EE201700009A - Meetod põlevkiviõli raskfraktsiooni puhastamiseks tahketest lisanditest - Google Patents

Abstract

Leiutis on ette nähtud põlevkivi tahke soojuskandjaga töötlemisel saadud aurugaasisegu puhastamisel kasutatud põlevkiviõli raskfraktsiooni puhastamiseks selles puhastusprotsessis kogunenud tahketest osakestest. Selleks valmistatakse puhastamisele kuuluvast raskfraktsioonist, põlevkivibensiinist ja fenoolveest puhastatav segu, mida vajadusel töödeldaks flokulandiga ja mis seejärel lahutatakse tsentrifugaaldekanteris veefraktsiooniks, tahkeks fraktsiooniks ja orgaaniliseks fraktsiooniks. Veefraktsiooon juhitaks tagasi puhastatava segu valmistamise protsessi, tahke fraktsioon suunatakse pürolüüsi, orgaaniline fraktsioon lahutataks destillatsioonikolonnis põlevkivibensiiniks ja puhtaks põlevkiviõli raskfraktsiooniks.

Description

Tehnikavaldkond

Leiutis kuulub keemiatööstuse valdkonda ja on ette nähtud põlevkiviõli raskfraktsiooni puhastamiseks selles olevatest tahketest lisanditest.

Tehnika tase

Põlevkivi töötlemisel reaktoris tahke soojuskandjaga tekkivas aurugaasisegus on olulisel määral tuha, poolkoksi ja põlevkivi tahkeid osakesi, millised enne aurugaasisegu suunamist destillatsioonikolonni tuleb aurugaasisegust eemaldada. Kuna aurugaasisegu puhastamisel tolmukambris ei ole võimalik neid osakesi täielikult aurugaasisegust eemaldada, siis teostatakse aurugaasisegu täiendav puhastamine märgpuhastussõlmes. Märgpuhastamiseks pihustatakse aurugaasisegusse põlevkiviõli raskfraktsiooni ja kerge-keskfraktsiooni segu, puhastamise käigus kerge-keskfraktsioon aurustub ja väljub sealt koos puhastatud aurugaasiseguga, raskfraktsioon aga seob endaga aurugaasisegus olnud tahked osakesed ja väljutatakse märgpuhastussõlmest. See juba tahkeid osakesi sisaldav raskfraktsioon jahutatakse, segatakse viskoossuse vähendamiseks kerge-keskfraktstooniga ja selliselt saadud segu suunatakse uuesti märgpuhastussõlme aurugaasisegu puhastamiseks. Kuna toimub põlevkiviõli raskfraktsiooni korduvkasutamine, siis raskfraktsiooni tahkete osakeste sisaldus järjest suureneb ja teatud piiri saavutamisel seda aurugaasisegu puhastamiseks enam kasutada ei saa. Seetõttu eemaldatakse puhastusprotsessis perioodiliselt osa märgpuhastusseadmest väljuvast tahkeid osakesi sisaldavast raskfraktsioonist, mis suunatakse puhastamisele.

Tahkeid osakesi sisaldava raskfraktsiooni puhastamiseks on tehnika tasemes teada mitmeid lahendusi.

Tuntud meetod põlevkiviõli puhastamiseks tahketest lisanditest, mis näeb ette põlevkiviõli selitamist vastavates mahutites. Protsess on töömahukas ja aeganõudev, lisaks sellele võimaldab see teatud määral eraldada tahkeid lisandeid põlevkiviõli kesk-kergfraktsioonist, meetodi kasutamine tahkete lisandite eraldamiseks põlevkiviõli raskfraktsioonist küll toimib,

kuid ei anna aga olulist efekti (vt.

Tuntud on ka meetod põlevkiviõli puhastamiseks tahketest lisanditest tsentrifuugimisega, kuid ka see meetod ei anna piisavalt puhast põlevkiviõli, sealhulgas ka raskfraktsiooni, lisaks on protsess kavaga energiamahukas, (vt.

Põlevkiviõli puhastamiseks tahketest lisanditest on katsetatud ka filtreerimist, kuid rahuldavaid tulemusi saavutatud ei ole. Põlevkiviõli, esmajoones selle raskfraktsiooni suure viskoossuse tõttu, tekitab filterpindadele tiheda kihi, mis ummistab filtrid ja takistab edasist puhastusprotsessi, mistõttu tuntud filtreerimislahendused ei sobi üldse põlevkiviõli raskfraktsiooni puhastamiseks (vt.

Põlevkiviõli fraktsioonide puhastamiseks on ka välja töötatud meetod, mille kohaselt põlevkiviõli raskfraktsioonist, kerg-keskfraktsioonist ja põlevkivibensiinist valmistatakse puhastatav segu, millele järgneb tsükliline puhastusprotsess kuni segu vajaliku puhtuseastme saamiseni. Iga tsükli jooksul toimub kõigepealt segu filtreerimine kuni hetkeni, mil filtreerimise efektiivsus langeb alla nõutava, misjärel filter tühjendatakse puhastatavast segust ja filterelemendid puhastatakse. Sõltuvalt filterelementide pinnale sadestunud kihi paksusest need kas kuivatataks inertgaasiga ja seejärel eemaldatakse pneumolöökidega või siis paksema kihi korral teostatakse filterelementide pesemine põlevkivibensiiniga. Pärast filterelementide puhastamist järgneb analoogne puhastustsükkel (Eesti patent EE 05611 B1, patendiomanik VKG OIL AS).

Viimasena kirjeldatud meetodit on taotleja katsetanud ka põlevkivi tahke soojuskandjaga töötlemisel saadud ja aurugaasisegu märgpuhastamiseks kasutatud põlevkiviõli raskfraktsiooni puhastamiseks. Katsetused näitasid, et meetod osutub piisavalt efektiivseks ainult siis, kui tahkete osakeste osakaal puhastatavas raskfraktsioonis ei ületanud 1% selle massist. Kuna põlevkivi töötlemisel tahke soojuskandjaga saadud aurugaasisegus olevad tahked osakesed on väga väikesed ja aurugaasisegu puhastamisel kasutatud ja märgpuhastussõlmest puhastamiseks võetav raskfraktsioon sisaldab juba 10-13% tahkeid osakesi, siis sellise raskfraktsiooni puhastamine ülalnimetatud leiutises pakutud meetodil viis filterelementide kiirele ummistumisele ning osakeste väikeste mõõtmete tõttu filtripindadele sadestunud kihi kuivatamine inertgaasiga ja kuivatatud materjali eemaldamine pneumolöökidega ei võimaldanud piisavalt filterelemente puhastada.

Leiutise eesmärk ja olemus

Ülalesitatust lähtudes on käesoleva leiutise eesmärgiks esitada meetod põlevkiviõli raskfraktsiooni puhastamiseks tahketest lisanditest, mis tagaks raskfraktsiooni puhastusprotsessi suurema efektiivsuse võrreldes tuntud meetoditega olukordades, kus puhastamisele kuuluvas raskfraktsioonis on tahkete osakeste sisaldus kõrge, mille tüüpiliseks näiteks on põlevkivi tahke soojuskandjaga töötlemisel saadud aurugaasisegu märgpuhastamiseks kasutatud põlevkiviõli raskfraktsioon.

Püstitatud eesmärk saavutatakse tehnilise lahendusega, mille kohaselt:

puhastamisel kuuluvast raskfraktsioonist, põlevkivibensiinist ja fenoolveest valmistatakse puhastatav segu;

puhastatava segu omavaheline suhe on 1 mahuosa puhastatavat raskfraktsiooni, 1,0 - 2,0 mahuosa põlevkivibensiini ja 0,5 - 1,5 mahuosa fenoolvett;

eelpoolmärgitud komponendid segatakse kokku;

puhastatav segu viiakse temperatuurile 60 kuni 70° C;

puhastatav segu tsentrifuugitakse sellest kolme faasi eraldamiseks kolmefaasislises tsentrifugaaldekanteris (edaspidi - tsentrifugaaldekanter);

tsentrifugaaldekanterist väljunud vesi juhitakse tagasi puhastatava segu valmistamise protsessi;

tsentrifugaaldekanterist väljunud tahke faas suunatakse pürolüüsi protsessi;

tsentrifugaaldekanterist väljunud orgaaniline faas suunatakse destillatsioonikolonni sellest põlevkivibensiini ja puhta raskfraktsiooni lahutamiseks;

destillatsioonikolonnis eraldatud puhas raskfraktsioon suunatakse puhta raskfraktsiooni mahutisse või siis koksistamisele;

tsentrifugaaldekanterist väljunud orgaaniline faas, mille puhastusaste on ebapiisav, suunatakse tagasi puhastatava segu valmistamise protsessi;

kui puhastatud orgaanilise faasi puhastusaste on ebapiisav, lisatakse segusse flokulanti segus olevate tahkete osakeste agregateerimiseks;

lisatava flokulandi kogus on 0,01 kuni 0,5 massiprotsenti puhastatava segu ühe massiühiku kohta;

segu valmistamisel selle komponendid segataks kokku üheaegselt;

segu valmistamisel segatakse esmalt kokku puhastatav raskfraktsioon ja põlevkivibensiin ja seejärel sisestatakse saadud segusse fenoolvesi.

Jooniste loend

Leiutist illustreeritakse joonistega, kus:

Joonisel Fig 1 on kujutatud leiutisekohase põlevkiviõli raskfraktsiooni lisanditest puhastamise meetodi vooskeem;

Joonisel Fig 2 on kujutatud üks võimalik eelpoolmärgitud meetodi realiseerimiseks sobiva seadmestiku lahendus. Lahenduses ei ole esitatud vastavate torujuhtmete sulgemiseks ja avamiseks vajalikke klappe, kuna nende asukohad ja funktsioonid on valdkonna asjatundjale ilmsed.

Leiutise üksikasjalik kirjeldus koos teostusnäitega

Põlevkiviõli raskfraktsiooni puhastamine leiutisekohase meetodiga toimub alljärgnevalt.

Raskfraktsiooni puhastamiseks valmistatakse segu, milleks segatakse kokku puhastamisele kuuluv raskfraktsioon, põlevkivibensiin ja fenoolvesi järgmises suhtes: 1 mahuosa puhastatavat raskfraktsiooni, 1,0 - 2,0 mahuosa põlevkivibensiini ja 0,5 - 1,5 mahuosa fenoolvett. Segu saamiseks võib kõik kolm komponenti korraga kokku segada, kuid variandiks on ka põlevkiviõli raskfraktsiooni ja põlevkivibensiini eelnev kokkusegamine ja siis sellesse segusse fenoolvee sisestamine. Vooskeemis on esitatud segu koostamise esimene variant, teostusnäites on aga kirjeldatud teist varianti, kus segu saamiseks surutakse puhastamisele kuuluv raskfraktsioon mahutist 1 pumbaga 2 staatilisse segistisse 3, kuhu põlevkivibensiini mahutist 4 surutakse pumbaga 5 samuti põlevkivibensiin. Staatilisest segistist 3 surutakse saadud segu staatilisse segistisse 8, kuhu fenoolvee mahutist 6 pumbaga 7 lisatakse fenoolvesi. Staatilisest segistist 8 väljuv puhastamiseks ettevalmistatud segu viiakse soojusvahetis 9 temperatuurile 60 kuni 70° C, misjärel segu sisestatakse kolmefaasilisse tsenterifugaaldekanterisse 10. Kui puhastatud orgaanilise faasi puhastusaste on ebapiisav, lisatakse puhastatavale segule vahetult enne selle tsentrifugaaldekanterisse sisestamist flokulandi mahutist 17 flokulanti tahkete osakeste agregateerimiseks segus. Lisatava flokulandi kogus on 0,01 kuni 0,5 massiprotsenti puhastatava segu ühe massiühiku kohta.

Mahutitesse 1, 4, 6 ja 17 suunduvad skeemiga ühendamata nooled märgivad võimalust osundatud mahutite täitmiseks väljaspool leiutisekohast puhastusskeemi asuvatest seadmetest.

Tsentrifugaaldekanteris 10 tsentrifuugimisega jaguneb puhastatav segu kolmeks faasiks: tahke faas (väljaeraldatud tahked osakesed), veefaas koos sellese teatud määral lahustunud põlevkivibensiiniga, ja orgaaniline faas, mis praktiliselt kujutab endast põlevkivibensiini ja puhastatud raskfraktsiooni segu.

Veefaas suunatakse tsentrifugaaldekanteri väljundist 10.1 tagasi fenoolvee mahutisse 6 kasutamiseks puhastatava segu valmistamisel. Kuna veefaas sisaldab ka teatud koguse puhastusprotsessis osalenud põlevkivibensiinist, mis sisaldab tahkeid osakesi (nn määrdunud bensiin), siis see koguneb mahuti 6 ülaossa ja see bensiin perioodiliselt suunatakse pumbaga 13 puhastamisele kuuluva raskfraktsiooni mahutisse 1.

Tahke faas suunatakse tsentrifugaaldekanteri väljundist 10.2 tahke faasi mahutisse 12 ja sealt edasi pürolüüsi protsessi.

Orgaaniline faas (põlevkiviõli raskfraktsiooni ja põlevkivibensiini segu) suunatakse tsentrifugaaldekanteri väljundist 10.3 orgaanilise faasi mahutisse 11.

Kui orgaanilise faasi tahkete osakeste sisaldus vastab kehtestatud nõuetele, suunatakse see pumbaga 14 destillatsioonikolonni 15, kus raskfraktsioon koguneb selle alumises osas ja seal olevast väljundist suunatakse raskfraktsioon valmistoodangu lattu. Põlevkivibensiini aurud väljuvad destillatsioonikolonni 15 ülemisest otsast, kondenseeruvad jahutis 16 ja suunatakse sealt tagasi põlevkivibensiini mahutisse 4.

Kui orgaanilise faasi tahkete osakeste sisaldus ei vasta kehtestatud nõuetele, st ületab lubatud taset, siis vastavate klappide ümberlülitamise järel suunatakse orgaaniline faas täiendavaks puhastamiseks tagasi põlevkiviõli raskfraktsiooni mahutisse 1.

Ülalesitatud lahenduse teostatavus ja efektiivsust kinnitavad taotleja poolt läbiviidud tööstuslikud katsetused. Läbiviidud neljas katsetuses allutati leiutisekohasele puhastamisele põlevkiviõli raskfraktsioon, mille põlevkivituhas sisaldus oli 13.0 massi protsenti ja muude mehaaniliste lisandite sisaldus oli 17% massiprotsenti. Nelja katsetuse tulemused tsentrifugaaldekanteri väljundist saadud orgaanilise faasi põlevkivituha ja mehaaniliste lisandite sisalduse kohta olid järgmised:

Eelpoolesitatud leiutise teostusnäide on üks võimalikest ja iga sellest erinev teostusnäide, mis realiseerib käeoleva leiutise nõudlusega defineeritud toimingute järjekorra ja teostamise tingimused, on kaetud käeoleva leiutisega.

Joonisel FIG. 2 olevate tähiste loend

1 - puhastamisele kuuluva raskfraktsiooni mahuti;

2 - pump;

3 - staatiline segisti;

4 - põlevkivibensiini mahuti;

5 - pump;

6 - fenoolvee mahuti;

7 - pump;

8 - staatiline segisti;

9 - soojusvaheti;

10 - tsentrifugaaldekanter;

11 - orgaanilise faasi mahuti;

12 - tahke faasi mahuti;

13 - pump;

14 - pump;

15 - destiliatsioonikolonn;

16 - soojusvaheti;

17 - flokulandi mahuti;

18 - pump.

Claims (5)

1. 1. Meetod põlevkiviõli raskfraktsiooni puhastamiseks tahketest osakestest, mille kohaselt puhastamisele kuuluvast raskfraktsioonist, põlevkivibensiinist ja fenoolveest valmistatakse puhastatav segu ning seejärel teostatakse põlevkiviõli raskfraktsiooni puhastamise protsess, mis erineb selle poolest, et puhastatav segu valmistatakse selle komponentide omavaheliste suhetega 1 mahuosa puhastatavat raskfraktsiooni, 1,0 - 2,0 mahuosa põlevkivibensiini ja 0,5 - 1,5 mahuosa fenoolvett, misjärel puhastatav segu viiakse temperatuurile 60 kuni 70° C ning seejärel segu tsentrifuugitakse kolmefaasilises tsentrifugaaldekanteris, misjärel tsentrifugaaldekanterist väljunud vesi juhitakse tagasi puhastatava segu valmistamise protsessi ja sellest väljunud tahke faas suunatakse pürolüüsi protsessi ning tsentrifugaaldekanterist väljunud orgaaniline faas suunatakse destillatsioonikolonni sellest põlevkivibensiini ja puhta põlevkiviõli raskfraktsiooni saamiseks.
2. 2. Meetod põlevkiviõli raskfraktsiooni puhastamiseks tahketest osakestest vastavalt nõudluspunktile 1, erineb selle poolest, et puhastatava segu valmistamisel segatakse esmalt kokku puhastatav raskfraktsioon ja põlevkivibensiin ja seejärel sisestatakse saadud segusse fenoolvesi.
3. 3. Meetod põlevkiviõli raskfraktsiooni puhastamiseks tahketest osakestest vastavalt nõudluspunktile 1, erineb selle poolest, et tsentrifugaaldekanterist väljunud orgaaniline faas, mille puhastusaste ei ole piisav, suunatakse tagasi puhastatava segu valmistamise protsessi.
4. 4. Meetod põlevkiviõli raskfraktsiooni puhastamiseks tahketest osakestest vastavalt nõudluspunktile 1, erineb selle poolest, et puhastamiseks ettevalmistatud segusse lisatakse flokulanti segus olevate tahkete osakeste agregateerimiseks.
5. 5. Meetod põlevkiviõli raskfraktsiooni puhastamiseks tahketest osakestest vastavalt nõudluspunktile 4, erineb selle poolest, et lisatava flokulandi kogus on 0,01 kuni 0,5 massiprotsenti puhastatava segu ühe massiühiku kohta.