DE69200125T2

DE69200125T2 - Kontinuverfahren zum Entasphaltieren und Entmetallisieren von Rohöldistillationsresidu.

Info

Publication number: DE69200125T2
Application number: DE69200125T
Authority: DE
Inventors: Roberto Cimino; Salvatore Meli; Cesar Savastano
Original assignee: Eniricerche SpA
Current assignee: Eni Tecnologie SpA
Priority date: 1991-03-22
Filing date: 1992-03-11
Publication date: 1994-09-29
Anticipated expiration: 2012-03-12
Also published as: AU1287392A; ITMI910776A0; EP0504982B1; US5354454A; ITMI910776A1; DE69200125D1; MX9201247A; ATE105324T1; ES2052403T3; JPH05105883A; DK0504982T3; IT1245394B; CA2063101A1; AU641309B2; EP0504982A1; RU2014345C1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein kontinuierliches Verfahren zur Abtrennung von Asphaltenen, Metallen und heteroaromatischen Verbindungen aus den Rückständen der Rohöldestillation.
Das Entasphaltieren der Rückstände aus der Rohöldestillation ist eine in der Technik angewandte Behandlung zur Herstellung von zwei Produkttypen, nämlich von Grundölen zur Schmiermittelherstellung; und von zusätzlichen Einsatzmaterialien zum katalytischen Cracken, die mit den durch Vakuumfraktionieren der Rückstände aus der atmosphärischen Destillation gebildeten Gasölen vermischt werden sollen.
Beim Entasphaltieren ist die Anwendung kohlenwasserstoffhältiger Lösungsmittel bekannt, insbesondere von Kohlenwasserstoffen vom geradkettigen Paraffin- oder Isoparaffintyp, die 3 bis 7 Kohlenwasserstoffatome enthalten. Die am besten bekannten Verfahren sind die sogenannte "Propan-Entasphaltierung" (PDA), "Lösungsmittel-Entasphaltierung" (SDA) und die Rückstand-Lösungsmittelextraktion "Residual Oil Solvent Extraction" (ROSE).
Diese in der Technik bekannten Verfahren ermöglichen ein Entasphaltieren von Rückständen (typischerweise Vakuumdestillationsrückstände) mit Wirkungsgraden von etwa 80 % und ein Demetallisieren mit Wirkungsgraden von 60 bis 90 %, mit einer Ausbeute an entasphaltiertem Öl (DAO), die üblicherweise nicht über 70 % liegen.
In der Technik wird auch die Verwendung von einigen nichtkohlenwasserstoffhältigen Lösungsmitteln beschrieben, die Demetallisierungs- und/oder Entasphaltierungseigenschaften aufweisen, wie z. B. Alkohole, Aldehyde, Ester, Ketone und cyklische Carbonate, die teilweise mit Rückständen aus der Ölverarbeitungsindustrie mischbar sind. Im besonderen:
In den US-Patentschriften Nr. 4 618 413 und 4 643 821 wird die Verwendung von Alkylencarbonaten als Demetallisierungs-Lösungsmittel beschrieben.
In den US-Patentschriften Nr. 3 003 945 wird die Trennung von Ölverarbeitungsrückständen in eine Asphaltenfraktion und eine Ölfraktion unter Verwendung von Aceton beschrieben.
In der US-Patentschrift Nr. 4 125 458 wird ein Verfahren zum Entasphaltieren von Ölverarbeitungsrückständen beschrieben, welches kohlenwasserstoffhältige Lösungsmittel mit einem Gehalt an Phenol oder N-Methyl-2-pyrrolidon und einer kleinen Menge Wasser verwendet.
In der US-Patentschrift Nr. 4 324 651 wird ein Verfahren zum Demetallisieren und Entasphaltieren von Rohölen beschrieben, welches Methanol bei hoher Temperatur anwendet.
In der US-Patentschrift 4 452 691 wird schließlich ein Verfahren zum Entasphaltieren von Schwerölen unter Verwendung von Alkoholen oder Ethern beschrieben.
Leider war keines dieser in der Technik bekannten Verfahren vollkommen zufriedenstellend, weil ihre Durchführung oft mühsam ist und man vor allem damit im allgemeinen keine gute Entasphaltierung von Ölverarbeitungs-Einsatzmaterialien zusammen mit einer gleichzeitigen guten Abtrennung von sowohl Porphyrin- als auch Asphaltenmetallen erreichen kann.
In der veröffentlichten europäischen Patentanmeldung Nr. 0 461 694 der Anmelderin wird ein Verfahren zum Entasphaltieren und Demetallisieren von Rohöl oder einer Fraktion hievon mit einem Gehalt an Asphaltenen und Metallen beschrieben, mit welchem Verfahren man die oben erwähnten Nachteile, die dem Stand der Technik anhaften, überwinden kann.
Im spezielleren wird gemäß dem in der erwähnten europäischen Patentanmeldung Nr. 0 461 694 beschriebenen Verfahren ein Rohöl oder eine Fraktion hievon mit einem organischen Carbonat und im speziellen einem Dialkylcarbonat in Kontakt gebracht, wobei das Verfahren in einer homogenen flüssigen Phase durchgeführt wird, bis die Ausfällung eines festen Rückstandes hervorgerufen wird, der reich an Asphaltenen und Asphaltenmetallen ist; und dieser feste Rückstand wird aus der homogenen flüssigen Phase abgetrennt. Nach der Abtrennung dieses Feststoffmaterials kann die homogene flüssige Phase abgekühlt werden, um die Abtrennung einer raffinierten, ölreichen flüssigen Phase aus einer extrahierten, an organischem Carbonat reichen, flüssigen Phase auszulösen. Die Abtrennung der extrahierten und raffinierten flüssigen Phase kann auch durch Zugabe eines flüssigen Lösungsmittels, welches polarer als dieses Carbonat ist, mit oder ohne Abkühlen erhalten werden.
Die Anmelderin hat nun gefunden, daß gemäß der vorliegenden Erfindung die Ausfällung der Asphaltene und die Abtrennung einer extrahierten flüssigen Phase und einer raffinierten flüssigen Phase gleichzeitig aus einer Lösung eines Rückstandes aus einer Rohöldestillation in Dimethylcarbonat erreicht werden kann. Ein solches Merkmal erleichtert den kontinuierlichen Betrieb des Verfahrens.
Die Anmelderin hat auch gefunden, daß gleichfalls gemäß der Erfindung eine Lösung von Dimethylcarbonat in einem Öllösungsmittel in vorteilhafter Weise als das Extraktionslösungsmittel eingesetzt werden kann. Dieses Merkmal ermöglicht die Gewinnung einer zu rezyklierenden Fraktion aus der extrahierten flüssigen Phase, die während der Behandlung des Rückstandes aus der Rohöldestillation erzeugt wird, wodurch dieses Verfahren deutlich vereinfacht und ökonomischer wird.
Auf einer solchen Grundlage bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein kontinuierliches, einfaches und vorteilhaftes Verfahren zum Entasphaltieren und Demetallisieren eines Rückstandes aus der Rohöldestillation mittels Dimethylcarbonat als Extraktionslösungsmittel, welches Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß:
(a) ein flüssiger Strom aus einem Rückstand aus der Rohöldestillation und ein rezyklierter, Öl und Dimethylcarbonat enthaltender flüssiger Strom einer Mischvorrichtung zugeführt werden, die bei einer Temperatur betrieben wird, die gleich oder höher als jene Temperatur ist, bei welcher eine homogene Lösung erhalten werden kann;
(b) der aus der homogenen Lösung aus Stufe (a) gebildete Strom auf eine niedrigere Temperatur als den Homogenitäts-Temperaturbereich abgekühlt wird und einer Dekantiervorrichtung zugeführt wird, um eine raffinierte leichte flüssige Phase; eine extrahierte mittlere flüssige Phase; und eine die Asphaltene enthaltende schwere Phase abzutrennen;
(c) der aus der leichten flüssigen Phase aus Stufe (b) gebildete Strom einer Behandlung unterworfen wird, um Dimethylcarbonat von einem primären, entasphaltierten und demetallisierten Öl abzutrennen;
(d) der aus der mittleren flüssigen Phase aus Stufe (b) bestehende Strom partiell zur Stufe (a) rezykliert wird und der Restanteil hievon einer Behandlung unterworfen wird, um Dimethylcarbonat von einem sekundären entasphaltierten Öl abzutrennen;
(e) der aus der schweren Phase aus Stufe (b) gebildete Strom einer Behandlung unterworfen wird, um die Asphaltene abzutrennen; und
(f) die aus den vorstehend angeführten Strömen abgetrennten Dimethylcarbonatströme zur Stufe (a) rezykliert werden und die aus den Asphaltenen und aus den primären und sekundären Ölen gebildeten Ströme gewonnen werden.
Gemäß einer bevorzugten praktischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird das Verfahren über die folgenden Stufen durchgeführt:
(a) ein aus einem Rohöl-Destillationsrückstand bestehender flüssiger Strom und ein Öl und Dimethylcarbonat enthaltender rezyklierter flüssiger Strom werden einer Mischvorrichtung zugeführt, die bei einer Temperatur von über ungefähr 60ºC betrieben wird, um eine homogene Lösung zu erhalten;
(b) der aus der homogenen Lösung von Stufe (a) bestehende Strom wird auf eine Temperatur unter 60ºC abgekühlt und einer Dekantiervorrichtung zugeführt, um eine raffinierte leichte flüssige Phase, eine extrahierte, mittlere flüssige Phase und eine Asphaltene enthaltende schwere Phase abzutrennen;
(c) der aus dem leichten flüssigen Strom aus Stufe (b) bestehende Strom wird einer Behandlung unterworfen, um Dimethylcarbonat von einem primären entasphaltierten und demetallisierten Öl abzutrennen;
(d) der aus der mittleren flüssigen Phase von Stufe (b) bestehende Strom wird partiell zur Stufe (a) rezykliert, der Restanteil hievon wird mit einem Öl-Dimethylcarbonat-Strom aus Stufe (e) vermischt und die vereinigten Ströme werden einer Behandlung unterworfen, um Dimethylcarbonat von einem sekundären entasphaltierten Öl abzutrennen;
(e) der aus der schweren Phase von Stufe (b) gebildete Strom wird einer Behandlung unterzogen, um die Asphaltene von einem Öl-Dimethylcarbonat-Strom abzutrennen, der zur Stufe (d) rezykliert wird; und
(f) die in den Stufen (c), (d) und (e) abgetrennten Dimethylcarbonatströme werden zur Stufe (a) rezykliert und die aus den Asphaltenen und aus den primären und sekundären Ölen bestehenden Ströme werden gewonnen.
Die bevorzugte praktische Ausführungsform des Verfahrens der vorliegenden Erfindung wird nun im Detail erläutert, wobei auf das in der Figur der beiliegenden Zeichnung dargestellte Verfahrensschema bezuggenommen wird.
In dieser Figur wird mit (M1) eine Mischvorrichtung bezeichnet, in welche ein aus einem Röhöl-Destillationsrückstand gebildeter flüssiger Strom eingespeist wird. Insbesondere können im erfindungsgemäßen Verfahren die durch atmosphärische Destillation oder durch Destillation unter vermindertem Druck erhaltenen reduzierten Rohöle behandelt werden, welche eine Dichte, die im allgemeinen im Bereich von etwa 5 bis etwa 35º API liegt, und einen Asphaltene-Gehalt, der Werte in der Größenordnung von 20 Gew.-% erreichen kann, aufweisen.
In die Mischvorrichtung (M1) wird auch ein flüssiger Strom (2) eingespeist, der im wesentlichen aus einer Öllösung von Dimethylcarbonat mit einem Ölgehalt von etwa 3 bis etwa 10 Gew.-% besteht. Dieser flüssige Strom (2) wird hauptsächlich durch den Rücklaufstrom (4) und in geringerem Ausmaß durch einen Strom (3) aus frischem Ergänzungs-Dimethylcarbonat gebildet. Weiters werden die Strömungsgeschwindigkeiten der Ströme (1) und (2) zu (M1) so eingestellt, daß das Gewichtsverhältnis von Dimethylcarbonat zum Rückstand im Bereich von 0,5:1 bis 4:1 und vorzugsweise von 2:1 bis 4:1 liegt. Im Inneren der Mischvorrichtung (M1) wird die Mischstufe bei einer Temperatur von über etwa 45ºC und vorzugsweise im Bereich von 60 bis 90ºC durchgeführt, wobei der Optimalwert bei 80ºC liegt. Unter diesen Bedingungen und unter anhaltendem Rühren des Inhaltes der Mischvorrichtung (M1) wird nach einer Verweilzeit von 1 bis 10 Minuten und typischerweise von 2 bis 5 Minuten eine homogene Lösung gebildet.
Die gebildete homogene Lösung wird aus der Mischvorrichtung als flüssiger Strom (5) entnommen, der in der Wärmeaustauschvorrichtung (E1) auf eine Temperatur unter 45ºC und vorzugsweise auf eine Temperatur im Bereich von 20 bis 40ºC abgekühlt wird, wobei der optimale Temperaturwert in einer Größenordnung von 35ºC liegt. Die Wärmeaustauschvorrichtung (E1) kann in der Praxis durch eine Wärmeaustauscherkaskade gebildet werden, die in Reihe betrieben und mit Prozeßfluiden und Kühlwasser gespeist wird. Bei einem Betrieb unter diesen Bedingungen flocken die in der Lösung enthaltenen Asphaltene mit hoher Kinetik aus, auf jeden Fall so, daß die Wirksamkeit der Ausfällung von der Kontaktzeit weitgehend unabhängig ist.
Der auf diese Weise in (E1) erhaltene abgekühlte Strom wird zum Absetztank (S1) geführt, worin sich drei Phasen abtrennen, nämlich eine raffinierte leichte flüssige Phase, eine extrahierte mittlere flüssige Phase und eine die Asphaltene enthaltende schwere Phase.
Die leichte flüssige Phase enthält raffiniertes Öl und Dimethylcarbonat (typischerweise etwa 30-40 Gew.-% Dimethylcarbonat) und enthält im wesentlichen keine Asphaltene.
Die mittlere flüssige Phase enthält Dimethylcarbonat und extrahiertes Öl (typischerweise etwa 8-20 Gew.-% extrahiertes Öl) und ist im wesentlichen frei von Asphaltenen.
Die an Asphaltenen reiche schwere Phase enthält typischerweise 15-25 Gew.-% Asphaltene, 45-55 % Öl und 25-35 % Dimethylcarbonat. Diese Phasentrennung ist sehr schnell und erfolgt in (S1) normalerweise in einem Zeitraum von wenigen Minuten.
Die leichte flüssige Phase wird aus dem Absetztank (S1) als Strom (6) abgezogen, wird in der Wärmeaustauschvorrichtung (E2) erhitzt und einem Strippen im Turm (C1) unterzogen, der unter atmosphärischem Druck mit einer Kolonnenkopftemperatur von 90ºC arbeitet. Vom Kopf des Turms (C1) entwickeln sich die Dimethylcarbonatdämpfe als Überkopfstrom (7), der in der Wärmeaustauschvorrichtung (E3) kondensiert und über (4) zur Mischvorrichtung (M1) zurückgeführt wird. Da der Flüchtigkeitsunterschied zwischen dem Lösungsmittel und dem Öl sehr hoch ist, wird im Turm (C1) kein Flüssigkeitsrückfluß benötigt. Die Kolonne wird als Halbturm betrieben, d. h. nur mit einer Strippzone und ohne eine Rektifikationszone. Vom Sumpf des Turmes (C1) wird ein Strom (8) aus entasphaltiertem/demetallisiertem Öl (primäres DAO) gewonnen.
Dieses primäre DAO zeigt einen extrem niedrigen Asphaltenegehalt (typischerweise weniger als etwa 2 Gew.-%); der Entasphaltierungswirkungsgrad ist auf jeden Fall höher als 90 %. Das gebildete primäre DAO wird an solchen Metallen wie Vanadium und Nickel sowie an schwefel- und stickstoffhaltigen Bestandteilen weiter verarmt (Abnahme um etwa 60 %). Ein solches primäres DAO könnte folglich als ein zusätzliches Einsatzmaterial für FCC-katalytische Crackoperationen verwendet werden, im Gemisch mit Gasölen aus der Vakuumfraktionierung.
Die aus dem Absetztank (S1) als Strom (9) erhaltene mittlere flüssige Phase wird teilweise - als Strom (10) - zur Mischvorrichtung (M1) zurückgeführt, und ein Teil hievon wird als Strom (11) einer Destillation unterworfen. Das Verhältnis, in welchem der Strom (9) in die Ströme (10) und (11) aufgeteilt wird, wird auf der Basis des Gleichgewichtes zwischen der Wirtschaftlichkeit des Turms (C2), was zu einer Verringerung des Stroms (11) auf ein Minimum führen würde, und der Entasphaltierungseffizienz von Strom (4), welche zu einer Senkung des Stroms (10) auf ein Minimum führen würde, ausgewählt. Wenngleich der Anteil, der rezykliert wird [Strom (10)], im allgemeinen im Bereich von 10 Gew.-% bis 90 Gew.-%, bezogen auf den Gesamtstrom (9), liegen kann, liegen die bevorzugten Werte im Bereich von 40 bis 60 Gew.-%, wobei 50 Gew.-% der optimale Wert ist.
In der Praxis konnte die Anmelderin feststellen, daß gute Ergebnisse erhalten werden, wenn die Ölkonzentration im rezyklierten Strom (4) etwa 3 bis etwa 10 Gew.-% beträgt.
Der nicht-rezyklierte Anteil wird als Strom (11) zum Destillationsturm (C2) geführt, nachdem er zuvor in der Wärmeaustauschvorrichtung (E4) erhitzt worden ist. In den Turm (C2) wird auch ein flüssiger Strom (17) eingespeist, der aus Öl und Dimethylcarbonat besteht und aus dem Absetztank (S2) kommt, wie im folgenden näher beschrieben wird. Aus dem Turm (C2), der unter atmosphärischem Druck und bei einer Kolonnenkopftemperatur von 90ºC betrieben wird, entwickeln sich Dimethylcarbonatdämpfe als Strom (12), der in der Wärmeaustauschvorrichtung (E5) kondensiert wird. Der kondensierte Strom wird teilweise (typischerweise 50-80 %) zur Mischvorrichtung (M1) als Strom (14) rezykliert, und der Rest wird in die Asphaltene-Waschvorrichtung (S2) als Strom (15) eingespeist, dessen Funktion im folgenden erklärt wird. Am Sumpf des Turms (C2) wird ein Strom von entasphaltiertem Öl (sekundäres DAO) gewonnen, das typischerweise ein niedrigeres mittleres Molekulargewicht als das primäre DAO aufweist; das Verhältnis von sekundärem DAO zum primären DAO beträgt 0,75-0,80.
Die schwere Phase wird aus dem Absetztank (S1) als Strom (16) entfernt und wird zur Einheit (S2) geführt, die üblicherweise aus einem Filter oder eine Zentrifuge besteht.
In der bevorzugten Form der praktischen Ausführung wird eine Zentrifuge verwendet, worin:
- in einem ersten Abschnitt der Strom (16) einem Zentrifugieren unterzogen wird, um den Großteil an Öl und Dimethylcarbonat abzutrennen;
- in einem zweiten Abschnitt die Asphaltene einem Waschen mit Dimethylcarbonat aus dem Strom (15) unterzogen werden, um das in den Asphaltenen enthaltene restliche Öl abzutrennen; der beim Zentrifugieren und Waschen erhaltene flüssige Strom wird als Strom (17) zum Turm (C2) rezykliert; und
- in einem dritten Abschnitt die Asphaltene einem Trocknen unterworfen werden und die entwickelten Dimethylcarbonatdämpfe als Strom (18) entfernt werden, der in die erste Zone des Absetztanks (S2) rezykliert wird, nachdem er zuvor in der Wärmeaustauschvorrichtung (E6) abgekühlt und kondensiert worden ist.
Bei einem Betrieb unter diesen Bedingungen wird aus der dritten Zone von (S2) ein Strom (19) in Pulverform entnommen, der aus festen Asphaltenen besteht. Diese Bildung von kleinen Volumina an Asphaltenen anstelle von erheblich großen Asphaltströmen (wie sie in den nach dem Stand der Technik bekannten Verfahren, in welchen paraffinische Lösungsmittel verwendet werden, bekann sind) bildet ein besonders vorteilhaftes Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens.
In jenen Fällen, in welchen das im Niederschlag verbliebene Öl durch das Waschen innerhalb der Zentrifuge, wie zuvor beschrieben, nicht in einem zufriedenstellenden Ausmaß abgetrennt wird, könnte man den Niederschlag in Dimethylcarbonat von hoher Temperatur dispergieren, die Dispersion dann abkühlen und diese Dispersion absetzen lassen. Offensichtlich kann ein solches Waschen mehrmals wiederholt werden, bis ein Asphaltprodukt mit den gewünschten Eigenschaften erhalten wird.
Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ist einfach und vorteilhaft. Im speziellen wird es bei mäßigen Temperaturen durchgeführt, ohne Notwendigkeit zur Anwendung eines Überdrucks, und mit einem niedrigen Verhältnis von Dimethylcarbonat zu dem der Behandlung unterzogenen Rückstand aus der Rohöldestillation. Weiters ermöglicht dieses Verfahren neben den offensichtlichen typischen Vorteilen eines kontinuierlichen Arbeitsverlaufes die Erzielung hoher Entasphaltierungswirkungsgrade (über 90 %) und einer hohen Ausbeute (höher als 80 %) an entasphaltiertem Öl.
Das folgende Versuchsbeispiel wird zur besseren Erläuterung der Erfindung angeführt.

Beispiel

Das der Behandlung unterzogene Einsatzmaterial ist der Rückstand aus der atmosphärischen Destillation von ägyptischem Belaym-Rohöl (Dichte des Rohöls 27,9º API) bei 370ºC (RA370+) mit den folgenden Eigenschaften:
- spezifisches Gewicht (30ºC) : 0,9865 kg/dm³
- kinematische Viskosität (50ºC) : 2.968 cSt
(100ºC) : 117,5 cSt
- Prozentsatz, bezogen auf Rohöl : 60,09 Gew.-%
- Conradson-Kohlenstoffrückstand : 13,6 Gew.-%
- Nickelgehalt : 58 TpM
- Vanadiumgehalt : 108 TpM
- Schwefelgehalt : 3,31 Gew.-%
- Stickstoffgehalt : 0,26 Gew.-%
- Asphaltenegehalt 12,0 Gew.-%
(Unlösliches in n-C7, gemäß IP 143)
- Fraktionierung nach Verbindungsklasse (ASTM D-2007)
Unlösliches in n-C5 : 14,1 Gew.-%
gesättigte Komponenten : 31,1 Gew.-%
aromatische Komponenten : 27,9 Gew.-%
polare Komponenten : 26,9 Gew.-%
- mittleres Molekulargewicht (GPC) : 1.210
Der Asphaltenegehalt wird mittels gravimetrischer Analyse nach dem ASTM D-2007-Standard, modifiziert entsprechend IP-143, bestimmt, wobei mit einem Gewichtsverhältnis von 10 Teilen n- Heptan auf 1 Teil Probe gearbeitet wird die Asphaltene während einer Zeitspanne von 2 Stunden unter Rückflußbedingungen ausgefällt werden. Die Vanadium- und Nickelgehalte werden mittels Atomabsorptionsanalyse an Proben bestimmt, die zuvor einem Säureaufschluß unterzogen wurden. Der Vanadiumgehalt wird mittels Vanadium (IV)-Elektronenspinresonanz-Spektroskopie bestimmt. Der Schwefelgehalt wird durch Röntgenfluoreszenz bestimmt.
Der Stickstoffgehalt wird nach der üblichen Kjeldahl- Methode bestimmt.
Unter Bezugnahme auf die Figur der beiliegenden Zeichnung werden in die Mischvorrichtung (M1) mit 50 Litern Fassungsvermögen ein Flüssigkeitsstrom (1) von 187 l/h RA370+ und ein Flüssigkeitsstrom (2) von 852 l/h, bestehend aus dem Strom (3) von frischem Dimethylcarbonat (0,06 kg/h) und dem rezyklierten Flüssigkeitsstrom (4) mit einem Gehalt von 90-95 Gew.-% Dimethylcarbonat und 5-10 Gew.-% Öl, eingespeist.
Im Inneren der bewegten und thermostatisch auf etwa 80ºC eingestellten Mischvorrichtung (M1) wird eine homogene Lösung bei einer Verweilzeit von etwa 3 Minuten ausgebildet.
Diese Lösung wird als Strom (5) abgenommen, im Wärmeaustauscher (E1) auf etwa 35ºC abgekühlt und in den Absetztank (S1) befördert, in dem sich eine raffinierte leichte flüssige Phase, eine extrahierte mittlere flüssige Phase und eine schwere, Asphaltene enthaltende Phase abtrennen.
Die leichte flüssige Phase (die im wesentlichen aus Öl und Dimethylcarbonat besteht, mit etwa 34 % Dimethylcarbonat) wird aus dem Absetztank (S1) als Strom (6) mit einer Strömungsgeschwindigkeit von etwa 119 l/h abgezogen, im Wärmeaustauscher (E2) erhitzt und im Turm (C1) gestrippt, wobei unter Atmosphärendruck und mit einer Kopftemperatur von etwa 90ºC gearbeitet wird.
Aus dem Kopf des Turms (C1) entwickeln sich die Dimethylcarbonatdämpfe als Strom (7), welche Dämpfe im Wärmeaustauscher (E3) kondensiert werden, und der Strom wird in die Mischvorrichtung (M1) rezykliert. Vom Boden des Turms (C1) wird ein Strom (8) von 78 l/h aus primärem entasphaltiertem demetallisiertem Öl (primäres DAO) gewonnen.
Das primäre DAO weist einen Asphaltenegehalt von 1,14 % auf, und der Entasphaltierungswirkungsgrad beträgt daher 91 %. Sein mittleres Molekulargewicht ist mit dem mittleren Molekulargewicht des Einsatzmaterials vergleichbar. Weiters enthält dieses primäre DAO 22 TpM Nickel, 44 TpM Vanadium, 1,75 % Schwefel und 0,11 % Stickstoff. Der Wirkungsgrad der (Nickel + Vanadium)-Abtrennung beträgt daher 60 %, und der Wirkungsgrad der (Schwefel + Stickstoff)-Abtrennung beläuft sich auf 52 %.
Die mittlere flüssige Phase (die im wesentlichen aus Dimethylcarbonat und Öl, mit etwa 9,8 % Öl, besteht), wird aus dem Absetztank (S1) als Strom (9) mit einer Strömungsgeschwindigkeit von etwa 818 l/h abgezogen; ein Teil davon (etwa 50 Gew.-%) wird als Strom (10) in die Mischvorrichtung zurückgeführt, und der Rest wird einer Destillation in Kolonne (C2) unterzogen, nachdem er zuvor im Wärmeaustauscher (E4) erhitzt wurde. In den Turm (C2) wird auch ein flüssiger Strom (17), bestehend aus Öl und Dimethylcarbonat, eingespeist, welcher aus dem Bereich der Aufbereitung des Asphalteneniederschlags (S2) kommt.
Aus dem Turm (C2), der unter Atmosphärendruck und mit einer Kopftemperatur von etwa 90ºC arbeitet, entweichen die Dimethylcarbonatdämpfe als Strom (12) und werden im Wärmeaustauscher (E5) kondensiert. Der Kondensatstrom wird teilweise (zu etwa 70 %) in die Mischvorrichtung (M1) als Strom (14) rezykliert, und der Rest wird als Strom (15) in die Waschzone in (S2) eingespeist. Vom Boden des Turms (C2) wird ein Strom von sekundärem entasphaltiertem Öl (sekundäres DAO) mit einer Strömungsgeschwindigkeit von etwa 87 l/h gewonnen.
Dieses sekundäre DAO hat ein mittleres Molekulargewicht von etwa 610, einen Nickelgehalt von 5 TpM und einen Vanadiumgehalt von 11 TpM, und der Wirkungsgrad der (Nickel + Vanadium)-Abtrennung beträgt daher 90 %.
Der Gesamtwirkungsgrad der (Nickel + Vanadium)-Abtrennung beträgt somit 76,5 %.
Die schwere Phase (die im Durchschnitt 48 % Öl, 30 % Dimethylcarbonat und 22 % Asphaltenefeststoffe enthält) wird aus dem Absetztank (S1) als Strom (16) mit einer Strömungsgeschwindigkeit von etwa 102 l/h entnommen und in die Zentrifuge (S2) befördert.
In der ersten Zone von (S2) wird der Strom (16) einem Zentrifugieren unterzogen, um einen Öl- und Dimethylcarbonatstrom abzutrennen.
In der zweiten Zone von (S2) werden die Asphaltene einem Hochtemperaturwaschen mit Dimethylcarbonat, das aus Strom (15) abdestilliert wurde, zusammen mit dem aus Strom (18) gewonnenen Dimethylcarbonat, unterzogen, um etwaiges restliches Öl abzutrennen.
Der aus dem Zentrifugieren und Waschen erhaltene flüssige Strom wird als Strom (17) in den Turm (C2) zurückgeführt.
In der dritten Zone von (S2) werden die Asphaltene einem Trocknen unterworfen, und die sich bildenden Dimethylcarbonatdämpfe werden als Strom (18) abgezogen, der in die zweite Zone von (S2) rezykliert wird, nachdem er zuvor abgekühlt und im Wärmeaustauscher (E6) kondensiert wurde.
In der dritten Zone von (S2) wird ein fester Strom (19), der aus ausgefällten Asphaltenen besteht, mit einem Durchsatz von etwa 22 kg/h entnommen.
Diese festen Materialien haben einen Heizwert, der mit jenem der unlöslichen Stoffe in n-C7 vergleichbar ist, und zeigen die folgende, mittels Elementaranalyse unter einem Sauerstoffstrom bestimmte Zusammensetzung: Analyse Unlösliches in Dimethylcarbonat Unlösliches in n-C7 Asche (Gew.-%) (Differenzbildung) Heizwert (kcal/kg) oberer Heizwert Nettoheizwert Verhältnis C/H (berechneter Wert)

Claims

1. Kontinuierliches Verfahren zum Entasphaltieren und Demetallisieren eines Rückstandes aus der Rohöldestillation mittels Dimethylcarbonat als Extraktionslösungsmittel, dadurch gekennzeichnet, daß:

(a) ein flüssiger Strom aus einem Rückstand aus der Rohöldestillation und ein rezyklierter, Öl und Dimethylcarbonat enthaltender flüssiger Strom einer Mischvorrichtung zugeführt werden, die bei einer Temperatur betrieben wird, die gleich oder höher als jene Temperatur ist, bei welcher eine homogene Lösung erhalten werden kann;

(b) der aus der homogenen Lösung aus Stufe (a) gebildete Strom auf eine niedrigere Temperatur als den Homogenitäts-Temperaturbereich abgekühlt wird und einer Dekantiervorrichtung zugeführt wird, um eine raffinierte leichte flüssige Phase; eine extrahierte mittlere flüssige Phase; und eine die Asphaltene enthaltende schwere Phase abzutrennen;

(c) der aus der leichten flüssigen Phase aus Stufe (b) gebildete Strom einer Behandlung unterworfen wird, um Dimethylcarbonat von einem primären, entasphaltierten und demetalliserten Öl abzutrennen,

(d) der aus der mittleren flüssigen Phase aus Stufe (b) bestehende Strom partiell zur Stufe (a) rezykliert wird und der Restanteil hievon einer Behandlung unterworfen wird, um Dimethylcarbonat von einem sekundären entasphaltierten Öl abzutrennen;

(e) der aus der schweren Phase aus Stufe (b) gebildete Strom einer Behandlung unterworfen wird, um die Asphaltene abzutrennen; und

(f) die aus den vorstehend angeführten Strömen abgetrennten Dimethylcarbonatströme zur Stufe (a) rezykliert werden und die aus den Asphaltenen und aus den primären und sekundären Ölen gebildeten Ströme gewonnen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es die folgenden Stufen umfaßt:

(a) ein aus einem Rohöl-Destillationsrückstand bestehender flüssiger Strom und ein Öl und Dimethylcarbonat enthaltender rezyklierter flüssiger Strom werden einer Mischvorrichtung zugeführt, die bei einer Temperatur von über ungefähr 60ºC betrieben wird, um eine homogene Lösung zu erhalten;

(b) der aus der homogenen Lösung von Stufe (a) bestehende Strom wird auf eine Temperatur unter 60ºC abgekühlt und einer Dekantiervorrichtung zugeführt, um eine raffinierte leichte flüssige Phase, eine extrahierte, mittlere flüssige Phase und eine Asphaltene enthaltende schwere Phase abzutrennen;

(c) der aus dem leichten flüssigen Strom aus Stufe (b) bestehende Strom wird einer Behandlung unterworfen, um Dimethylcarbonat von einem primären entasphaltierten und demetallisierten Öl abzutrennen,

(d) der aus der mittleren flüssigen Phase von Stufe (b) bestehende Strom wird partiell zur Stufe (a) rezykliert, der Restanteil hievon wird mit einem Öl-Dimethylcarbonat-Strom aus Stufe (e) vermischt und die vereinigten Ströme werden einer Behandlung unterworfen, um Dimethylcarbonat von einem sekundären entasphaltierten Öl abzutrennen;

(e) der aus der schweren Phase von Stufe (b) gebildete Strom wird einer Behandlung unterzogen, um die Asphaltene von einem Öl-Dimethylcarbonat-Strom abzutrennen, der zur Stufe (d) rezykliert wird; und

(f) die in den Stufen (c), (d) und (e) abgetrennten Dimethylcarbonatströme werden zur Stufe (a) rezykliert und die aus den Asphaltenen und aus den primären und sekundären Ölen bestehenden Ströme werden gewonnen.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rückstand ein reduziertes Rohöl ist, das durch atmosphärische Destillation oder durch Destillation unter verminderten Druck erhalten worden ist und eine Dichte von etwa 5 bis 35º API und einen Asphaltene-Gehalt von bis zu größenordnungsmäßig 20 Gew.-% aufweist.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zur Stufe (a) rezyklierte flüssige Strom eine Öllösung von Dimethylcarbonat mit einem Ölgehalt von 3 bis etwa 10 Gew.-% ist.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in Stufe (a) das Verfahren unter Rühren mit einem Gewichtsverhältnis von Dimethylcarbonat zu Rückstand im Bereich von 0,5 :1 bis 4:1 und vorzugsweise von 2:1 bis 4:1 ausgeführt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in Stufe (b) die homogene Lösung aus Stufe (a) auf eine Temperatur von etwa 20 bis 40ºC und vorzugsweise von etwa 35ºC abgekühlt wird und zu einem Absetztank geführt wird, worin die Phasentrennung mit einer Verweilzeit in der Größenordnung von einigen Minuten erfolgt.

7. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in Stufe (c) das primäre entasphaltierte und demetallisierte Öl mittels Dimethylcarbonat-Strippen von der leichten flüssigen Phase getrennt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in Stufe (d) eine Menge von 10 bis 90 Gew.-%, vorzugsweise von 40 bis 60 Gew.-% und in der am meisten bevorzugten Form von etwa 50 Gew.-% an mittlerer flüssiger Phase zur Stufe (a) rezykliert wird.

9. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stufe (e) in einer Zentrifuge ausgeführt wird, worin:

- in einem ersten Abschnitt hievon der aus der schweren Phase aus Stufe (b) bestehende Strom der Zentrifugation unterworfen wird, um den Hauptteil an Öl und Dimethylcarbonat abzutrennen;

- in einem zweiten Abschnitt die Asphaltene einem Waschen mit Dimethylcarbonat unterworfen werden; und

- in einem dritten Abschnitt die Asphaltene einem Trocknen unterzogen werden.