168328. lajstromszámú szabadalom • Eljárás aszfaltén tartalmú szénhidrogén-nyersanyag konvertálására

168328 keringetésre felesleges mennyiségű aszfaltén. Egy adott berendezésben az egyszeri átvezetés során kívánatos konverzió pontos értéke a feldolgozott feketeolaj jellemzőitől és az alkalmazott aszfaltmentesítő egység hatásosságától és típusától függ. 5 Előítélet nélkül vizsgálva a kérdést meg kell állapítani, hogy az irodalomban igen sokféle módszert ismertetnek aszfaltén tartalmú' szénhidrogén nyersanyagok oldószeres aszfaltmentesítésére. Rövidség kedvéért itt meg sem kíséreljük az oldószeres aszfalt- \Q mentesítési eljárások kimerítő ismertetését. Megfelelő folyékony aszfaltmentesítő oldószerek a normális körülmények között gáz alakú cseppfolyósított szénhidorgének, például propán, n-bután, izobután vagy ezek elegyei, valamint etán, etilén, propán, 15 propilén, n-butilén, izobutilén, pentán, izopentán és ezek elegyei. Egyik különösen előnyös oldószeres aszfaltmentesítő eljárásban butánt vagy pentánt használnak, az oldószer-olaj arány kb. 4:1, a hőmérséklet 5-6 C°-kal 20 alacsonyabb az oldószer kritikus hőmérsékleténél. A reaktorba betáplált anyagban a nem sztöchiometrikus összetételű vanádium-szulfid koncentrációja elemi vanádiumra számítva előnyösen legalább kb. 0,5 s%. Kevesebb katalizátort használva az aszfaltének 25 konverziója átvezetésenként igen kicsi. Túl nagy katalizátor koncentrációnál a végső eredmény nem javul, még rendkívül nagy aszfalténtartalmú, rendkívül szennyezett nyersanyagok esetében sem. Ezért a vanádium-szulfid koncentráció felső határa kb. 25 s%. 30 A katalizátor és a nyersanyag kolloid iszapfázisú keverékéhez egy térfogatrész 15 C°-os nyersanyagra számítva legalább 350 térfogatrész (15 C°-ra számítva) 1 atmoszférás hidrogént keverünk. Ennél kevesebb hidrogénnel igen rossz eredményt kapunk. 35 Az iszapfázisú eljárás előnyös megvalósításában a hidrogént alulról felfelé áramoltatjuk, amikor is a hidrogén átbuborékol a folytonos folyadékfázison. A folytonos folyadékfázis jelenléte miatt feltételezhetnénk, hogy a reakciózónában csak a hidrogén 40 parciális nyomása lényeges, ez azonban nem igaz. A folyadékfázisnak való hidrogénátadás sebességét bizonyos mértékben a diffúzió korlátozza. Ezért bizonyos minimális mennyiségű hidrogént kell a folyékony iszapfázison átbuborékoltatni. A fent 45 közölt minimális mennyiségnél kevesebb hidrogén átvezetésével rendkívül gyenge eredményt kapnánk. A hidrogén mennyisége előnyösen 1000—2000 térfogatrész/térfogatrész, a jelenleg alkalmazott nyomásoknál az optimális mennyiség kb. 1300 térfogatrász/térfo- 50 gatrész. 2000 térfogatrész/térfogatrésznél több hidrogén nem káros, de az eljárás működését nem javítja. 10 000 térfogatrész/térfogatrésznél több hidrogén keringetése esetén a kompressziós költségek rendkívül megnőnek, ezért 10 000 térfbgatrész/térfogatrész a 55 hidrogén keringetés gyakorlati felső határának tekinthető. A reakciózóna nyomása 25 és 500 att. között lehet. A nagyobb nyomás elősegíti a hidrogénezési reakciókat. Nagyobb nyomás alkalmazása némileg csökkenti 60 az eljárásban gyakran használt visszakeringető hidrogén kompresszorok beruházási és üzemeltetési költségét is. Sajnos azonban a nagyobb nyomásokon erősebb szerkezetű reaktorra van szükség. Minthogy a végbemenő reakciók nagy része exo- 65 term, a reakciózónából kilépő anyag hőmérséklete lényegesen magasabb a belépési hőmérsékletnél. Ezenkívül a reakció lezajlásához szükséges minimális hőmérséklet kb. 300—400 C°. A belépési hőmérséklet nem lehet 435 C°-nál magasabb, mert a magasabb hőmérséklet nem a hidrogénezési hanem a dehidrogénezési reakcióknak kedvező. Ha például öklohexárit 350 C°-ra melegítünk, katalizátor nélkül is benzolt és hidrogént kapunk. A hőmérséklet növelésével a reakciósebesség általában nő, de ezt az egyensúly kedvezőtlen eltolódása ellensúlyozza. Ugyanilyen okokból a reakciózónában a tartózkodási időt és a belépési hőmérsékletet úgy kell megválasztani, hogy a kilépési hőmérséklet legfeljebb kb. 500 C° legyen. Noha 500 °C maximális reakcióhőmérsékleten is megfelelő eredményeket kapunk, az eljárás előnyös megvalósításában a maximális reakcióhőmérséklet kb. 450 C°. A találmány szerinti eljárás megvalósítható ugyan egy hosszúkás reakciózónában, amikor az iszapfázist és a hidrogént a zóna felső részén vezetjük be és a terméket alul vesszük el, mégis előnyösebb egy felfelé áramló rendszer megvalósítása. Ennek egyik fő előnye, hogy a nyersanyag rendkívül nehéz frakciója, különösen a kb. 566 C° feletti forrási hőmérsékletű frakció, lényegesen hosszabb ideig tartózkodik a reakciózónában, ami elősegíti a nyersanyag nehéz frakciójának konverzióját. Az iszapfázisú reaktorból kilépő, vanádium-szulfid katalizátort és a nem reagált aszfalténeket tartalmazó termékeket alkalmas elválasztó rendszerbe vezetjük, amelyből hidrogénben dús gázfázist nyerünk ki. Ezt előnyösen visszavezetjük az iszapfázisú reaktor betáplálásához. A hidrogént elválasztó rendszert nem tekintjük a találmány szerinti kombinált eljárás lényeges részének. Ez a rendszer egy vagy több berendezésből állhat, amelyekkel a hidrogén és a közönséges körülmények között gáz alakú egyéb áramok külön kinyerhetők. A kilépő terméknek a vanádium-szulfid katalizátort és a nem reagált aszfalténeket tartalmazó, közönséges körülmények között folyékony részét előnyösen az oldószeres aszfaltmentesítő felső részébe vezetjük, ahol ellenáramban érintkezik a zóna alsó részén bevezetett megfelelő szelektív oldószerrel. Az oldószeres aszfaltmentesítő zóna az eljárásba bevezetett összes betáplált anyag kezelésére is alkalmas. így az aszfaltmentesítő betáplálása a friss betáplált anyagot és az iszapfázisú reaktor folyékony termékét tartalmazhatja. Az oldószeres aszfaltmentesítő zóna 10 és 300 C° előnyösen 35 és 180 C° közötti hőmérsékleten 5 és 75 att., előnyösen 15 és 40 att. közötti nyomáson működik. A pontos működési körülmények általában az aszfaltmentesítőbe táplált anyag jizikai jellemzőitől, valamint a választott oldószertől függnek. Általában a hőmérsékletet és a nyomást úgy választjuk, hogy az aszfaltmentesítés folyadékfázisban történjék, és hogy az összes katalizátor részecske eltávozzék az oldószerben szegény nehéz fázisban. Alkalmas oldószerek a metán, etán, propán, n-bután, izobután, n-pentán, izopentán, neopentán, n-hexán, izohexán, n-heptán és hasonló szénhidrogének. Oldószerként 5-14 szénatomos szénhidrogéneket tartalmazó, közönséges körülmények között folyékony benzin frakciók előnyösen 95 C° végső forráspont alatti 4