach ASTM D 5 unter 400 bei 25°C
    gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:
    1. 1. Über 300°C siedende Kohlenwasserstoffe (4, 5) werden wenigstens einem Cracker (2, 3) zugeführt und dort einem Crackprozeß unterworfen,
    2. 2. Rückstandsöl (6, 7) aus dem Crackprozeß wird vom Cracker (2, 3) einer Vakuumdestillationsanlage (1) zugeführt und dort destilliert,
    3. 3. Bei diesem Destillationsprozeß werden die leichten Produkte als Kopfdestillate (9) und/oder Mitteldestillate (10) abgeführt, wobei ein Bodenprodukt (11) erhalten wird, das die vorstehenden Qualitätsmerkmale a, b, c sowie das weitere Qualitätsmerkmal
    4. 4. Viskosität bei 100°C kleiner 800 cSt (SI-Einheit: 8.10-4 m2/s) aufweist, so daß das als Bodenprodukt (11) erhaltene Heizstoff-Produkt bei 90°C bis 100°C pumpfähig und lagerfähig ist.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Crackprozeß in einem katalytischen Cracker (2) und/oder thermischen Cracker (3) stattfindet.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Rückstandsöle (6, 7) aus unterschiedlichen Crackprozessen in Mischvariationen (8) der Vakuumdestillationsanlage (1) zugeführt werden.
  4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückstandsöl (6, 7) aus dem wenigstens einen Cracker (2, 3) vorgewärmt wird und nach dieser Vorwärmung über einen Wärmetauscher und/oder Ofen als Einsatzprodukt der Vakuumdestillationsanlage (1) zugeführt wird.
  5. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Eintrittstemperatur als Transfertemperatur an der Vakuumkolonne der Vakuumdestillationsanlage (1) zwischen 300°C und 420°C, bevorzugt zwischen 330°C und 400°C liegt.
  6. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vakuumkolonne der Vakuumdestillationsanlage (1) mit einem absoluten Druck kleiner 0,1 bar (SI-Einheit: 1.104 Pa) betrieben wird.
  7. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei Rückstandsprodukten (11) der Vakuumdestillationsanlage (1) mit erfaßten Qualitätsmerkmalen, die wesentlich zumindest über einem der Grenzwerte gemäß der Merkmale a und b und die wesentlich zumindest unter einem der Grenzwerte gemäß der Merkmale c und d liegen, Zublendungen von Rückstandsprodukten (12, 13, 14, 15) aus anderen Anlagenteilen soweit erfolgen, daß in jedem Fall die Grenzwerte a, b, c, d zumindest gerade noch erfüllt sind.
  8. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Destillate (9, 10) als Blendkomponente für schweres Heizöl verwendet werden.
  9. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Destillate (9, 10) wenigstens einem Cracker (2, 3) zugeführt werden.






IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

  Patente PDF

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com