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Title:
METHOD AND DEVICE FOR PREPARING A VANADIUM-CONTAINING COMBUSTIBLE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2018/033284
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method and a device for preparing a vanadium-containing combustible (2) in a de-asphalting device (1). In this way, a vanadium-containing combustible (2) is supplied to a de-asphalting unit (4) via a supply line (3) in a de-asphalting device (1), wherein the vanadium-containing combustible (2) supplied into the de-asphalting unit (4) forms a first mass flow (5) and a substantially de-asphalted combustible (6) is discharged from the de-asphalting unit (4) via a discharge line (7). According to the invention, a bypass line (8) is connected to the supply line (3), wherein, via the bypass line (8), a second mass flow (9) of the vanadium-containing combustible (2) is directed past the de-asphalting unit (4) in parallel to the first mass flow (5) and supplied to the discharge line (7), such that a combined mass flow (10) is formed in the discharge line.

Inventors:
KINZL MARKUS (DE)
KURSAWE ANSGAR (DE)
LOEW SEBASTIAN (DE)
Application Number:
PCT/EP2017/065985
Publication Date:
February 22, 2018
Filing Date:
June 28, 2017
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS AG (DE)
International Classes:
C10G21/00
Foreign References:
US20090057195A12009-03-05
US20150315490A12015-11-05
Other References:
COULSON, J. M., RICHARDSON, J. F.: "Chemical Engineering volume 6 An Introduction to Chemical Engineering Design", vol. 6, 1991, PERGAMON PRESS, ISBN: 0-08-022970-0, article SINNOTT, R. K.: "Chapter 2. Fundamentals of Material Balances", pages: 29, 47, 48, XP002774189
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Claims:
Patentansprüche

1. Verfahren zur Aufbereitung eines Vanadium-haltigen

Brennstoffs (2) in einer Deasphaltierungsvorrichtung (1), wo- bei Vanadium-haltiger Brennstoff (2) über eine Zuleitung (3) einer Deasphaltierungseinheit (4) zugeführt wird, wobei der in die Deasphaltierungseinheit (4) zugeführte Vanadium- haltige Brennstoff (2) einen ersten Massenstrom (5) bildet, und ein im Wesentlichen deasphaltierter Brennstoff (6) aus der Deasphaltierungseinheit (4) über eine Ausleitung (7) aus¬ geleitet wird, wobei an die Zuleitung (3) eine Bypass-Leitung (8) angeschlossen ist, wobei durch die Bypass-Leitung (8) ein zweiter Massenstrom (9) des Vanadium-haltigen Brennstoffs (2) an der Deasphaltierungseinheit (4) parallel zum ersten Mas- senstrom (5) vorbei geleitet und der Ausleitung (7) zugeführt wird, wobei sich in der Ausleitung ein zusammengeführter Massenstrom (10) bildet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei ein Regelventil (11) in die Zuleitung (3) geschaltet ist, und die Bypass-Leitung (8) an dem Regelventil (11) angeschlossen ist, wobei im zusammen¬ geführten Massenstrom (10) eine Ausgangskonzentration (14) von Vanadium im Brennstoff durch eine in die Ausleitung (7) geschaltete Messvorrichtung (12) gemessen wird, und ausgehend von der gemessenen Ausgangskonzentration (14) an Vanadium im zusammengeführten Massenstrom (10) durch das Regelventil (11) das Verhältnis zwischen dem ersten Massenstrom (5) und dem zweiten Massenstrom (9) geregelt wird. 3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei das Verhältnis zwischen dem ersten Massenstrom (5) und dem zweiten Massenstrom (9) anhand eines voreingestellten Sollwertes derart geregelt wird, dass eine weitgehend konstante Aus¬ gangskonzentration (14) von Vanadium im Brennstoff im zusam- mengeführten Massenstrom (10) erzielt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei zu¬ sätzlich die Eingangskonzentration (13) an Vanadium im Vana- dium-haltigen Brennstoff (2) vor dem Regelventil (11) durch eine weitere Messvorrichtung (15) gemessen wird, und zusammen mit der Ausgangskonzentration (14) an Vanadium im zusammengeführter Massenstrom (10) durch das Regelventil (11) das Ver- hältnis zwischen dem ersten Massenstrom (5) und dem zweiten Massenstrom (9) geregelt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Vanadium-Eingangskonzentration (13) und/oder Ausgangskonzent- ration (14) im Brennstoff gemessen wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der erste Massenstrom (5) auf etwa 2/3 und der zweite Massenstrom (9) auf etwa 1/3 des Vanadium-haltigen Brennstoffs (2) einge- stellt wird, und weiter vorteilhaft der erste Massenstrom (5) und der zweite Massenstrom (9) auf jeweils in etwa die Hälfte des Vanadium-haltigen Brennstoffs (2) eingestellt werden.

7. Deasphaltierungsvorrichtung (1) zur Aufreinigung eines Vanadium-haltigen Brennstoffes (2), umfassend eine

Deasphaltierungseinheit (4), der über eine Zuleitung (3) Va¬ nadium-haltiger Brennstoff (2) zuführbar, der einen ersten Massenstrom (5) bildet, und aus einer Ausleitung (7) ein im Wesentlichen deasphaltierter Brennstoff (6) ausleitbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Deasphaltierungsvorrichtung (1) weiterhin eine Bypass-Leitung (8) umfasst, welche die Zu¬ leitung (3) mit der Ausleitung (7) verbindet, so dass der Vanadium-haltige Brennstoff (2) in einem zweiten Massenstrom (9) an der Deasphaltierungseinheit (4) vorbei leitbar und dem im Wesentlichen deasphaltierten Brennstoff (6) zuführbar ist, und sich ein zusammengeführter Massenstrom (10) bildet.

8. Deasphaltierungsvorrichtung (1) nach Anspruch 7 weiterhin umfassend eine Messvorrichtung (12) und ein in die Zulei- tung (3) geschaltetes Regelventil (11), wobei die Bypass- Leitung (8) das Regelventil (11) mit einem Anschluss (16) in der Ausleitung verbindet, und wobei die Messvorrichtung (12) in der Ausleitung (7) nach dem Anschluss (16) der Bypass- Leitung (8) angeordnet ist, so dass die Konzentration von Va¬ nadium im zusammengeführten Massenstrom (10) messbar ist, und durch das Regelventil (11) ausgehend von der gemessenen Kon¬ zentration an Vanadium im zusammengeführten Massenstrom (10) ein Verhältnis zwischen dem ersten Massenstrom (5) und dem zweiten Massenstrom (9) regelbar ist.

9. Deasphaltierungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis zwi- sehen dem ersten Massenstrom (5) und dem zweiten Massenstrom (9) anhand eines voreingestellten Sollwertes derart regelbar ist, dass die Ausgangskonzentration (14) von Vanadium im zusammengeführten Massenstrom (10) weitgehend konstant ist. 10. Deasphaltierungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine weitere Messvor¬ richtung (15) in die Zuleitung (3) vor dem Regelventil (11) geschaltet ist, durch die zusätzlich die Eingangskonzentrati¬ on (13) an Vanadium im Vanadium-haltigen Brennstoff (2) mess- bar ist, und das Verhältnis zwischen dem ersten Massenstrom (5) und dem zweiten Massenstrom (9) anhand der Eingangskonzentration (13) an Vanadium und der Ausgangskonzentration (14) an Vanadium im Brennstoff regelbar ist. 11. Deasphaltierungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Vanadium- Eingangskonzentration (13) und/oder -Ausgangskonzentration (14) im Brennstoff messbar ist. 12. Deasphaltierungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Massenstrom (5) in etwa 2/3 und der zweite Massenstrom (9) in etwa 1/3 des Vanadium-haltigen Brennstoffs (2) entspricht, und weiter vorteilhaft der erste Massenstrom (5) und der zweite Massen- ström (9) jeweils in etwa der Hälfte des Vanadium-haltigen Brennstoffs (2) entsprechen.

Description:
Beschreibung

Verfahren und Vorrichtung zur Aufbereitung eines Vanadium- haltigen Brennstoffs

Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung von flüssigen Brennstoffen (Roh- und Schweröle) , die für die Gewinnung elektrischer Energie in Gasturbinen vorgesehen sind. Bei dieser Reinigung besteht das Hauptziel darin, Schwerme- talle wie Vanadium und Nickel abzureichern, deren Anwesenheit in den bei der Verfeuerung entstehenden Abgasen zur Korrosion in den Gasturbinen führen kann.

Verfahren zur Entfernung (Deasphaltierung) von Schwermetallen aus flüssigen Brennstoffen sind bereits aus dem Stand der Technik bekannt. Eine effiziente Demetallisierung von Roh- und Schwerölen ist insbesondere dann möglich, wenn eine

Deasphaltierung mit einem Antisolvent (Deasphaltierungs- mittel) durchgeführt werden kann, das aus kurzkettigen Alka- nen besteht. Dieses Anitsolvent wird nach erfolgter Deasphal ¬ tierung von der Produktmischung abgetrennt und dem Prozess wieder zugeführt.

Die beschriebene Deasphaltierung ( Schwermetall-Abreicherung) ist zwingend notwendig, wenn Schweröle mit insbesondere Vana ¬ dium-Konzentrationen oberhalb von 100 ppm für die Energiegewinnung in Gasturbinen eingesetzt werden. Im Gegensatz dazu ist die Reduzierung der Vanadium-Konzentration von Rohölen mit geringerem Vanadium-Anteil zwar nicht zwingend erforder- lieh, ist jedoch häufig aus wirtschaftlichen Gründen vorteilhaft .

Rohöle mit geringerem Vanadium-Anteil weisen typischerweise Vanadium-Konzentrationen zwischen 10 und 20 ppm auf, so dass sie zwar ohne Vorbehandlung in robusten Standard-Gasturbinen verfeuert werden dürfen. Der Service-Aufwand ist jedoch sehr hoch und die Effizienz der Verbrennung deutlich geringer als beim Einsatz zuvor demetallisierter Rohöle. Eine Verringerung der Schwermetallgehalte führt zu hohen Einsparungen im Be ¬ reich der Gasturbinen-Servicekosten.

Die Herausforderung besteht dabei darin, ein ökonomisches Op- timum zwischen dem Aufwand und dem Nutzen einer Deasphal- tierung zu finden. Diese Herausforderung tritt auf, weil mit einer (technisch möglichen) Steigerung des Schwermetall- Abreicherungsgrades zwar immer höhere Einsparungen im Bereich der Gasturbinen-Servicekosten möglich sind, auf der anderen Seite aber die mit der Deasphaltierung verbundenen Abtrennkosten oberhalb bestimmter Abreicherungsgrade überproportio ¬ nal zunehmen (die Abtrennkosten beinhalten die Invest-und Betriebskosten für die Öl-Reinigungseinheit) . Die Service- Kosten werden gewöhnlich auf den Vanadium-Gehalt der Rohöle bezogen, weil Vanadium für die Korrosion im Heißgaspfad (Hot- Gas-Path) der Gasturbinen hauptverantwortlich ist.

Wenn die Vanadium-abhängigen Gasturbinen-Servicekosten, deren Verringerung mit Hilfe der beschriebenen Technologie zur Va- nadium-Entfernung angestrebt wird, den Kosten der Vanadium- Entfernung durch Deasphaltierung gegenübergestellt werden, wird erkennbar, dass die durch Abreicherung anzustrebende Va ¬ nadium-Konzentration typischerweise im Bereich von 8 ppm liegen sollte, wenn das ökonomische Optimum angestrebt wird. Va- nadium-Abreicherungen auf Werte unterhalb dieses Zielwertes würden zwar wie oben angedeutet zusätzliche Servicekosten- Einsparungen ermöglichen, jedoch würden die Kosten der

Deasphaltierung überproportional zunehmen, so dass sich insgesamt eine Verschlechterung der ökonomischen Situation erge- ben würde.

Es stellt sich die Frage, wie die aus technischen Gründen ge ¬ gebene Möglichkeit, die Vanadium-Konzentration stärker als wirtschaftlich sinnvoll absenken zu können, gewinnbringend genutzt werden kann. Die realisierbaren Abreicherungsgrade liegen im Bereich von 60 - 80 %. Wenn konservativ von einem exemplarischen Abreicherungsgrad von 2/3 ausgegangen wird, könnte jedes Öl, dessen Vanadium-Ausgangskonzentration unter- halb von 24 ppm liegt, auf Konzentrationen unterhalb des Zielwertes von 8 ppm abgereichert werden, was aber wie be ¬ schrieben aus ökonomischen Gründen nicht zielführend ist. Bisher werden Deasphaltierungen nur im Raffineriebereich, nicht aber für die Vorbehandlung von Rohölen und Schwerölen für Gasturbinen-Anwendungen eingesetzt. Es ist kein auf typische Kraftwerksumgebungen zugeschnittener Prozess bekannt. Im Kraftwerksbereich werden anstatt dessen Umwege beschrit- ten, die sehr kostenintensiv sind, insbesondere mit Hinblick auf den Service-Aufwand. Dafür ist es im Kraftwerksbereich möglich, einen Deasphaltierungsprozess in den Kraftwerkspro- zess zu integrieren, und überschüssige Energie aus dem Kraft ¬ werk für Heizschritte des Deasphaltierungsprozesses zu nut- zen, so dass die Betriebskosten für die Deasphaltierung im Kraftwerksbereich viel niedriger sind als im Raffineriebereich, wo keine kostenlose Überschussenergie zur Verfügung steht . Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, eine Deasphaltierung zur Abreicherung von Vanadium im Bereich des ökonomischen Optimums zu betreiben.

Die auf ein Verfahren gerichtete Aufgabe der Erfindung ist gelöst durch ein Verfahren zur Aufbereitung eines Vanadium- haltigen Brennstoffs in einer Deasphaltierungsvorrichtung, wobei Vanadium-haltiger Brennstoff über eine Zuleitung einer Deasphaltierungseinheit zugeführt wird, wobei der in die Deasphaltierungseinheit zugeführte Vanadium-haltige Brenn- Stoff einen ersten Massenstrom bildet, und ein im Wesentlichen deasphaltierter Brennstoff aus der Deasphaltierungs ¬ einheit über eine Ausleitung ausgeleitet wird. Erfindungsge ¬ mäß ist an die Zuleitung eine Bypass-Leitung angeschlossen, wobei durch die Bypass-Leitung ein zweiter Massenstrom des Vanadium-haltigen Brennstoffs an der Deasphaltierungseinheit parallel zum ersten Massenstrom vorbei geleitet und der Aus ¬ leitung zugeführt wird, wobei sich in der Ausleitung ein zusammengeführter Massenstrom bildet. Die Erfindung zielt dabei darauf ab, durch Einführung einer Bypass-Schaltung und einer dazu gehörigen Regelung eine Einrichtung zu schaffen, den Deasphaltierungsprozess zur

Abreicherung von Vanadium im Bereich des ökonomischen Optimums zu betreiben. Diese Einrichtung ist dann von Nutzen, wenn die Deasphaltierung aus technischen Gründen höhere Vana- dium-Abreicherungen ermöglicht als für das ökonomische Opti ¬ mum erforderlich. Dieser Fall tritt bei typischen Rohölen re- gelmäßig auf, weil das ökonomische Optimum meist im Bereich von ca. 8 ppm Vanadium liegt, während die Deasphaltierung, durch die Vanadium um mindestens 2/3 reduziert werden kann, alle Öle mit Vanadium-Ausgangskonzentrationen von weniger als beispielsweise 24 ppm auf Endkonzentrationen unterhalb der erforderlichen ca. 8 ppm abgereichert .

Die Erfindung geht dabei von der Erkenntnis aus, dass nur ein erster Massenstrom (Teilstrom) des Rohöl-Feedstroms über die Zuleitung der Deasphaltierungseinheit zugeführt wird und dort gereinigt wird, während ein zweiter Massenstrom (Teilstrom) durch die Bypass-Leitung an der Deasphaltierungseinheit vorbeigeleitet wird. Diese Auftrennung in zwei Ströme wird als Split bezeichnet. Der Bypass-Strom wird anschließend mit dem gereinigten Strom aus der Deasphaltierungseinheit vermischt. Der Vorteil der Bypass-Schaltung liegt insbesondere darin, dass nur ein Teil des Feedstroms deasphaltiert werden muss. Dementsprechend kann die Deasphaltierungseinheit kleiner ge ¬ baut werden als im Fall der Behandlung des gesamten Feed- Stroms . Entsprechend fallen deutlich geringere Invest- und Betriebskosten für die Ölreinigung an, wodurch erkennbar wird, dass die Umsetzung dieser Erfindung einen Betrieb im Bereich des ökonomischen Optimums ermöglicht.

Aufgrund der Vermischung weist der entstehende gemischte End- produktstrom eine Konzentration von Vanadium auf, die zwischen der Konzentration des durch Deasphaltierung gereinigten Stroms und des Bypass-Stroms liegt (die Bypass-Konzentration entspricht der Rohöl-Feedkonzentration, weil im Bypass keine Behandlung erfolgt) .

Bei einer vorteilhaften Weiterentwicklung des Verfahrens ist ein Regelventil in die Zuleitung geschaltet, und die Bypass- Leitung ist an dem Regelventil angeschlossen, wobei im zusammengeführten Massenstrom eine Ausgangskonzentration von Vanadium im Brennstoff durch eine in die Ausleitung geschaltete Messvorrichtung gemessen wird, und ausgehend von der gemesse- nen Ausgangskonzentration an Vanadium im Brennstoff durch das Regelventil das Verhältnis zwischen dem ersten Massenstrom und dem zweiten Massenstrom geregelt wird.

Durch eine geeignete Regelung des Split-Verhältnisses wird dafür gesorgt, dass die durch Mischung erhaltene Ausgangskonzentration dem ökonomischen Optimum entspricht.

Der Regelkreis zur Einstellung des Split-Verhältnisses bein ¬ haltet dabei eine Regeleinrichtung wie beispielsweise ein Dreiwege-Regelventil oder die Kombination von zwei Regelven ¬ tilen für die Einstellung des ersten und des zweiten Massenstroms .

Bei einer vorteilhaften Weiterentwicklung des Verfahrens wird das Verhältnis zwischen dem ersten Massenstrom und dem zweiten Massenstrom anhand eines voreingestellten Sollwertes derart geregelt, dass eine weitgehend konstante Ausgangskonzent ¬ ration von Vanadium im Brennstoff im zusammengeführten Massenstrom erzielt wird.

Das Split-Verhältnis wird dabei auf Basis eines Vergleichs des Sollwertes mit dem gegebenen Istwert eingestellt. Der Sollwert entspricht dabei einem Sollwert einer vorgegebenen Konzentration an Vanadium und der Istwert entsprechend (ent- spricht ?) dem Istwert der Konzentration an Vanadium. Die

Konzentration an Vanadium wird mit Hilfe einer analytischen Methode bestimmt. Bevorzugt kommt eine Online-Methode zum Einsatz, die eine schnelle Bestimmung der Konzentration an Vanadium und somit eine schnelle Regelung des Split- Verhältnisses ermöglicht. Falls keine Online-Methode einge ¬ setzt werden kann, ist es möglich, die Konzentration an Vanadium durch eine Offline-Methode zu bestimmen und den Messwert anschließend der Split-Regelung zur Verfügung zu stellen.

In einer vorteilhaften Weiterentwicklung des Verfahrens wird zusätzlich die Eingangskonzentration an Vanadium im Vanadium- haltigen Brennstoff vor dem Regelventil durch eine weitere Messvorrichtung gemessen, und zusammen mit der Ausgangskonzentration an Vanadium im Brennstoff durch das Regelventil das Verhältnis zwischen dem ersten Massenstrom und dem zweiten Massenstrom geregelt. Beide Signale, die Eingangskonzentration an Vanadium und die Ausgangskonzentration an Vanadium, können für eine vorteilhafte Regelung des Split-Verhältnisses kombiniert werden. So ¬ bald die Deasphaltierungseinheit eine Zeitlang gelaufen sein wird, werden Erfahrungswerte zum Zusammenhang zwischen der Split-Ventilstellung und der typischerweise erreichten Konzentration an Vanadium im zusammengeführten Massenstrom vorliegen. Das Eingangssignal über die Eingangskonzentration an Vanadium kann dann zur Regelung des Split-Verhältnisses verwendet werden, so lange die Ausgangskonzentration an Vanadium ein erlaubtes Band um den Sollwert herum nicht verlässt.

Der Vorteil dieser Regelung besteht darin, dass eine deutlich schnellere Reaktion auf Veränderungen der Eingangskonzentra ¬ tion möglich ist. Das Split-Verhältnis kann nach Messung der Eingangskonzentration sofort nachgeregelt werden, noch bevor das Rohöl durch das Regelventil ( Split-Ventil ) fließt. Im Ge ¬ gensatz dazu ist eine Anpassung des Split-Verhältnisses im Falle der Regelung auf Basis der Ausgangskonzentration erst möglich, wenn das Rohöl durch die gesamte Deasphaltierungs- Vorrichtung bis zur Messstelle der Ausgangskonzentration am Ausgang geflossen ist (die Verweilzeit liegt im Bereich von ca. einer Stunde) . Wird das erlaubte Band um den Sollwert herum verlassen, muss die Ausgangskonzentration so lange zur Regelung verwendet werden, bis die Ausgangskonzentration wieder innerhalb des Bandes liegt.

Die Messung der Eingangs- und Ausgangskonzentration von Vana- dium kann Online, also fortlaufend im Betrieb erfolgen, oder auch Offline, also beispielsweise durch Probenentnahme.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird der erste Massenstrom auf etwa 2/3 und der zweite Mas- senstrom auf etwa 1/3 des Vanadium-haltigen Brennstoffs eingestellt. Weiter vorteilhaft ist eine Einstellung des ersten Massenstroms und des zweiten Massenstroms auf jeweils in etwa die Hälfte des Vanadium-haltigen Brennstoffs. Die auf eine Vorrichtung gerichtete Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch eine Deasphaltierungsvorrichtung zur

Aufreinigung eines Vanadium-haltigen Brennstoffes, umfassend eine Deasphaltierungseinheit , der über eine Zuleitung Vanadi ¬ um-haltiger Brennstoff zuführbar ist, der einen ersten Mas- senstrom bildet, und aus einer Ausleitung ein im Wesentlichen deasphaltierter Brennstoff ausleitbar ist. Erfindungsgemäß ist weiterhin eine Bypass-Leitung umfasst, welche die Zulei ¬ tung mit der Ausleitung verbindet, so dass der Vanadium- haltige Brennstoff in einem zweiten Massenstrom an der

Deasphaltierungseinheit vorbei leitbar und dem im Wesentli ¬ chen deasphaltierter Brennstoff zuführbar ist, und sich ein zusammengeführter Massenstrom bildet.

Die erfindungsgemäßen Vorteile der Deasphaltierungs- Vorrichtung und der entsprechenden Unteransprüche sind analog zum erfindungsgemäßen Verfahren.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der

Deasphaltierungsvorrichtung ist weiterhin eine Messvorrich- tung und ein in die Zuleitung geschaltetes Regelventil um ¬ fasst, wobei die Bypass-Leitung das Regelventil mit einem An- schluss in der Ausleitung verbindet, und wobei die Messvor ¬ richtung in der Ausleitung nach dem Anschluss der Bypass- Leitung angeordnet ist, so dass die Konzentration von Vanadi ¬ um im Brennstoff im zusammengeführten Massenstrom messbar ist, und durch das Regelventil ausgehend von der gemessenen Konzentration an Vanadium im Brennstoff ein Verhältnis zwi- sehen dem ersten Massenstrom und dem zweiten Massenstrom regelbar ist.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Deasphal- tierungsvorrichtung ist das Verhältnis zwischen dem ersten Massenstrom und dem zweiten Massenstrom anhand eines voreingestellten Sollwertes derart regelbar, dass die Ausgangskonzentration von Vanadium im Brennstoff im zusammengeführten Massenstrom weitgehend konstant ist. In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der

Deasphaltierungsvorrichtung ist eine weitere Messvorrichtung in die Zuleitung vor dem Regelventil geschaltet, durch die zusätzlich die Eingangskonzentration an Vanadium im Vanadium- haltigen Brennstoffs messbar ist und das Verhältnis zwischen dem ersten Massenstrom und dem zweiten Massenstrom anhand der Eingangskonzentration an Vanadium und der Ausgangskonzentration an Vanadium im Brennstoff regelbar ist.

Vorzugsweise ist bei der Deasphaltierungsvorrichtung die Ein- gangskonzentration und/oder Ausgangskonzentration von Vanadium messbar. Die Messvorrichtungen sind somit dazu ausgelegt, die Konzentration an Vanadium entweder in einem Rohöl-Strom (Online-Messung) oder in einer entnommenen Probe (Offline- Messung) zu messen.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Deasphaltierungsvorrichtung entspricht der erste Massenstrom in etwa 2/3 und der zweite Massenstrom in etwa 1/3 des Vanadium- haltigen Brennstoffs, und weiter vorteilhaft der erste Mas- senstrom und der zweite Massenstrom jeweils in etwa der Hälf ¬ te des Vanadium-haltigen Brennstoffs. Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Figuren näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 Eine schematische Darstellung einer Deasphal ¬ tierungsvorrichtung mit Bypass-Leitung

Eine schematische Darstellung einer Deasphal ¬ tierungsvorrichtung mit Bypass-Leitung, Regelventil und Messvorrichtung

Figur 3 Eine schematische Darstellung einer Deasphaltie ¬ rungsvorrichtung mit Bypass-Leitung, Regelventil einer Messvorrichtung vor dem Regelventil und einer weiteren Messvorrichtung nach dem Anschluss in der Ausleitung .

Figur 1 zeigt die erfindungsgemäße Deasphaltierungs ¬ vorrichtung 1 zur Aufreinigung eines Vanadium-haltigen Brennstoffes. Die Deasphaltierungsvorrichtung 1 umfasst eine

Deasphaltierungseinheit 4, der über eine Zuleitung 3 ein Va ¬ nadium-haltiger Brennstoff 2 zuführbar ist, der einen ersten Massenstrom 5 bildet. Aus der Deasphaltierungseinheit 4 ist über eine Ausleitung 7 ein im Wesentlichen deasphaltierter Brennstoff 6 ausleitbar.

Die Deasphaltierungsvorrichtung 1 umfasst darüber hinaus eine Bypass-Leitung 8, welche die Zuleitung 3 mit der Ausleitung 7 verbindet, so dass der Vanadium-haltige Brennstoff 2 in einem zweiten Massenstrom 9 an der Deasphaltierungseinheit 4 vorbei leitbar ist. Über die Bypass-Leitung 8 wird der der Vanadium- haltige Brennstoff 2 dem im Wesentlichen deasphaltierten Brennstoff 6 aus der Deasphaltierungseinheit 4 zugeführt, und vermischt sich zu einem zusammengeführten Massenstrom 10.

Am Mischungspunkt in der Ausleitung 7 gilt folgende Massenbi ¬ lanz :

m P x c P = m D , ou t x c D , out + m BP x c F (mit m P = m D , out + m BP ) mit m P = zusammengeführter Massenstrom 10

c P = Vanadium-Konzentration im zusammengeführten Massenstrom 10

i^D,out = erster Massenstrom 5 mit im Wesentlichen

deasphaltiertem Brennstoff 6 (abzüglich Vanadium-strom m A ) CD, out = Vanadium-Konzentration des im Wesentlichen

deasphaltierten Brennstoffs 6

m B p = zweiter Massenstrom 9 mit Vanadium-haltigen Brennstoff 2

c F = Vanadium-Konzentration im Vanadium-haltigen Brennstoff 2

Aufgrund der Vermischung des im Wesentlichen deasphaltierten Brennstoffs 6 (m D , 0 ut) m it Vanadium-haltigem Brennstoff 2 (m B p) zum zusammengeführten Massenstrom 10 (m P ) gilt: Da die Vanadium-Konzentration im Vanadium-haltigen Brennstoff 2 (c F ) hö ¬ her ist als im zusammengeführten Massenstrom 10 (c P ) , muss die Vanadium-Konzentration (CD, out) des im Wesentlichen deasphaltierten Brennstoffs geringer sein als die Vanadium- Konzentration (c P ) im zusammengeführten Massenstrom 10. Der Sollwert c P liegt typischerweise im Bereich von 8 ppm, so dass c D , out kleiner sein muss als 8 ppm, was aufgrund des gut erreichbaren Abreicherungsgrades von 2/3 für typische Erdöle mit weniger als 24 ppm Vanadium technisch realisierbar ist.

Dabei gilt allgemein, dass je höher die Vanadium- Konzentration (CF) im Vanadium-haltigen Brennstoff ist, desto höher muss der zu deasphaltierende erste Massenstrom 5 (m D ,in) sein, um den Sollwert (c P , S oii) erreichen zu können.

Die Erfindung beruht darauf, dass nur ein erster Massenstrom 5 (m D ,in) des Vanadium-haltigen Brennstoffs 2 (Rohöl-Feedstrom m F , Feed-Ausgangskonzentration c F ) als Zulaufstrom der

Deasphaltierungseinheit 4 zugeleitet und dort gereinigt wird, während ein zweiter Massenstrom 9 (m B p) in der Bypass-Leitung 8 an der Deasphaltierungseinheit 4 vorbeigeleitet wird. Der Vorteil der Bypass-Leitung 8 liegt insbesondere darin, dass nur ein Teil des Feedstroms (m F ) deasphaltiert werden muss. Folglich kann die Deasphaltierungseinheit 4 kleiner gebaut werden als im Fall der Behandlung des gesamten Massenstroms (m F ) des Vanadium-haltigen Brennstoffs 2. Entsprechend fallen deutlich geringere Invest- und Betriebskosten für die Ölrei- nigung an, wodurch erkennbar wird, dass die Umsetzung dieser Erfindung einen Betrieb im Bereich des ökonomischen Optimums ermöglicht . Liegt beispielsweise die Vanadium-Konzentration im Vanadium- haltigen Brennstoff 2 (c F ) bei 12 ppm, wird bei einer typi ¬ schen Abreicherungsrate von ca. 2/3 Vanadium auf (c D , 0ut ) 4 ppm abgereichert . Wenn die gewünschte Soll-Konzentration im zusammengeführten Massenstrom 10 (c P , S o ii ) 8 ppm beträgt, wird ein Verhältnis zwischen dem zweiten Massenstrom 9 (m B p ) und dem ersten Massenstrom 5 (m D , i n ) von 1:1 vorgegeben, damit sich aus 4 ppm und 12 ppm im Mittel die gewünschten 8 ppm ergeben (in der Realität muss m Di i n geringfügig höher sein, da ein kleiner Teil dieses Stroms als Vanadium--Nebenprodukt ab- gezogen wird und nicht mehr im Produkt-Öl zur Verfügung steht) .

Wenn nur die Hälfte des Vanadium-haltigen Brennstoffs 2 deasphaltiert werden muss, kann die Größe der Deasphal- tierungseinheit 4 halbiert werden, ebenso kann mit halbierten Betriebskosten für die Deasphaltierung gerechnet werden. Die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens wird stark verbessert.

Zur Verdeutlichung soll die Verfahrensvariante ohne Bypass- Schaltung gegenübergestellt werden: Hier würde der gesamte

Vanadium-haltige Brennstoff der Deasphaltierungseinheit 4 zu ¬ geleitet (m Di i n = m F ) , dementsprechend wären deutlich höhere Invest- und Betriebskosten für die Öl-Reinigung zu berücksichtigen. Der einzige Vorteil bestünde in einer geringeren Vanadium-Konzentration im Endproduktstrom (c P = c D , 0ut ) von 4 ppm. Diese weitergehende Verringerung der Vanadium-Konzentration im Vergleich zu den mit Bypass-Leitung 8 eingestellten 8 ppm würde jedoch nur noch geringfügige zusätzliche Ein- sparungen bei den Kosten für Gasturbinen-Service ermöglichen. Diese wären deutlich geringer als die Mehrkosten für die größer zu dimensionierende Deasphaltierungseinheit 4 , wodurch klar wird, dass die Variante ohne Bypass-Leitung 8 nicht dem ökonomischen Optimum entspricht.

Das Split-Verhältnis zwischen dem zweiten Massenstrom 9 (m B p ) und dem ersten Massenstrom 5 (m D , i n ) wird erfindungsgemäß auf Basis eines Vergleichs der Vanadium-Soll-Konzentration

(c P , soii ) mit der gegebenen Ist-Konzentration (c P ) fest einge ¬ stellt .

Figur 2 zeigt die in Figur 1 dargestellte Deasphaltierungs- vorrichtung 1, jedoch sind weiterhin eine Messvorrichtung 12 und ein in die Zuleitung 3 geschaltetes Regelventil 11 um- fasst. Die Bypass-Leitung 8 verbindet das Regelventil 11 mit einem Anschluss 16 in der Ausleitung. Die Messvorrichtung 12 ist in der Ausleitung 7 nach dem Anschluss 16 der Bypass- Leitung 8 angeordnet, so dass die Konzentration von Vanadium im zusammengeführten Massenstrom 10 messbar ist. Ausgehend von der gemessenen Konzentration an Vanadium im zusammengeführten Massenstrom 10 ist durch das Regelventil 11 ein Verhältnis zwischen dem ersten Massenstrom 5 und dem zweiten Massenstrom 9 regelbar.

Dazu wird die Vanadium-Konzentration in der Messvorrichtung mit Hilfe einer analytischen Methode bestimmt. Bevorzugt kommt eine Online-Methode zum Einsatz, die eine schnelle Va ¬ nadium-Bestimmung und somit eine schnelle Regelung des Split- Verhältnisses ermöglicht. Falls keine Online-Methode einge ¬ setzt werden kann, ist es möglich, die Vanadium-Konzentration durch eine Offline-Methode zu bestimmen und den Messwert (c P ) anschließend dem Regelventil 11 zur Verfügung zu stellen. Der Regelkreis zur Einstellung des Split-Verhältnisses bein ¬ haltet erfindungsgemäß ein Regelventil 11 wie ein Dreiwege- Regelventil oder die Kombination von zwei Regelventilen für die Einstellung des ersten und zweiten Massenstroms 5, 9 (m D , in und m BP ) .

Figur 3 zeigt eine Deasphaltierungsvorrichtung 1 mit einer weiteren Messvorrichtung 15, die in die Zuleitung 3 vor dem Regelventil 11 geschaltet ist. Die weitere Messvorrichtung bestimmt durch Messung die Eingangskonzentration 13 an Vanadium im Vanadium-haltigen Brennstoff 2. Das Verhältnis zwischen dem ersten Massenstrom 5 und dem zweiten Massenstrom 9 ist somit anhand der Eingangskonzentration 13 an Vanadium und der Ausgangskonzentration 14 an Vanadium im Brennstoff regelbar .

Somit wird zusätzlich zur Vanadium-Konzentration 14 im zusam- mengeführten Massenstrom 10 (c P ) auch die Vanadium- Eingangskonzentration 13 (CF) im Vanadium-haltigen Brennstoff 2 (m F ) gemessen. Beide Signale können für eine vorteilhafte Regelung des Split-Verhältnisses kombiniert werden. So kann, sobald Erfahrungswerte zum Zusammenhang zwischen der Split- Ventilstellung des Regelventils 11 und der typischerweise er ¬ reichten Vanadium-Konzentration (c P ) im zusammengeführten Massenstrom 10 (m P ) vorliegen, die Eingangskonzentration 13 (CF) zur Regelung des Split-Verhältnisses im Regelventil 11 verwendet werden, so lange die Ausgangskonzentration 14 des Vanadiums (c P ) ein erlaubtes Band um den Sollwert (c P , so ii) herum nicht verlässt. Der Vorteil dieser Regelung besteht da ¬ rin, dass eine deutlich schnellere Reaktion auf Veränderungen der Eingangskonzentration 13 möglich ist. Beide Messvorrichtungen 12 und 15 messen die Konzentrationen (CF und Cp) vorzugsweise mit demselben analytischen Gerät. Zur Durchführung von Online-Analytikmethoden werden zwei Probenleitungen zu diesem Messgerät gelegt. Durch die Erfindung ist somit aufgezeigt, wie die technische Möglichkeit der Realisierung hoher Abreicherungsgrade gewinn ¬ bringend ausgenutzt werden kann.