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EP3408356A1 - Verfahren zur aufreinigung eines asphaltenhaltigen brennstoffes - Google Patents

Verfahren zur aufreinigung eines asphaltenhaltigen brennstoffes

Info

Publication number
EP3408356A1
EP3408356A1 EP17708749.1A EP17708749A EP3408356A1 EP 3408356 A1 EP3408356 A1 EP 3408356A1 EP 17708749 A EP17708749 A EP 17708749A EP 3408356 A1 EP3408356 A1 EP 3408356A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
fuel
solvent
separation stage
separation
asphaltene
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP17708749.1A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Markus Kinzl
Ansgar Kursawe
Sebastian LÖW
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens Energy Global GmbH and Co KG
Original Assignee
Siemens AG
Siemens Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG, Siemens Corp filed Critical Siemens AG
Publication of EP3408356A1 publication Critical patent/EP3408356A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G53/00—Treatment of hydrocarbon oils, in the absence of hydrogen, by two or more refining processes
    • C10G53/02—Treatment of hydrocarbon oils, in the absence of hydrogen, by two or more refining processes plural serial stages only
    • C10G53/04—Treatment of hydrocarbon oils, in the absence of hydrogen, by two or more refining processes plural serial stages only including at least one extraction step
    • C10G53/06—Treatment of hydrocarbon oils, in the absence of hydrogen, by two or more refining processes plural serial stages only including at least one extraction step including only extraction steps, e.g. deasphalting by solvent treatment followed by extraction of aromatics
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G21/00—Refining of hydrocarbon oils, in the absence of hydrogen, by extraction with selective solvents
    • C10G21/003—Solvent de-asphalting
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C1/00—Gas-turbine plants characterised by the use of hot gases or unheated pressurised gases, as the working fluid
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C6/00—Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas-turbine plants for special use
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C6/00—Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas-turbine plants for special use
    • F02C6/18—Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas-turbine plants for special use using the waste heat of gas-turbine plants outside the plants themselves, e.g. gas-turbine power heat plants
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/12—Cooling of plants
    • F02C7/14—Cooling of plants of fluids in the plant, e.g. lubricant or fuel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/22—Fuel supply systems
    • F02C7/224—Heating fuel before feeding to the burner
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
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    • C10G2300/00—Aspects relating to hydrocarbon processing covered by groups C10G1/00 - C10G99/00
    • C10G2300/20—Characteristics of the feedstock or the products
    • C10G2300/201—Impurities
    • C10G2300/205—Metal content
    • C10G2300/206—Asphaltenes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C10G2300/4081—Recycling aspects
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    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2220/00—Application
    • F05D2220/30—Application in turbines
    • F05D2220/32—Application in turbines in gas turbines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00—Function
    • F05D2260/20—Heat transfer, e.g. cooling
    • F05D2260/213—Heat transfer, e.g. cooling by the provision of a heat exchanger within the cooling circuit

Definitions

  • the invention relates to a process for the purification of a fuel containing asphaltene. Furthermore, the invention relates to a corresponding device for the purification of a fuel containing asphaltene.
  • Heavy oils are used, which are available as low-cost fuels for energy production by gas turbines.
  • raw and heavy oils contain asphaltenes, which in turn contain chemically bound heavy metals such as vanadium or nickel.
  • heavy metals such as vanadium or nickel.
  • When the oils burn, these heavy metals are released as metal oxides.
  • the metal oxides in turn alloy with the metals of the turbine blades and corrode or weaken them.
  • asphaltenes have the property of precipitating as a solid under severe pressure or temperature changes. These solid asphaltene particles can clog pipes or fine nozzles of the burners used and thus have a lasting influence on the mixture formation in the turbine, which reduces the efficiency of the turbine.
  • the combustion of crude oils in gas turbines is therefore subject to high requirements. Crude oils are only of limited use for power generation in gas turbines, since modern high-performance turbines only tolerate heavy metals such as nickel or vanadium in the fuel up to values below the concentration in most crude oils. For this reason alone, their use in heavy metal-sensitive high-performance turbines is prohibited. An appropriate pretreatment of the fuels before their use in a gas turbine is therefore essential.
  • Deasphalting processes are based on extraction of asphaltenes by addition of saturated aliphatic hydrocarbons as precipitant or as solvent for the remaining oil constituents.
  • Asphaltenes are strongly enriched, removal of asphaltenes leads to an immediate removal of heavy metals.
  • the asphaltenes are precipitated, converting the heavy crude oil to a medium or light crude oil.
  • the precipitated asphaltenes and the heavy metals removed during the precipitation of the asphaltenes are separated from the crude oil and removed from the process.
  • the deasphalted crude oil can then be burned in a gas turbine.
  • the solvent is recovered from the process and ideally recycled to the deasphalting process.
  • a fraction with the low-boiling fuel constituents is separated from the asphaltene-containing fuel to be purified. The result is a high-boiling components and concentrated asphaltenes and heavy metals fuel fraction, which then the
  • the fraction with the low-boiling fuel constituents is essentially free of heavy metals such as vanadium and nickel and can be supplied, for example, to a vanadium-sensitive high-performance turbine and emitted there.
  • the above-described processes of recovering the solvent used and the pre-evaporation require high temperatures of several hundred degrees Celsius.
  • At high throughputs of pretreated fuel correspondingly large amounts of thermal energy, for example by external heating, must be introduced, whereby the economics of the process is called into question altogether.
  • the invention is based, as a first object, on a method by means of which a comparison with conventional methods economically improved separation of
  • Asphaltenes is achieved from an asphaltenegon fuel.
  • As a second object of the invention is to provide a device which allows a corresponding economic separation of asphaltenes from a fuel containing asphaltene.
  • the first object of the invention is achieved by a method for purifying an asphaltene-containing fuel, wherein the asphaltene-containing fuel is fed to a deasphalting unit in which asphaltenes contained in the fuel are separated to form a substantially deasphalted fuel by means of a solvent, wherein the solvent after Separation of the asphaltenes from the fuel in a solvent recovery unit is separated from the deasphalted fuel, and wherein the purification of the
  • asphaltene-containing fuel the waste heat of a generated during a power generation of fuel in a gas turbine turbine exhaust gas is used.
  • the invention is based on the consideration that, in principle, there is the possibility that the energy required for the treatment of asphaltene-containing fuel prior to its power generation in a gas turbine is the force factory process itself. However, in this case, an undesirable reduction in the power plant efficiency or a power loss of the power plant would have to be accepted.
  • the invention proceeds from the further fact that hot turbine exhaust gas, so-called flue gas, is produced during operation of a typical single-cycle gas turbine power plant.
  • the turbine exhaust gas typically has temperatures around 500 ° C.
  • the energy content of the turbine exhaust gas clearly exceeds the energy requirement for the purification of a fuel.
  • the turbine exhaust, or the flue gas is sometimes released unused in the environment.
  • the invention now combines and recognizes in a third step, that the previously unused waste heat of the turbine exhaust gas can be specifically used to
  • the method offers the possibility of an energy-optimized integration of a fuel purification in a total power plant process in which the purification of the fuel by the transfer of previously unused heat substantially without loss of power plant efficiency or without loss of power.
  • the Heat integration is achieved by utilizing the energy of the exhaust gas of a gas turbine. Especially with high energy requirements, the heat integration can also be done by using the energy of exhaust gases of several gas turbines.
  • the fuel to be purified is in particular a crude oil whose main constituents, in addition to the asphaltenes, ie highly condensed aromatic hydrocarbons, are above all alkanes, alkenes and cycloalkanes.
  • the fuel is fed to the deasphalting unit, in which the asphaltenes are separated by means of a solvent.
  • the temperature of the asphaltene-containing fuel is usually about 60 ° C.
  • Deasphalting agents are preferably used short-chain hydrocarbons, such as butanes (C4), pentanes (C5), hexanes (C6) and / or heptanes (C7).
  • Butane (C4), pentanes (C5) and hexanes (C6), also referred to as C4 -C6 fraction, are particularly preferably used.
  • the solvent used in the deasphalting serves to dissolve soluble constituents contained in the asphaltene-containing fuel, such as, for example, aliphatics, aromatics and paraffins.
  • the asphaltene fraction contained in the asphaltene-containing fuel ie the fraction containing asphaltenes and heavy metals, is insoluble in the solvent used. The solvent thus effectively acts as an "anti-solvent" with respect to asphaltenes.
  • the deasphalting unit is supplied with the substantially asphaltene-free, ie the deasphalted fuel, and the solvent, the solvent recovery unit. Inside the solvent recovery unit is the solvent is purified and separated from the deasphalted fuel. The separation is carried out by distillation, wherein the lower boiling solvent is evaporated and removed from the mixture.
  • the deasphalting downstream solvent recovery usually requires an inlet temperature of about 200 ° C. Typical are temperatures which are just below the critical temperature of the solvent used for deasphalting.
  • the waste heat from the turbine exhaust gas is used to separate the solvent from the deasphalted fuel.
  • the stream which contains substantially deasphalted fuel and solvent, is preferably heated for this purpose by the waste heat of the turbine exhaust gas.
  • the heating of the stream is advantageously carried out before it enters a separation unit.
  • the heat transfer of the waste heat of the turbine exhaust gas to the mixture of deasphalted fuel and the solvent is carried out for this purpose preferably via a heat exchanger upstream of the separation unit.
  • the hot turbine exhaust gas flows through the heat exchanger and heats the mixture of solvent and deasphalted fuel.
  • the solvent treatment takes place without external heating.
  • the solvent separated from the deasphalted fuel in the solvent recovery unit is preferably recycled to the deasphalting unit and used here for renewed deasphalting of an asphaltene-containing fuel supplied.
  • a further preferred embodiment of the invention provides that the asphaltene-containing fuel is supplied before being fed to the deasphalting unit of a first separation stage, in which a first partial flow is separated with low-boiling fuel constituents of the fuel.
  • the first substream contains essentially short-chain hydrocarbons, such as butanes (C4), pentanes (C5), hexanes (C6) and / or heptanes (C7).
  • the separation of the first partial stream from the asphaltene-containing fuel is advantageously carried out by distillation.
  • a prefilter column is preferably used as the first separation stage.
  • the waste heat of the turbine exhaust gas is used to separate the first partial flow of the fuel.
  • the first partial flow is separated by the heating of the asphaltene-containing fuel by means of the turbine exhaust gas.
  • the waste heat of the turbine exhaust gas is preferably coupled via a heat exchanger in the first separation stage. The hot turbine exhaust gas flows through the heat exchanger and heats the fuel to be purified. The turbine exhaust gas thus delivers in this
  • Process step directly the necessary heat for distillative separation of the first part stream and the asphaltene-containing fuel.
  • the fuel is preferably fed to a second separation stage.
  • the fuel supplied to the second separation stage is essentially a bottoms fraction with higher boiling point. alkanes and high-boiling components, such as the
  • the fuel is heated prior to delivery to the second separation stage.
  • temperatures of up to 450 ° C appropriate.
  • the waste heat of the turbine exhaust gas is preferably also used, so the fuel is heated directly before the supply to the second separation stage by means of the waste heat of the turbine exhaust gas. Accordingly, no external heating is necessary at this point. Instead, the heat transfer of the waste heat of the turbine exhaust gas takes place on the asphaltene-containing fuel.
  • one of the second separation stage upstream heat exchanger is used.
  • a second substream is particularly preferably separated from the fuel.
  • the separation of the second partial stream from the fuel is expediently likewise by distillation.
  • a phase separator a so-called flash column, is preferably used as second separation stage.
  • the second substream separated in the second separation stage contains essentially higher-chain alkanes and is depleted of vanadium.
  • the fuel is additionally heated by the second partial stream separated from the fuel before it is fed to the second separating stage.
  • the heat transfer from the second partial stream to the fuel in this case ideally also takes place via a heat exchanger.
  • the partial stream separated in the second separation stage flows through the heat exchanger and in this case heats the asphaltene-containing fuel.
  • the second partial stream is cooled during the heating of the fuel itself.
  • the temperature of the partial flow is reduced to the maximum temperature of about 70 ° C prior to its supply to a gas turbine, thus creating the conditions for subsequent power generation.
  • the cooled second partial flow is preferably fed to a gas turbine.
  • the cooled second partial stream is fed to a vanadium-sensitive high-performance turbine and emitted there. Since the second partial stream no longer contains vanadium, this requires no additives and there are also no turbine damage to be feared.
  • the second partial stream is used before the supply to the gas turbine for heating the current supplied to the solvent recovery unit stream of deasphaltiertem fuel and solvent.
  • the second partial flow transfers part of its excess heat to this current.
  • the heat transfer via a heat exchanger.
  • This is an internal heat transfer in the form of a heat technology coupling of two process steps of the process.
  • the sulfur present in the fuel is depleted by the pre-evaporation of the fuel, as well as by the subsequent deasphalting of the fuel.
  • the concentration of the sulfuric acid formed during the combustion of the fuel from the sulfur also decreases, resulting in a lower sulfuric dew point. Due to the resulting lower tendency to condensation of sulfuric acid, the risk of corrosion is reduced.
  • the gas turbine is preferably downstream of a steam turbine (combined cycle power plant).
  • the fuel After separation of the second substream, the fuel is concentrated in asphaltenes and heavy metals.
  • the fuel is now expediently fed to the deasphalting unit, in which asphaltenes contained in the fuel are separated off.
  • the fuel Within the deasphalting unit - but before the actual deasphalting - the fuel is conveniently cooled to temperatures preferred for deasphalting in a temperature range between 60 ° C and 120 ° C.
  • the cooling of the fuel to be deasphalted is preferably carried out by means of an available, cool stream of a power plant process which has a lower temperature than the Brennstoffström itself.
  • the heat of the fuel is transferred to present in the power plant process streams of lower temperature the fuel itself is cooled.
  • a heat dissipation over generally expensive cooling water is not necessary.
  • the energy consumption during the purification of asphaltene-containing fuel is further reduced.
  • the deasphalting itself is carried out by ultrafast mixing of the fuel and the solvent in a corresponding mixing element and by the subsequent precipitation of the asphaltenes or asphaltene particles.
  • the asphaltene particles are preferably separated from the fuel by their particle size.
  • the asphaltenes separated from the fuel are expediently withdrawn from the deasphalting unit and sent for further utilization.
  • the deasphalted fuel is fed to the separation of the solvent of a gas turbine and flows in this. Although residues of vanadium and / or heavy metals are still possible in this deasphalted fuel. However, these proportions are sufficiently low, so that the fuel is preferably supplied to a vanadium-resistant standard turbine and can be energetically utilized by them.
  • the waste heat of the turbine exhaust gas is first transferred to a heat exchanger circuit.
  • the heat transfer into the process of fuel purification (or to the apparatus components used for this purpose) takes place starting from the heat exchanger circuit only after.
  • the use of the waste heat of the turbine exhaust gas in the presence of a heat transfer circuit is done indirectly.
  • Such a process control is advantageous for safety reasons, since the hot turbine exhaust gas, that is to say the flue gas and the fuel stream to be heated, need not be conducted by the same apparatus. Basically, heat transfer from the heat exchanger cycle to all processes is possible in which a temperature control is required.
  • a secondary circuit is preferably used for steam generation.
  • the water vapor generated in such a secondary carrier circuit by the waste heat of the turbine exhaust gas within the heat exchanger circuit is used in an advantageous embodiment of the invention for the solvent recovery in the solvent recovery unit.
  • the waste heat of the gas turbine in this case heats a circulating in the heat exchanger circuit fluid, which in turn provides heat for the solvent - recovery available.
  • the heat exchanger circuit is thus interposed between the gas turbine and the fuel purification.
  • the steam produced is used for pre-evaporation of the fuel during the separation of the first partial flow and / or for pre-evaporation of the fuel for pre-evaporation of the oil during the separation of the second partial flow from the fuel.
  • the waste heat of the gas turbine is transferred to a circulating in the heat exchanger circuit fluid, which transfers heat for the pretreatment of the asphaltene-containing fuel on this. Remaining residual energy generated from excess steam is conveniently converted into electricity with a steam turbine.
  • the heat exchanger circuit is expediently designed as a steam stage.
  • the presence of excess waste heat from a turbine exhaust allows the energy-optimized direct and / or indirect integration of the deasphalting of a fuel into a total power plant process.
  • the direct use of the waste heat of a turbine exhaust gas is carried out in the context of the separation of the solvent from the deasphalted fuel, in the separation of the first part of the stream asphaltene fuel and / or in the heating of the fuel before it is fed to a second separation stage.
  • waste heat is achieved by heat transfer of the waste heat of a turbine exhaust gas to a heat exchanger cycle.
  • a combined use of direct transmission of the waste heat of a turbine exhaust gas and simultaneous indirect waste heat utilization is possible.
  • the second object of the invention is achieved by a device for purifying a fuel containing asphaltene, comprising a deasphalting unit for separating asphaltenes contained in the fuel with formation of a substantially deasphalted fuel by means of a solvent, and a solvent recovery unit coupled to the deasphalting unit for separation of the solvent from the deasphalted fuel after the separation of the asphaltenes, wherein the waste heat of a turbine exhaust gas produced during a power generation of fuel in a gas turbine can be used for the purification of the asphaltene-containing fuel.
  • Such a device allows the efficient and safe purification of an asphaltene-containing fuel by an energy-optimized integration of the deasphalting process and the solvent recovery in a total power plant process.
  • the deasphalting unit is expediently connected to a supply line.
  • asphaltenes contained in the fuel are separated from the fuel.
  • a short-chain alkane-containing solvent (“anti-solvent") is used which is expediently used to dissolve soluble constituents contained in the asphaltene-containing fuel, such as, for example, aliphates, aromatics and paraffins
  • the deasphalting unit is expediently connected to a discharge line, which is fluidically coupled to a supply line of the solvent recovery unit.
  • the solvent recovery unit is particularly preferably thermally coupled to an exhaust gas line of a gas turbine. In this way, waste heat of the turbine exhaust gas to separate the solvent from the deasphalt being
  • a heat exchanger is connected in the supply line of the solvent recovery unit, which is flowed through by the hot turbine exhaust gas. The heat is exerted on the flowing through the supply line of the solvent recovery unit mixture
  • the heated mixture is then fed to the solvent recovery unit to separate the solvent from the deasphalted fuel.
  • the solvent recovery unit is preferably formed as a distillation column.
  • the solvent recovery unit comprises a return line, which is fluidically coupled to a supply line of the deasphalting unit.
  • the solvent thus circulates in a circuit between the solvent recovery unit and the deasphalting unit.
  • the deasphalting unit is particularly preferably a first separation stage for separating a first part stream with low-boiling fuel constituents - in particular short-chain hydrocarbons, such as butanes (C4), pentanes (C5), hexanes (C6) and / or heptanes (C7) upstream of the fuel in terms of flow.
  • the first part of the stream is suitable as a solvent. It is preferably supplied to a solvent collection container.
  • the first separation stage for this purpose a discharge line is connected, which is fluidically coupled to a supply line of a corresponding solvent collection container.
  • the separation of the first partial flow takes place via a
  • the first separation stage-preferably designed as a distillation unit- is thermally coupled to an exhaust gas line of a gas turbine for this purpose.
  • the waste heat of the turbine exhaust gas is reduced to the first transfer stage.
  • the first separation stage is expediently connected to a heat exchanger which heats the asphaltene-containing fuel flowing into the first separation stage.
  • the first partial stream evaporates here and is withdrawn from the first separation stage.
  • the first separation stage downstream of a second separation stage for the separation of a second partial stream of the fuel downstream is preferably coupled fluidically with a supply line of the second separation stage.
  • the second separation stage is preferably designed as a phase separator.
  • the second substream separated in the second separation stage contains essentially high-chain alkanes and is depleted of vanadium.
  • the second separation stage comprises a supply line, which is thermally coupled to an exhaust pipe of a gas turbine.
  • a heat exchanger is suitably connected in the supply, which is flowed through by the turbine exhaust gas.
  • a first discharge line of the second separation stage is thermally coupled to the feed line of the second separation stage.
  • a further heat exchanger is connected in the feed line of the second separation stage.
  • the second partial stream separated from the asphaltene-containing fuel is taken off via the first discharge line of the second separation stage.
  • This heated second partial flow when passing through the heat exchanger, releases excess heat to the fuel leaving the first separation stage and heats it. This is in addition to the heating by means of the turbine exhaust gas. Accordingly, this is also an internal heat transfer.
  • first discharge line of the second separation stage is fed to a gas turbine.
  • first discharge line of the second separation stage is expediently coupled fluidically with a gas turbine. Since the second partial stream no longer contains vanadium, it can be emitted in a vanadium-sensitive high-performance turbine.
  • the first discharge line of the second separation stage is coupled to a supply line of a corresponding vanadium-sensitive high-performance turbine.
  • a second discharge line of the second separation stage is fluidically coupled to a feed line of the deasphalting unit. In this way, the fuel to be deasphalted is fed to the deasphalting unit.
  • the discharge line of the deasphalting unit is fluidly coupled to the supply line of the solvent recovery unit. It is also advantageous if the first discharge line of the second separation stage is thermally coupled to the feed line of the solvent recovery unit. Appropriately, this is another heat exchanger connected in the supply line of the solvent recovery unit. This heat exchanger is flowed through by the second partial stream separated from the asphaltene-containing fuel in the second separation stage.
  • the second partial flow transfers part of its excess heat to the mixture of deasphalted fuel and solvent leaving the deasphalting unit.
  • the heat exchanger thus provides additional heat for solvent recovery.
  • This is an internal heat transfer between the respective device components, ie the separation stage and the solvent recovery unit.
  • a discharge line of the solvent recovery unit is fluidically coupled to a gas turbine. After the removal of the solvent, the deasphalted fuel is fed via this coupling to a gas turbine and emitted therein.
  • the device comprises a heat exchanger circuit, which is thermally coupled to an exhaust pipe of a gas turbine.
  • the waste heat from the turbine exhaust gas is indirectly transferred via the heat exchanger circuit to the respective media or device components to be heated.
  • the heat exchanger circuit is in this case preferably designed as a secondary circuit for steam generation.
  • the heat exchanger circuit is preferably thermally coupled to the solvent recovery unit. It is also advantageous if the first separation stage and / or the second separation stage are thermally coupled to the heat exchanger cycle.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a device for
  • FIG. 5 shows a further schematic representation of an apparatus for purifying an asphaltene-containing fuel with pre-evaporation of the fuel.
  • FIG. 1 shows a device 1 for the purification of an asphaltene-containing fuel 3 without pre-evaporation of the fuel 3 is shown schematically.
  • the device 1 comprises a deasphalting unit 5, as well as a solvent treatment unit 7 fluidically coupled to the deasphalting unit 5.
  • the fuel 3 is supplied to the deasphalting unit 5 via a feed line 9 connected thereto.
  • the fuel has a temperature of about 70 ° C. when entering the deasphalting unit 5.
  • the fuel 3 is purified by asphaltenes and heavy metals.
  • a solvent 11 is used which essentially contains butanes (C4), pentanes (C5) and hexanes (C6).
  • the solvent 11 is used in the deasphalting for the solution of soluble constituents contained in asphaltene-containing fuel 3.
  • the asphaltenes contained in asphaltene-containing fuel 3 are insoluble in the solvent used 11, so that the solvent 11 is an "anti-solvent" with respect to the asphaltenes.
  • the separated asphaltenes and heavy metals are fed via a deduction line 13 connected to the deasphalting unit 5 to a processing which is not specified in detail here, and subsequent recycling in devices designed in accordance therewith.
  • the now deseamed fuel 15 is supplied together with the solvent 11 of the solvent recovery unit 7.
  • the deasphalting unit 5 is a discharge line
  • the solvent 11 is separated from the deasphalted fuel 15 and returned to the deasphalting process.
  • the solvent recovery unit 7 is connected to a return line 21, which is fluidically connected to a supply line 23 of the deasphalting unit 5.
  • the solvent 11 thus circulates in a circuit 25 between the solvent recovery unit 7 and the deasphalting unit 5.
  • the separation of the solvent 11 in the solvent recovery unit 7 is effected thermally by evaporation of the solvent 11.
  • the mixture of solvent 11 and the deasphalted fuel 15 on heated to about 200 ° C.
  • the waste heat of a turbine exhaust gas is used.
  • the solvent recovery unit 7 is thermally coupled to a gas turbine 27 for this purpose.
  • the thermal coupling is characterized in the present case generally by the line 28.
  • the gas turbine 27 provides enough "free" waste heat
  • the deasphalted fuel 15 is supplied to the gas turbine 27 for the purpose of generating electricity and is emitted therein for energy production.
  • a discharge line 29 of the solvent recovery unit 7 is fluidly connected to the gas turbine 27. Since the temperature of the deasphalted fuel 15 when entering the gas turbine should be at most 70 ° C, the fuel is previously cooled.
  • FIG. 2 shows a further schematic illustration of a device 31 for the purification of a fuel containing asphaltene 3.
  • the device 31 also comprises the deasphalting unit 5 and the solvent processing unit 7 fluidically coupled to the deasphalting unit 5.
  • FIG. 2 shows, quite generally, a separating unit 35.
  • the fuel 3 to be deasphalted is fed to the separating unit 35 via a feed line 36.
  • the separation unit 35 which comprises a first separation stage and / or a second separation stage, one or more fractions of light and / or medium boilers are separated from the fuel 3 as needed.
  • fuel 3 is enriched in asphaltenes and heavy metals. Only then is the enriched fuel 3 fed to the deasphalting unit 5.
  • FIG. 3 shows, quite generally, a separating unit 35.
  • the fuel 3 to be deasphalted is fed to the separating unit 35 via a feed line 36.
  • the separation unit 35 which comprises a first separation stage and / or a second separation stage, one or more fractions of light and / or medium boilers are separated from the fuel 3 as needed.
  • fuel 3 is enriched in asphaltenes and heavy metals. Only then is the enriched fuel 3 fed to the deasphalting unit 5.
  • the fuel 3 within the deasphalting unit 5 is removed by means of the solvent 11 purified from asphaltenes and heavy metals.
  • the separated asphaltenes and heavy metals are fed via the discharge line 13 to a workup and subsequent recovery.
  • the after-separation deasphalted fuel 15 is supplied together with the solvent 11 to the solvent recovery unit 7, in which the solvent 11 is separated from the deasphalted fuel 15 and returned to the deasphalting process.
  • the separation of the solvent 11 in the solvent recovery unit 7 is effected thermally by evaporation of the solvent 11 by means of the waste heat of the exhaust gas of the gas turbine 27, as already described.
  • the separated solvent is returned to the deasphalting unit 5 via the return line 21 of the solvent recovery unit 7.
  • the deasphalted fuel 15 is supplied via the discharge line 29 of the solvent recovery unit 7 for generating power to the gas turbine 27.
  • the exhaust gas of the gas turbine 27 for separating the or each fractions of light and / or medium boilers from the asphaltene-containing fuel 3 within the separation unit 35 - ie within the process of pre-evaporation of asphalten inconveniencen fuel - used.
  • the separation unit 35 is thermally coupled to the gas turbine 27.
  • the thermal coupling is generally characterized by the line 37 in the present case.
  • the heat existing in the process is internally transferred between the separation unit 35 and the solvent recovery unit 7. This is indicated by the line 39. A detailed representation and the corresponding description for this are to be taken from FIG. 3 described below.
  • FIG. 3 shows the device 31 according to FIG. 2 in a detailed representation.
  • the device comprises the Deasphalting unit 5, the solvent recovery unit 7 fluidly coupled to the deasphalting unit 5, as well as the separation unit 35 upstream of the deasphalting unit 5.
  • a first separation stage 41 designed as a distillation unit (as part of a separation unit 35).
  • a first substream with 43 low-boiling fuel constituents is separated from the asphaltene-containing fuel 3.
  • the first substream 43 contains essentially short chain hydrocarbons, such as butanes (C4), pentanes (C5), hexanes
  • the first partial flow 43 of the first separation stage 41 is removed via a discharge line 45 and fed to a solvent collecting tank 47.
  • the withdrawal line 45 is fluidically coupled to a supply line 49 of the corresponding solvent collection container 47.
  • the first separation stage 41 a heat exchanger 51 is connected, which is thermally coupled to an exhaust pipe 52 of the gas turbine 27. Via the heat exchanger 51, the asphaltene-containing fuel 3 flowing in the first separation stage 41 is heated.
  • the first partial flow 43 evaporates.
  • the first separation stage 41 is a second, designed as a phase separator separation stage 53 downstream of flow.
  • a discharge line 55 of the first separation stage 41 is fluidically coupled to a feed line 57 of the second separation stage 53.
  • the separation of the second partial flow 59 from the fuel 3 also takes place via the utilization of the waste heat of the exhaust gas of the gas turbine.
  • the fuel 3 is heated to temperatures of up to 450 ° C before being fed to the second separation stage 53.
  • supply line 57 of the second separation stage is thermally coupled to an exhaust line 61 of the gas turbine.
  • a heat exchanger 63 is connected, which is flowed through by the turbine exhaust gas. In this case, the fuel 3 leaving the first separation stage 41 is heated before it enters the second separation stage 41.
  • a first discharge line 65 of the second separation stage 53 is thermally coupled to the supply line 57 of the second separation stage 53. This takes place via a further heat exchanger 67 which is connected to the supply line 57 of the second separating stage 53.
  • the second partial stream 59 separated from the fuel 3 in the second separating stage 53 passes through the heat exchanger 67 and gives excess heat to the first when the heat exchanger 67 passes Abtrtre 41 leaving fuel 3 from.
  • the fuel 3 leaving the first separation stage 41 is heated, in addition to being heated by the turbine exhaust gas, by the second partial flow 59 separated from the fuel 3.
  • the second partial flow 59 is itself brought to the lower temperatures of maximum 70 ° C. required for the generation of electricity in the turbine 69. Since the second partial flow 59 no longer contains vanadium, the separated second partial flow 59 is fed to a high-performance turbine 69.
  • the first discharge line 65 of the second separation stage 53 is fluidically connected to a supply line 71 of the corresponding vanadium-sensitive high-performance turbine 69 coupled.
  • the second separation stage 53 is further connected to a second discharge line 73, which is fluidically coupled to the supply line 9 of the deasphalting unit 5.
  • a second discharge line 73 which is fluidically coupled to the supply line 9 of the deasphalting unit 5.
  • the deasphalting itself is carried out by ultrafast mixing of the fuel 3 and the solvent 11 in a corresponding mixing element and by the subsequent precipitation of the asphaltenes or asphaltene particles.
  • the asphaltene particles are preferably separated from the fuel by their particle size.
  • the asphaltenes separated from the fuel 3 are withdrawn via a discharge line 13 from the deasphalting unit 5 and fed to a further, unspecified utilization.
  • the deasphalted fuel 15, together with the solvent is fed to the solvent recovery unit 7 via the fluidic coupling of the discharge line 17 of the deasphalting unit 5 to the supply line 19.
  • the solvent recovery unit 7 is formed with a distillation column 75. In the distillation column 75, the solvent 11 is separated from the deasphalted fuel 15 and returned via the return line 21 in the
  • the separation of the solvent 11 also takes place via the coupling of the waste heat of the exhaust gas of the gas turbine 27.
  • a heat exchanger 77 is connected in the supply line 19 of the solvent recovery unit 7, the thermally coupled with an exhaust pipe 79 of the gas turbine 27. is pelt. Through the heat exchanger 77, the mixture of deasphalted fuel 15 and solvent 11 is heated to about 200 ° C before entering the distillation column 75.
  • the deasphalted fuel 15 is supplied after the separation of the solvent 11 in the distillation column 75 for the gas turbine 27 to the gasification and for energy in this exudes.
  • the discharge line 29 of the solvent recovery unit 7 is fluidically coupled to the gas turbine 27.
  • FIG. 4 shows a further schematic illustration of a device 91 for purifying a fuel 3 containing asphaltene.
  • the device 91 comprises the deasphalting unit 5 and the solvent-processing unit 7 fluidically coupled thereto.
  • the fuel 3 is delivered to the deasphalting unit 5 via the Feed line 9 fed and cleaned there of asphaltenes and heavy metals.
  • the device 91 comprises a heat exchanger circuit 93.
  • the heat exchanger circuit 93 is thermally coupled with an exhaust pipe 95 of the gas turbine 27 and thus constitutes a secondary carrier circuit. The waste heat of the turbine exhaust gas is thus indirectly to each heating media or device components under the
  • the heat exchanger circuit 93 is present with a
  • Steam stage 97 formed a steam circuit.
  • the water vapor generated in such a circuit 93 by the waste heat of the turbine exhaust gas in the steam stage 97 is used for the solvent recovery within the solvent recovery unit.
  • the separation of the solvent 11 in the solvent recovery unit 7 takes place thermally here as well Evaporation of the solvent 11.
  • the required heat is provided only indirectly by the waste heat of a turbine exhaust gas.
  • the heat transferring circuit 93 is connected between the gas turbine 27 and the solvent recovery unit 7.
  • thermo-technical coupling is characterized in the present case generally by the line 99.
  • FIG. 5 shows a further schematic illustration of a device 111 for the purification of a fuel 3 containing asphaltene. Like all of the above-described devices 1, 31, 91, the device 111 also includes the deasphalting unit 5 and the solvent processing unit 7 coupled with it in terms of flow.
  • the essential difference from the device 91 according to FIG. 4 lies in the fact that the fuel 3 to be deasphalted is first pre-evaporated before it is fed to the actual deasphalting.
  • the pre-evaporation takes place as such this analogous to the pre-evaporation, as described for FIGS. 2 and 3.
  • the device 111 comprises the separation unit 35, in which one or more fractions of light and / or medium boilers are separated from the fuel 3 as required. Then, the fuel 3 enriched in asphaltenes and heavy metals is supplied to the deasphalting unit 5 and purified by the solvent 11 of asphaltenes and heavy metals.
  • the deasphalted fuel is supplied to the deasphalting unit 5 and purified by the solvent 11 of asphaltenes and heavy metals.
  • the pre-evaporation and the solvent recovery are carried out here by the indirect use of the waste heat of the exhaust gas of the gas turbine 27.
  • the device 111 is for this purpose also formed with the heat transfer circuit 93 comprising the steam stage 97, which is thermally coupled to the exhaust gas line 95 of the gas turbine 27 , The waste heat of the turbine exhaust gas is then transferred via the heat exchanger circuit 95 to both the separation unit 35, and to the solvent recovery unit 7.
  • thermo-technical coupling of the solvent recovery unit 7 with the steam stage 97 is indicated by the line 99.
  • the thermal engineering coupling of the separation unit 35 with the heat exchanger circuit 93 or with the steam stage 97 is generally characterized by the line 113 in the present case.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufreinigung eines asphaltenhaltigen Brennstoffes (3), wobei der asphalten- haltige Brennstoff (3) einer Deasphaltierungseinheit (5) zugeführt wird, in der im Brennstoff (3) enthaltene Asphaltene unter Entstehung eines im Wesentlichen deasphaltierten Brennstoffes (15) mittels eines Lösungsmittels (11) abgetrennt werden, wobei das Lösungsmittel (11) nach erfolgter Abtrennung der Asphaltene aus dem Brennstoff (3) in einer Lösungsmittelrückgewinnungseinheit (7) von dem deasphaltierten Brennstoff (15) abgetrennt wird, und wobei zur Aufreinigung des asphaltenhaltigen Brennstoffes (3) die Abwärme eines bei einer Verstromung von Brennstoff (15) in einer Gasturbine (27, 69) entstehenden Turbinenabgases genutzt wird. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine entsprechende Vorrichtung (1, 31, 91, 111) zur Aufreinigung eines asphaltenhaltigen Brennstoffes (3).

Description

Beschreibung
Verfahren zur Aufreinigung eines asphaltenhaltigen Brennstoffes
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufreinigung eines asphaltenhaltigen Brennstoffes. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine entsprechende Vorrichtung zur Aufreinigung eines asphaltenhaltigen Brennstoffes.
Im Rahmen der Energieerzeugung wird häufig auf Roh- und
Schweröle zurückgegriffen, die als preiswerte Brennstoffe zur Energiegewinnung durch Gasturbinen zur Verfügung stehen. Solche Roh- und Schweröle enthalten jedoch Asphaltene, die wie- derum chemisch gebundene Schwermetalle wie Vanadium oder Nickel enthalten. Bei der Verbrennung der Öle werden diese Schwermetalle als Metalloxide freigesetzt. Die Metalloxide wiederum legieren mit den Metallen der Turbinenschaufeln und korrodieren bzw. schwächen diese.
Weiterhin haben Asphaltene unabhängig von Ihrem Metallgehalt die Eigenschaft, bei starken Druck- oder Temperaturänderungen als Feststoff auszufallen. Diese festen Asphaltenpartikel können Leitungen bzw. feine Düsen der eingesetzten Brenner verstopfen und damit die Gemischbildung in der Turbine nachhaltig beeinflussen, wodurch der Wirkungsgrad der Turbine geschmälert wird. Die Verbrennung von Rohölen in Gasturbinen unterliegt somit hohen Anforderungen. Rohöle sind zur Verstromung in Gasturbinen nur bedingt geeignet, da moderne Hochleistungsturbinen Schwermetalle wie Nickel oder Vanadium im Brennstoff lediglich bis zu Werten tolerieren, die unterhalb der Konzentration in den meisten Rohölen liegen. Schon alleine aus diesem Grund verbietet sich deren Nutzung in schwermetallempfindlichen Hochleistungsturbinen. Eine entsprechende Vorbehandlung der Brennstoffe vor deren Nutzung in einer Gasturbine ist somit unerlässlich . Um die Asphaltene und die Schwermetalle aus einem entsprechenden Rohöl abzutrennen und das Rohöl somit zur Verbrennung in Gasturbinen aufzubereiten, sind sogenannte Deasphal- tierungsverfahren bekannt. Deasphaltierungsverfahren basieren auf einer Extraktion von Asphaltenen durch Zugabe von gesättigten aliphatischen Kohlenwasserstoffen als Fällungsmittel bzw. als Lösungsmittel für die restlichen Ölbestandteile .
Da die in einem Rohöl enthaltenen Schwermetalle in den
Asphaltenen stark angereichert sind, führt eine Entfernung der Asphaltene zu einer umgehenden Entfernung der Schwermetalle. Durch ein Vermischen des Asphaltene und Schwermetalle enthaltenden Rohöls mit einem entsprechenden Lösungsmittel oder Deasphaltierungsmittel werden die Asphaltene ausgefällt, wobei das schwere Rohöl zu einem mittelschweren oder leichten Rohöl umgewandelt wird.
Die ausgefällten Asphaltene und die gleichzeitig bei der Fällung der Asphaltene entfernten Schwermetalle werden aus dem Rohöl abgetrennt und aus dem Prozess entfernt. Das deasphaltierte Rohöl kann dann in einer Gasturbine verbrannt werden. Das Lösungsmittel wird aus dem Prozess zurückgewonnen und idealerweise in den Deasphaltierungsprozess zurückgeführt. Weiter existiert die Möglichkeit der gezielten Voreindampfung des Brennstoffes vor dem eigentlichen Deasphaltierungsprozess. Hierbei wird eine Fraktion mit den leichtsiedenden Brennstoffbestandteilen von dem zu reinigenden asphalten- haltigen Brennstoff abgetrennt. Es resultiert eine an schwer- siedenden Bestandteilen und an Asphaltenen und Schwermetallen aufkonzentrierte Brennstofffraktion, welche dann der
Deasphaltierung zugeführt wird. Die Fraktion mit den leichtsiedenden Brennstoffbestandteilen ist im Wesentlichen frei von Schwermetallen wie Vanadium und Nickel und kann bei- spielsweise einer vanadiumempfindlichen Hochleistungsturbine zugeführt und dort verströmt werden. Die vorbeschriebenen Prozesse der Wiedergewinnung des eingesetzten Lösungsmittels und der Voreindampfung erfordern jedoch hohe Temperaturen von mehreren hundert Grad Celsius. Bei hohen Durchsätzen von vorzubehandelndem Brennstoff müssen entsprechend große Mengen an thermischer Energie, beispielsweise durch externe Heizungen, eingebracht werden, wodurch die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens insgesamt in Frage gestellt wird. Der Erfindung liegt als eine erste Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mittels welchem eine gegenüber gängigen Verfahren wirtschaftlich verbesserte Abtrennung von
Asphaltenen aus einem asphaltenhaltigen Brennstoff erreicht wird .
Als eine zweite Aufgabe liegt der Erfindung zugrunde, eine Vorrichtung anzugeben, die eine entsprechende wirtschaftliche Abtrennung von Asphaltenen aus einem asphaltenhaltigen Brennstoff erlaubt.
Die erste Aufgabe der Erfindung wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Aufreinigung eines asphaltenhaltigen Brennstoffes, wobei der asphaltenhaltige Brennstoff einer Deasphaltierungseinheit zugeführt wird, in der im Brennstoff enthaltene Asphaltene unter Entstehung eines im Wesentlichen deasphaltierten Brennstoffes mittels eines Lösungsmittels abgetrennt werden, wobei das Lösungsmittel nach erfolgter Abtrennung der Asphaltene aus dem Brennstoff in einer Lösungsmittelrückgewinnungseinheit von dem deasphaltierten Brenn- Stoff abgetrennt wird, und wobei zur Aufreinigung des
asphaltenhaltigen Brennstoffes die Abwärme eines bei einer Verstromung von Brennstoff in einer Gasturbine entstehenden Turbinenabgases genutzt wird. In einem ersten Schritt basiert die Erfindung auf der Überlegung, dass grundsätzlich die Möglichkeit besteht, die zur Aufbereitung eines asphaltenhaltigen Brennstoffes vor dessen Verstromung in einer Gasturbine benötigte Energie dem Kraft- werksprozess selbst zu entnehmen. Allerdings müsste in diesem Fall eine unerwünschte Verringerung des Kraftwerkswirkungsgrades bzw. ein Leistungsverlust des Kraftwerkes in Kauf genommen werden.
In einem zweiten Schritt geht die Erfindung von der weiteren Tatsache aus, dass im Betrieb eines typischen Single-Cycle- Gasturbinen-Kraftwerks heißes Turbinenabgas, sogenanntes Rauchgas entsteht. Das Turbinenabgas hat typischerweise Tem- peraturen um 500 °C. Der Energieinhalt des Turbinenabgases übersteigt den Bedarf der Energie für die Aufreinigung eines Brennstoffes damit deutlich. Das Turbinenabgas, bzw. das Rauchgas wird jedoch bisweilen ungenutzt in die Umgebung entlassen .
Diese Tatsachen kombiniert die Erfindung nun und erkennt in einem dritten Schritt, dass die bislang ungenutzte Abwärme des Turbinenabgases gezielt genutzt werden kann, um
asphaltenhaltige Brennstoffe für deren Verstromung in einer Gasturbine aufzubereiten bzw. vorzubehandeln . Die Wärme des heißen Abgases wird in den Aufreinigungsprozess übertragen und hier im Rahmen der Prozessschritte genutzt, bei welchen eine Temperierung notwendig ist. Dies gilt sowohl für eine Temperierung von im Prozess strömenden Medien, als auch für eine Temperierung von zur Durchführung der Aufreinigung eingesetzten Apparaten. Das Abgas von Single-Cycle-Gasturbinen-Kraftwerken stellt hierzu genügend „kostenlose" Abwärme zur Verfügung, um den Prozess ohne externe Heizung und damit verbundenen zusätzlichen Brennstoffkosten zu betreiben.
Mit anderen Worten bietet das Verfahren die Möglichkeit einer energieoptimierten Integration einer Brennstoffaufreinigung in einen Gesamt-Kraftwerksprozess , bei welchem die Auf- reinigung des Brennstoffes durch die Übertragung von bisher ungenutzter Wärme im Wesentlichen ohne Verlust des Kraftwerkswirkungsgrads bzw. ohne Leistungsverlust erfolgt. Die Wärmeintegration wird durch eine Nutzung der Energie des Abgases einer Gasturbine erreicht. Insbesondere bei hohem Energiebedarf kann die Wärmeintegration auch durch die Nutzung der Energie von Abgasen mehrerer Gasturbinen erfolgen.
Als aufzureinigender Brennstoff wird insbesondere ein Rohöl eingesetzt, dessen Hauptbestandteile neben den Asphaltenen, also hochkondensierten aromatischen Kohlenwasserstoffen, vor allem Alkane, Alkene und Cycloalkane sind. Daneben treten noch aliphatische sowie heterocyclische Stickstoff- und
Schwefelverbindungen auf .
Um die im Brennstoff enthaltenen Asphaltene abtrennen zu können, wird der Brennstoff der Deasphaltierungseinheit zuge- führt, in welcher die Asphaltene mittels eines Lösungsmittels abgetrennt werden. Bei Eintritt in die Deasphaltierungseinheit liegt die Temperatur des asphaltenhaltigen Brennstoffes üblicherweise bei etwa 60°C. Als Lösungsmittel bzw. als
Deasphaltierungsmittel werden vorzugsweise kurzkettige Koh- lenwasserstoffe, wie Butane (C4) , Pentane (C5) , Hexane (C6) und/ oder Heptane (C7) eingesetzt. Besonders bevorzugt werden als Lösungsmittel Butane (C4) , Pentane (C5) und Hexane (C6) , auch als C4 -C6 -Fraktion bezeichnet, eingesetzt. Das bei der Deasphaltierung eingesetzte Lösungsmittel dient zur Lösung von im asphaltenhaltigen Brennstoff enthaltenen löslichen Bestandteilen, wie beispielsweise Aliphaten, Aroma- ten und Paraffinen. Die im asphaltenhaltigen Brennstoff enthaltene Asphaltenfraktion, also die Asphaltene und Schwerme- talle enthaltende Fraktion, ist in dem eingesetzten Lösungsmittel unlöslich. Das Lösungsmittel fungiert somit hinsichtlich der Asphaltene gewissermaßen als ein „Anti-Solvent " .
Nach der Deasphaltierung des Brennstoffes innerhalb der
Deasphaltierungseinheit werden der im Wesentlichen asphal- tenfreie, also der deasphaltierte Brennstoff, und das Lösungsmittel, der Lösungsmittelrückgewinnungseinheit zugeführt. Innerhalb der Lösungsmittelrückgewinnungseinheit wird das Lösungsmittel aufgereinigt und vom deasphaltierten Brennstoff abgetrennt. Die Abtrennung erfolgt destillativ, wobei das leichter siedende Lösungsmittel verdampft und aus dem Gemisch abgezogen wird.
Zur Verdampfung des Lösungsmittels ist dessen Erwärmung notwendig. Die der Deasphaltierung nachgeschaltete Lösungsmittelrückgewinnung erfordert üblicherweise eine Eingangstemperatur von etwa 200 °C. Typisch sind hierbei Temperaturen, die knapp unterhalb der kritischen Temperatur des zur Deasphaltierung eingesetzten Lösungsmittels liegen.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die Abwärme des Turbinenabgases zur Abtrennung des Lö- sungsmittels von dem deasphaltierten Brennstoff genutzt.
Hierbei handelt es sich um direkte Übertragung der Wärme des Turbinenabgases auf bzw. in den Aufreinigungsprozess . Der Strom, der im Wesentlichen deasphaltiertem Brennstoff und Lösungsmittel enthält, wird hierzu vorzugsweise durch die Ab- wärme des Turbinenabgases erwärmt. Die Erwärmung des Stroms erfolgt zweckmäßigerweise vor dessen Eintritt in eine Abtrenneinheit .
Die Wärmeübertragung der Abwärme des Turbinenabgases auf das Gemisch aus deasphaltiertem Brennstoff und dem Lösungsmittel erfolgt hierzu bevorzugt über einen der Abtrenneinheit vorgeschalteten Wärmetauscher. Das heiße Turbinenabgas durchströmt den Wärmetauscher und erhitzt hierbei das Gemisch aus Lösungsmittel und deasphaltiertem Brennstoff. Durch diese di- rekte Wärmeintegration erfolgt die Lösungsmittelaufbereitung somit ohne externe Beheizung.
Das in der Lösungsmittelrückgewinnungseinheit vom deasphaltierten Brennstoff abgetrennte Lösungsmittel wird vorzugswei- se in die Deasphaltierungseinheit zurückgeführt und hier zur erneuten Deasphaltierung eines zugeführten asphaltenhaltigen Brennstoffes genutzt. Eine weiter bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der asphaltenhaltige Brennstoff vor dessen Zufuhr zur Deasphaltierungseinheit einer ersten Abtrennstufe zugeführt wird, in der ein erster Teilstrom mit leichtsiedenden Brenn- stoffbestandteilen von dem Brennstoff abgetrennt wird. Als leichtsiedende Bestandteile enthält der erste Teilstrom im Wesentlichen kurzkettige Kohlenwasserstoffe, wie Butane (C4) , Pentane (C5) , Hexane (C6) und/oder Heptane (C7) . Durch die Abtrennung eines solchen ersten Teilstroms wird somit eine Fraktion gewonnen, die als Lösungsmittel innerhalb des Aufbereitungsprozesses nutzbar ist. Entsprechend ist es von Vorteil, wenn der erste Teilstrom zusätzlich zu dem aus der Lösungsmittelrückgewinnungseinheit zurückgeführten Lö- sungsmittel der Deasphaltierungseinheit zugeführt wird.
Die Abtrennung des ersten Teilstroms von dem asphaltenhaltigen Brennstoff erfolgt zweckmäßigerweise destillativ. Hierzu wird als erste Abtrennstufe vorzugsweise eine Pre- Flash- Kolonne eingesetzt.
Besonders bevorzugt wird zur Abtrennung des ersten Teilstroms von dem Brennstoff die Abwärme des Turbinenabgases genutzt. Mit anderen Worten wird der erste Teilstrom durch die Erwär- mung des asphaltenhaltigen Brennstoffes mittels des Turbinenabgases abgetrennt. Hierzu wird die Abwärme des Turbinenabgases vorzugsweise über einen Wärmetauscher in die erste Abtrennstufe eingekoppelt. Das heiße Turbinenabgas durchströmt den Wärmetauscher und erhitzt hierbei den aufzureinigenden Brennstoff. Das Turbinenabgas liefert somit auch in diesem
Prozessschritt direkt die notwendige Wärme zur destillativen Trennung von dem ersten Teilstrom und dem asphaltenhaltigen Brennstoff . Nach der Abtrennung des ersten Teilstroms wird der Brennstoff vorzugsweise einer zweiten Abtrennstufe zugeführt. Bei dem der zweiten Abtrennstufe zugeführten Brennstoff handelt es sich im Wesentlichen um eine Sumpffraktion mit höher sieden- den Alkanen und schwersiedenden Bestandteilen, wie den
Schwermetallen und Asphaltenen.
Vorzugsweise wird der Brennstoff vor der Zufuhr zur zweiten Abtrennstufe erwärmt. Hierbei sind Temperaturen von bis zu 450°C zweckmäßig. Zur Erwärmung des Brennstoffes wird bevorzugt ebenfalls die Abwärme des Turbinenabgases genutzt, der Brennstoff wird also vor der Zufuhr zur zweiten Abtrennstufe mittels der Abwärme des Turbinenabgases direkt erwärmt. Ent- sprechend ist auch an dieser Stelle keine externe Beheizung notwendig. Stattdessen erfolgt die Wärmeübertragung der Abwärme des Turbinenabgases auf den asphaltenhaltigen Brennstoff. Hierzu wird vorzugsweise ein der zweiten Abtrennstufe vorgeschalteter Wärmetauscher genutzt.
In der zweiten Abtrennstufe wird besonders bevorzugt ein zweiter Teilstrom von dem Brennstoff abgetrennt. Die Abtrennung des zweiten Teilstroms von dem Brennstoff erfolgt zweckmäßigerweise ebenfalls destillativ. Hierzu wird als zweite Abtrennstufe bevorzugt ein Phasenabscheider, eine sogenannte Flash-Kolonne eingesetzt. Der in der zweiten Abtrennstufe abgetrennte zweite Teilstrom enthält im Wesentlichen höher- kettige Alkane und ist von Vanadium abgereichert . Vorzugsweise wird der Brennstoff vor der Zufuhr zur zweiten Abtrennstufe zusätzlich durch den von dem Brennstoff abgetrennten zweiten Teilstrom erwärmt. Die Wärmeübertragung vom zweiten Teilstrom auf den Brennstoff erfolgt hierbei idealerweise ebenfalls über einen Wärmetauscher. Der in der zweiten Abtrennstufe abgetrennte Teilstrom durchströmt den Wärmetauscher und erhitzt hierbei den asphaltenhaltigen Brennstoff.
Zweckmäßigerweise wird der zweite Teilstrom bei der Erwärmung des Brennstoffes selbst abgekühlt. So wird die Temperatur des Teilstroms vor dessen Zufuhr zu einer Gasturbine auf die Maximaltemperatur von etwa 70 °C gesenkt und so die Bedingungen für eine anschließende Verstromung geschaffen. Hierbei han- delt sich um eine interne Wärmeübertragung in Form einer wärmetechnischen Kopplung von zwei Verfahrensschritten.
Der abgekühlte zweite Teilstrom wird vorzugsweise einer Gas- turbine zugeführt. In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird der abgekühlte zweite Teilstrom einer vanadiumempfindlichen Hochleistungsturbine zugeführt und dort verströmt. Da der zweite Teilstrom kein Vanadium mehr enthält, bedarf es hierbei keiner Additive und es sind ebenfalls keine Turbinenbeschädigungen zu befürchten.
Weiter bevorzugt wird der zweite Teilstrom vor der Zufuhr zur Gasturbine zur Erwärmung des der Lösungsmittelrückgewinnungs- einheit zugeführten Stroms an deasphaltiertem Brennstoff und Lösungsmittel genutzt. Hierbei überträgt der zweite Teilstrom einen Teil seiner überschüssigen Wärme auf diesen Strom.
Zweckmäßigerweise erfolgt die Wärmübertragung über einen Wärmetauscher. Es handelt sich hierbei um eine interne Wärmeübertragung in Form einer wärmetechnischen Kopplung von zwei Prozessschritten des Verfahrens.
Die vorbeschrieben Prozesse der Abtrennung des ersten und des zweiten Teilstroms von dem asphaltenhaltigen Brennstoff in den entsprechenden Abtrennstufen sind unter der Begrifflich- keit der „Voreindampfung des Brennstoffes" subsummierbar .
Vorzugsweise wird der im Brennstoff vorhandene Schwefel durch die Voreindampfung des Brennstoffes, sowie durch die anschließende Deasphaltierung des Brennstoffes abgereichert . Hierbei sinkt auch die Konzentration der während der Verbrennung des Brennstoffes aus dem Schwefel gebildeten Schwefelsäure, was einen niedrigeren Schwefelsäure-Taupunkt zur Folge hat. Aufgrund der hieraus resultierenden geringeren Kondensationsneigung der Schwefelsäure wird die Gefahr der Korrosion vermindert. In Abhängigkeit des Restschwefelgehalts und dem damit korrelierenden Schwefelsäure-Taupunkt sind niedrige Abgastemperaturen realisierbar, die wiederum gleichbedeutend mit einem hohen Gesamtkraftwerks-Wirkungsgrad sind. Hierzu wird der Gasturbine bevorzugt eine Dampfturbine nachgeschaltet (GuD-Kraftwerk) .
Nach der Abtrennung des zweiten Teilstroms ist der Brennstoff an Asphaltenen und Schwermetallen aufkonzentriert . Der Brennstoff wird nun zweckmäßigerweise der Deasphaltierungseinheit zugeführt, in der im Brennstoff enthaltene Asphaltene abgetrennt werden. Innerhalb der Deasphaltierungseinheit - jedoch vor der eigentlichen Deasphaltierung - wird der Brennstoff zweckmäßigerweise auf für die Deasphaltierung bevorzugte Temperaturen in einem Temperaturbereich zwischen 60°C und 120°C gekühlt .
Die Kühlung des zu deasphaltierenden Brennstoffes erfolgt be- vorzugt mittels eines zur Verfügung stehenden, kühlen Stromes eines Kraftwerksprozesses, der eine geringere Temperatur aufweist, als der Brennstoffström selbst. Mit anderen Worten wird die Wärme des Brennstoffes auf im Kraftwerksprozess vorhandene Ströme geringerer Temperatur übertragen, wobei der Brennstoff selbst abgekühlt wird. Eine Wärmeabfuhr über generell teures Kühlwasser ist so nicht notwendig. Hierdurch wird der Energieverbrauch bei der Aufreinigung eines asphalten- haltigen Brennstoffes weiter verringert. Zweckmäßig ist hierbei die Nutzung von in Tanks gelagerten Brennstoffen, die ih- rer weiteren Verwertung zugeführt werden. Diese Brennstoffe haben zweckmäßigerweise Umgebungstemperatur, so dass die Wärme des Brennstoffes auf diese Brennstoffe übertragen und so angeführt werden kann. Die Deasphaltierung selbst erfolgt durch eine ultraschnelle Durchmischung des Brennstoffes und des Lösungsmittels in einem entsprechenden Mischelement und durch die sich anschließende Ausfällung der Asphaltene bzw. Asphaltenpartikel. Die Asphaltenpartikel werden vorzugsweise ihrer Partikelgröße nach aus dem Brennstoff abgetrennt. Die aus dem Brennstoff abgetrennten Asphaltene werden zweckmäßigerweise aus der Deasphaltierungseinheit abgezogen und einer weiteren Verwertung zugeführt . Zweckmäßigerweise wird der deasphaltierte Brennstoff nach der Abtrennung des Lösungsmittels einer Gasturbine zugeführt und in dieser verströmt. Zwar sind in diesem deasphaltierten Brennstoff noch Rückstände an Vanadium und/oder Schwermetallen möglich. Diese Anteile sind jedoch hinreichend gering, so dass der Brennstoff vorzugsweise einer vanadiumresistenten Standard-Turbine zugeführt wird und durch diese energetisch verwertet werden kann.
In einer weiter vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die Abwärme des Turbinenabgases zunächst auf einen Wärmeüberträgerkreislauf übertragen. Die Wärmeübertragung in den Prozess der Brennstoffaufreinigung (bzw. auf die hierzu ein- gesetzten apparativen Komponenten) erfolgt ausgehend von dem Wärmeüberträgerkreislauf erst anschließend. Die Nutzung der Abwärme des Turbinenabgases bei Vorhandensein eines Wärmeüberträgerkreislaufs erfolgt indirekt. Eine solche Verfahrensführung ist aus sicherheitstechnischen Gründen vorteil - haft, da das heiße Turbinenabgas, also das Rauchgas und der aufzuheizende Brennstoffström nicht durch denselben Apparat geführt werden müssen. Grundsätzlich ist eine Wärmeübertragung ausgehend vom Wärmeüberträgerkreislauf auf alle Prozesse möglich, bei denen eine Temperierung gefordert ist.
Als Wärmeüberträgerkreislauf wird vorzugsweise ein Sekundärkreislauf zur Wasserdampferzeugung genutzt. Der bei einem solchem Sekundärträgerkreislauf durch die Abwärme des Turbinenabgases innerhalb des Wärmeüberträgerkreislaufes erzeugte Wasserdampf wird in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung für die Lösungsmittelrückgewinnung in der Lösungsmittelrückgewinnungseinheit genutzt. Die Abwärme der Gasturbine erwärmt hierbei ein in dem Wärmeüberträgerkreislauf zirkulierendes Fluid, welches wiederum Wärme für die Lösungsmittel - rückgewinnung zur Verfügung stellt. Der Wärmeüberträgerkreislauf ist somit der Gasturbine und der Brennstoffaufreinigung zwischengeschaltet . Weiter bevorzugt wird der erzeugte Wasserdampf zur Vorein- dampfung des Brennstoffes bei der Abtrennung des ersten Teil- stroms und/oder zur Voreindampfung des Brennstoffes zur Vor- eindampfung des Öls bei der Abtrennung des zweiten Teilstroms von dem Brennstoff genutzt. Auch hier wird die Abwärme der Gasturbine auf ein in dem Wärmeüberträgerkreislauf zirkulierendes Fluid übertragen, welches Wärme für die Vorbehandlung des asphaltenhaltigen Brennstoffes auf diesen überträgt. Verbleibende Restenergie aus erzeugtem Überschussdampf wird zweckmäßigerweise mit einer Dampfturbine in Strom umgewandelt. Der Wärmeüberträgerkreislauf ist zweckmäßigerweise als eine Dampfstufe ausgebildet.
Insgesamt erlaubt das Vorhandensein überschüssiger Abwärme eines Turbinenabgases die energieoptimierte direkte und/oder indirekte Integration der Deasphaltierung eines Brennstoffes in einen Gesamt-Kraftwerksprozess . Die direkte Nutzung der Abwärme eines Turbinenabgases erfolgt im Rahmen der Abtrennung des Lösungsmittels von dem deasphaltierten Brennstoff, bei der Abtrennung des ersten Teilstroms von dem asphaltenhaltigen Brennstoff und/oder bei der Erwärmung des Brennstoffes vor dessen Zufuhr zu einer zweiten Abtrennstufe.
Die indirekte Abwärmenutzung wird durch eine Wärmeübertragung der Abwärme eines Turbinenabgases auf einen Wärmeüberträgerkreislauf erreicht. Je nach Bedarf ist selbstverständlich auch eine kombinierte Nutzung aus direkter Übertragung der Abwärme eines Turbinenabgases und gleichzeitiger indirekter Abwärmenutzung möglich.
Die zweite Aufgabe der Erfindung wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung zur Aufreinigung eines asphaltenhaltigen Brennstoffes, umfassend eine Deasphaltierungseinheit zur Abtrennung von im Brennstoff enthaltenen Asphaltenen un- ter Entstehung eines im Wesentlichen deasphaltierten Brennstoffes mittels eines Lösungsmittels, sowie eine strömungstechnisch mit der Deasphaltierungseinheit gekoppelte Lösungsmittelrückgewinnungseinheit zur Abtrennung des Lösungsmittels von dem deasphaltierten Brennstoff nach erfolgter Abtrennung der Asphaltene, wobei zur Aufreinigung des asphaltenhaltigen Brennstoffes die Abwärme eines bei einer Verstromung von Brennstoff in einer Gasturbine entstehenden Turbinenabgases nutzbar ist.
Eine solche Vorrichtung erlaubt die effiziente und sichere Aufreinigung eines asphaltenhaltigen Brennstoffes durch eine energieoptimierte Integration des Deasphaltierungsprozesses und der Lösungsmittelrückgewinnung in einen Gesamt- Kraft- werksprozess .
Um den asphaltenhaltigen Brennstoff von Asphaltenen und
Schwermetallen reinigen zu können, wird dieser der
Deasphaltierungseinheit zugeführt. Der Deasphaltierungs- einheit ist hierzu zweckmäßigerweise eine Zuführleitung angeschlossen. Innerhalb der Deasphaltierungseinheit werden im Brennstoff enthaltene Asphaltene aus dem Brennstoff abgetrennt. Hierzu wird ein kurzkettige Alkane enthaltendes Lö- sungsmittel („Anti-Solvent") eingesetzt, welches zweckmäßigerweise zur Lösung von im asphaltenhaltigen Brennstoff enthaltenen löslichen Bestandteilen, wie beispielsweise von Ali- phaten, Aromaten und Paraffinen eingesetzt ist. Nach erfolgter Deasphaltierung des Brennstoffes wird dieser gemeinsam mit dem Lösungsmittel der Lösungsmittelrückgewinnungseinheit zugeführt. Hierzu ist der Deasphaltierungseinheit zweckmäßigerweise eine Abführleitung angeschlossen, die strömungstechnisch mit einer Zuführleitung der Lösungs- mittelrückgewinnungseinheit gekoppelt ist.
Besonders bevorzugt ist die Lösungsmittelrückgewinnungseinheit wärmetechnisch mit einer Abgasleitung einer Gasturbine gekoppelt. Auf diese Weise steht Abwärme des Turbinenabgases zur Abtrennung des Lösungsmittels von dem deasphaltierten
Brennstoff zur Verfügung. Hierzu ist in die Zuführleitung der Lösungsmittelrückgewinnungseinheit ein Wärmetauscher geschaltete, der von dem heißen Turbinenabgas durchströmt wird. Die Wärme wird auf das durch die Zuführleitung der Lösungsmittelrückgewinnungseinheit strömende Gemisch aus
deasphaltiertem Brennstoff und Lösungsmittel übertragen. Das erwärmte Gemisch wird dann der Lösungsmittelrückgewinnungs- einheit zur Abtrennung des Lösungsmittels von dem deasphaltierten Brennstoff zugeführt. Die Lösungsmittelrückgewinnungseinheit ist vorzugsweise als eine Destillationskolonne ausgebildet .
Nach der Abtrennung des Brennstoffes und damit der Rückgewinnung des Lösungsmittels wird dieses in die Deasphaltierungs- einheit zurückgeführt. Hierzu umfasst die Lösungsmittelrückgewinnungseinheit eine Rückführleitung, die strömungstech- nisch mit einer Zuführleitung der Deasphaltierungseinheit gekoppelt ist. Das Lösungsmittel zirkuliert somit in einem Kreislauf zwischen der Lösungsmittelrückgewinnungseinheit und der Deasphaltierungseinheit. Besonders bevorzugt ist der Deasphaltierungseinheit eine erste Abtrennstufe zur Abtrennung eines ersten Teilstroms mit leichtsiedenden Brennstoffbestandteilen - insbesondere kurzkettige Kohlenwasserstoffe, wie Butane (C4) , Pentane (C5) , Hexane (C6) und/oder Heptane (C7)von dem Brennstoff strömungstechnisch vorgeschaltet. Der erste Teilstrom eignet sich entsprechend als Lösungsmittel. Er wird vorzugsweise einem Lösungsmittelsammelbehälter zugeführt. Zweckmäßigerweise ist der ersten Abtrennstufe hierzu eine Abzugsleitung angeschlossen, die strömungstechnisch mit einer Zufuhrleitung ei- nes entsprechenden Lösungsmittelsammelbehälters gekoppelt ist .
Die Abtrennung des ersten Teilstroms erfolgt über eine
Einkopplung der Abwärme eines Turbinenabgases. In einer vor- teilhaften Ausgestaltung ist die erste Abtrennstufe - vorzugsweise ausgebildet als eine Destillationseinheit - hierzu wärmetechnisch mit einer Abgasleitung einer Gasturbine gekoppelt. Die Abwärme des Turbinenabgases wird auf die erste Ab- trennstufe übertragen. Hierzu ist der ersten Abtrennstufe zweckmäßigerweise ein Wärmetauscher angeschlossen, der den in die erste Abtrennstufe strömenden asphaltenhaltigen Brennstoff erwärmt. Der erste Teilstrom verdampft hierbei und wird aus der ersten Abtrennstufe abgezogen.
Bevorzugt ist der ersten Abtrennstufe eine zweite Abtrennstufe zur Abtrennung eines zweiten Teilstroms von dem Brennstoff strömungstechnisch nachgeschaltet. Hierzu ist eine Abführlei- tung der ersten Abtrennstufe vorzugsweise strömungstechnisch mit einer Zuführleitung der zweiten Abtrennstufe gekoppelt. Die zweite Abtrennstufe ist vorzugsweise als ein Phasenabscheider ausgebildet. Der in der zweiten Abtrennstufe abgetrennte zweite Teilstrom enthält im Wesentlichen hoherkettige Alkane und ist von Vanadium abgereichert .
In einer bevorzugten Ausgestaltung umfasst die zweite Abtrennstufe eine Zuführleitung, die wärmetechnisch mit einer Abgasleitung einer Gasturbine gekoppelt ist. Zur wärmetechni- sehen Kopplung ist in die Zuführleitung zweckmäßigerweise ein Wärmetauscher geschaltet, der von dem Turbinenabgas durchströmt wird.
Von Vorteil ist es weiter, wenn eine erste Abführleitung der zweiten Abtrennstufe wärmetechnisch mit der Zuführleitung der zweiten Abtrennstufe gekoppelt ist. Hierzu ist ein weiterer Wärmetauscher in die Zuführleitung der zweiten Abtrennstufe geschaltet. Über die erste Abführleitung der zweiten Abtrennstufe wird der vom asphaltenhaltigen Brennstoff abgetrennte zweite Teilstrom entnommen. Dieser aufgeheizte zweite Teilstrom gibt bei Passieren des Wärmetauschers überschüssige Wärme an den die erste Abtrennstufe verlassenden Brennstoff ab und erwärmt diesen. Dies erfolgt zusätzlich zu der Erwärmung mittels des Turbinenabgases. Entsprechend handelt es sich hier ebenfalls um eine interne Wärmeübertragung.
Über die erste Abführleitung der zweiten Abtrennstufe wird der abgetrennte zweite Teilstrom einer Gasturbine zugeführt. Hierzu ist erste Abführleitung der zweiten Abtrennstufe zweckmäßigerweise strömungstechnisch mit einer Gasturbine gekoppelt. Da der zweite Teilstrom kein Vanadium mehr enthält, kann er in einer vanadiumempfindlichen Hochleistungsturbine verströmt werden. Vorzugsweise ist die erste Abführleitung der zweiten Abtrennstufe mit einer Zuführleitung einer entsprechenden vanadiumempfindlichen Hochleistungsturbine gekoppelt . Zweckmäßigerweise ist eine zweite Abführleitung der zweiten Abtrennstufe strömungstechnisch mit einer Zuführleitung der Deasphaltierungseinheit gekoppelt. Auf diese Weise wird der zu deasphaltierende Brennstoff der Deasphaltierungseinheit zugeführt. Zur Zufuhr des deasphaltierten Brennstoffes zur Lösungsmittelrückgewinnungseinheit ist - wie bereits genannt - die Abführleitung der Deasphaltierungseinheit strömungstechnisch mit der Zuführleitung der Lösungsmittelrückgewinnungseinheit gekoppelt. Weiter von Vorteil ist es, wenn die erste Abführleitung der zweiten Abtrennstufe wärmetechnisch mit der Zuführleitung der Lösungsmittelrückgewinnungseinheit gekoppelt ist. Zweckmäßigerweise ist hierzu ein weiterer Wärmetauscher in die Zuführleitung der Lösungsmittelrückgewinnungseinheit geschaltet. Dieser Wärmetauscher wird von dem in der zweiten Abtrennstufe aus dem asphaltenhaltigen Brennstoff abgetrennten zweiten Teilstrom durchströmt.
Hierbei überträgt der zweite Teilstrom einen Teil seiner überschüssigen Wärme auf das die Deasphaltierungseinheit verlassende Gemisch aus deasphaltiertem Brennstoff und Lösungsmittel. Durch den Wärmetauscher wird also zusätzliche Wärme zur Lösungsmittelrückgewinnung bereitgestellt. Es handelt sich hierbei um eine interne Wärmeübertragung zwischen den jeweiligen Vorrichtungskomponenten, also der Abtrennstufe und der Lösungsmittelrückgewinnungseinheit . Vorzugsweise ist eine Abführleitung der Lösungsmittelrückgewinnungseinheit strömungstechnisch mit einer Gasturbine gekoppelt. Nach der Abtrennung des Lösungsmittels wird der deasphaltierte Brennstoff über diese Kopplung einer Gasturbi- ne zugeführt und in dieser verströmt .
Weiter vorteilhaft umfasst die Vorrichtung einen Wärmeüberträgerkreislauf, der wärmetechnisch mit einer Abgasleitung einer Gasturbine gekoppelt ist. Die Abwärme des Turbinenabga- ses wird über den Wärmeüberträgerkreislauf indirekt auf die jeweils zu erwärmenden Medien oder Vorrichtungskomponenten übertragen. Der Wärmeüberträgerkreislauf ist hierbei vorzugsweise als ein Sekundärkreislauf zur Wasserdampferzeugung ausgebildet .
Um die Wärme des Wärmeüberträgerkreislaufes auf den Aufreini- gungsprozess eines zu deasphaltierenden Brennstoffes zu übertragen, ist der Wärmeüberträgerkreislauf vorzugsweise wärmetechnisch der Lösungsmittelrückgewinnungseinheit gekoppelt. Weiter von Vorteil ist es, wenn die erste Abtrennstufe und/ oder die zweite Abtrennstufe wärmetechnisch mit dem Wärmeüberträgerkreislauf gekoppelt sind.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen für die Vorrichtung er- geben sich aus den auf das Verfahren gerichteten Unteransprüchen. Dabei können die für das Verfahren und dessen Weiterbildungen benannten Vorteile sinngemäß auf die Vorrichtung übertragen werden. Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:
FIG 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur
Aufreinigung eines asphaltenhaltigen Brennstoffes ohne Voreindampfung des Brennstoffes, FIG 2 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur
Aufreinigung eines asphaltenhaltigen Brennstoffes mit Voreindampfung des Brennstoffes,
FIG 3 eine detaillierte Darstellung der Vorrichtung gemäß
FIG 2, eine weitere schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Aufreinigung eines asphaltenhaltigen Brennstoffes ohne Voreindampfung des Brennstoffes sowie
FIG 5 eine weitere schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Aufreinigung eines asphaltenhaltigen Brennstoffes mit Voreindampfung des Brennstoffes.
In FIG 1 ist eine Vorrichtung 1 zur Aufreinigung eines asphaltenhaltigen Brennstoffes 3 ohne Voreindampfung des Brennstoffes 3 schematisch dargestellt.
Die Vorrichtung 1 umfasst eine Deasphaltierungseinheit 5, sowie eine mit der Deasphaltierungseinheit 5 strömungstechnisch gekoppelte Lösungsmittelaufbereitungseinheit 7. Der Brennstoff 3 wird der Deasphaltierungseinheit 5 über eine dieser angeschlossene Zuführleitung 9 zugeführt. Der Brennstoff hat bei Eintritt in die Deasphaltierungseinheit 5 eine Temperatur von etwa 70 °C. Hier wird der Brennstoff 3 von Asphaltenen und Schwermetallen gereinigt. Zur Abtrennung der Asphaltene und Schwermetalle wird ein Lösungsmittel 11 eingesetzt, welches im Wesentlichen Butane (C4) , Pentane (C5) und Hexane (C6) enthält. Das Lösungsmittel 11 dient bei der Deasphaltierung zur Lösung von im asphaltenhaltigen Brennstoff 3 enthaltenen löslichen Bestandteilen. Die im asphaltenhaltigen Brennstoff 3 enthaltenen Asphaltene sind in dem eingesetzten Lösungsmittel 11 unlöslich, so dass das Lösungsmittel 11 hinsichtlich der Asphaltene ein „Anti- Solvent" darstellt. Die abgetrennten Asphaltene und Schwermetalle werden über eine der Deasphaltierungseinheit 5 angeschlossene Abzugsleitung 13 einer vorliegend nicht näher spezifizierten Aufarbeitung und anschließenden Verwertung in entsprechend hierzu ausgebildeten Vorrichtungen zugeführt. Der nun deasphaltierte Brennstoff 15 wird gemeinsam mit dem Lösungsmittel 11 der Lösungsmittelrückgewinnungseinheit 7 zugeführt. Hierzu ist der Deasphaltierungseinheit 5 eine Abführleitung
17 angeschlossen, die strömungstechnisch mit einer Zuführleitung 19 der Lösungsmittelrückgewinnungseinheit 7 gekoppelt ist. In der Lösungsmittelrückgewinnungseinheit 7 wird das Lösungsmittel 11 vom deasphaltierten Brennstoff 15 abgetrennt und wieder in den Deasphaltierungsprozess zurückgeführt.
Zur Rückführung des Lösungsmittels 11 ist der Lösungsmittel - rückgewinnungseinheit 7 eine Rückführleitung 21 angeschlossen, die strömungstechnisch mit einer Zuführleitung 23 der Deasphaltierungseinheit 5 verbunden ist. Das Lösungsmittel 11 zirkuliert somit in einem Kreislauf 25 zwischen der Lösungsmittelrückgewinnungseinheit 7 und der Deasphaltierungseinheit 5. Die Abtrennung des Lösungsmittels 11 in der Lösungsmittel - rückgewinnungseinheit 7 erfolgt thermisch durch Verdampfen des Lösungsmittels 11. Hierzu wird das Gemisch aus Lösungsmittel 11 und dem deasphaltierten Brennstoff 15 auf etwa 200 °C erhitzt. Um die hierfür benötigte Wärme bereitzustellen, wird die Abwärme eines Turbinenabgases genutzt. Die Lösungsmittelrückgewinnungseinheit 7 ist hierzu wärmetechnisch mit einer Gasturbine 27 gekoppelt. Die wärmetechnische Kopplung ist vorliegend allgemein durch die Linie 28 gekennzeichnet. Die Gasturbine 27 stellt genügend „kostenlose" Abwärme zur
Verfügung, um den Prozess ohne externe Heizung und damit verbundenen zusätzlichen Brennstoffkosten zu betreiben. Die Aufreinigung des asphaltenhaltigen Brennstoffes 3 erfolgt im Wesentlichen ohne Verminderung des Kraftwerkswirkungsgrads. Die Abwärme der Gasturbine 27 wird vorliegend direkt genutzt.
Nach der Abtrennung des Lösungsmittels 11 wird der deasphal- tierte Brennstoff 15 zur Verstromung der Gasturbine 27 zugeführt und zur Energiegewinnung in dieser verströmt . Hierzu ist eine Abführleitung 29 der Lösungsmittelrückgewinnungseinheit 7 strömungstechnisch mit der Gasturbine 27 verbunden. Da die Temperatur des deasphaltierten Brennstoffs 15 bei Ein- tritt in die Gasturbine bei höchstens 70 °C liegen soll, wird der Brennstoff vorab noch gekühlt.
FIG 2 zeigt eine weitere schematische Darstellung einer Vorrichtung 31 zur Aufreinigung eines asphaltenhaltigen Brenn- Stoffes 3. Auch die Vorrichtung 31 umfasst die Deasphal- tierungseinheit 5, sowie die mit der Deasphaltierungseinheit 5 strömungstechnisch gekoppelte Lösungsmittelaufbereitungseinheit 7. Der wesentliche Unterschied zur Vorrichtung 1 gemäß FIG 1 liegt vorliegend darin, dass der zu deasphal- tierende Brennstoff 3 vorliegend zuerst voreingedampft wird, bevor dieser der eigentlichen Deasphaltierung zugeführt wird.
Fig. 2 zeigt hierzu ganz allgemein eine Abtrenneinheit 35. Der zu deasphaltierende Brennstoff 3 wird der Abtrenneinheit 35 über eine Zuführleitung 36 zugeführt. Innerhalb der Abtrenneinheit 35, die eine erste Abtrennstufe und/oder eine zweite Abtrennstufe umfasst, werden je nach Bedarf eine oder mehrere Fraktionen von Leicht- und/oder Mittelsiedern aus dem Brennstoff 3 abgetrennt. Nach der Abtrennung einer oder meh- rere Fraktionen ist Brennstoff 3 an Asphaltenen und Schwermetallen angereichert. Erst dann wird der angereicherte Brennstoff 3 der Deasphaltierungseinheit 5 zugeführt. Hinsichtlich einer detaillierten Beschreibung des Prozesses der Vorein- dampfung wird an dieser Stelle auf die Beschreibung zur nach- folgenden FIG 3 verwiesen.
Wie bereits bei FIG 1 beschrieben, wird der Brennstoff 3 innerhalb der Deasphaltierungseinheit 5 mittels des Lösungsmit- tels 11 von Asphaltenen und Schwermetallen gereinigt. Die abgetrennten Asphaltene und Schwermetalle werden über die Abzugsleitung 13 einer Aufarbeitung und anschließenden Verwertung zugeführt. Der nach der Abtrennung deasphaltierte Brenn- Stoff 15 wird gemeinsam mit dem Lösungsmittel 11 der Lösungsmittelrückgewinnungseinheit 7 zugeführt, in welcher das Lösungsmittel 11 vom deasphaltierten Brennstoff 15 abgetrennt und wieder in den Deasphaltierungsprozess zurückgeführt wird. Die Abtrennung des Lösungsmittels 11 in der Lösungsmittel - rückgewinnungseinheit 7 erfolgt wie bereits beschrieben thermisch durch Verdampfen des Lösungsmittels 11 mittels der Abwärme des Abgases der Gasturbine 27. Das abgetrennte Lösungsmittel wird über die Rückführleitung 21 der Lösungsmittel - rückgewinnungseinheit 7 in die Deasphaltierungseinheit 5 zurückgeführt. Der deasphaltierte Brennstoff 15 wird über die Abführleitung 29 der Lösungsmittelrückgewinnungseinheit 7 zur Verstromung der Gasturbine 27 zugeführt. Zusätzlich zur Abtrennung des Lösungsmittels 11 von dem deasphaltierten Brennstoff 15 wird das Abgas der Gasturbine 27 zur Abtrennung der oder jeder Fraktionen von Leicht- und/ oder Mittelsiedern aus dem asphaltenhaltigen Brennstoff 3 innerhalb der Abtrenneinheit 35 - also innerhalb des Prozesses der Voreindampfung des asphaltenhaltigen Brennstoffes - genutzt. Hierzu ist die Abtrenneinheit 35 wärmetechnisch mit der Gasturbine 27 gekoppelt. Die wärmetechnische Kopplung ist vorliegend allgemein durch die Linie 37 gekennzeichnet. Weiter wird die im Prozess vorhandene Wärme intern zwischen der Abtrenneinheit 35 und der Lösungsmittelrückgewinnungseinheit 7 übertragen. Dies ist durch die Linie 39 angedeutet. Eine detaillierte Darstellung und die entsprechende Beschreibung hierzu sind der im Folgenden beschriebenen FIG 3 zu ent- nehmen.
FIG 3 zeigt entsprechende die Vorrichtung 31 gemäß FIG 2 in einer detaillierten Darstellung. Die Vorrichtung umfasst die Deasphaltierungseinheit 5, die strömungstechnisch mit der Deasphaltierungseinheit 5 gekoppelte Lösungsmittelrückgewinnungseinheit 7, sowie die der Deasphaltierungseinheit 5 strömungstechnisch vorgeschaltete Abtrenneinheit 35.
Zur Vorbehandlung bzw. Voreindampfung des asphaltenhaltigen Brennstoffes 3 wird dieser mit einer als Destillationseinheit ausgebildeten ersten Abtrennstufe 41 (als Teil einer Abtrenneinheit 35) über die Zuführleitung 36 zugeführt. In der ers- ten Abtrennstufe 41 wird ein erster Teilstrom mit 43 leichtsiedenden Brennstoffbestandteilen von dem asphaltenhaltigen Brennstoff 3 abgetrennt.
Der erste Teilstrom 43 enthält im Wesentlichen kurzkettige Kohlenwasserstoffe, wie Butane (C4), Pentane (C5) , Hexane
(C6) und/oder Heptane (C7) und eignet sich entsprechend als Lösungsmittel. Entsprechend wird der erste Teilstrom 43 der ersten Abtrennstufe 41 über eine Abzugsleitung 45 entnommen und einem Lösungsmittelsammelbehälter 47 zugeführt. Die Ab- zugsleitung 45 ist hierzu strömungstechnisch mit einer Zufuhrleitung 49 des entsprechenden Lösungsmittelsammelbehälters 47 gekoppelt.
Die Abtrennung des ersten Teilstroms 43 erfolgt über die Einkopplung der Abwärme des Abgases der Gasturbine 27. Hierzu ist der ersten Abtrennstufe 41 ein Wärmetauscher 51 angeschlossen, der wärmetechnisch mit einer Abgasleitung 52 der Gasturbine 27 gekoppelt ist. Über den Wärmetauscher 51 wird der in der ersten Abtrennstufe 41 strömende asphaltenhaltige Brennstoff 3 erwärmt. Der erste Teilstrom 43 verdampft.
Der ersten Abtrennstufe 41 ist eine zweite, als Phasenabscheider ausgebildete Abtrennstufe 53 strömungstechnisch nachgeschaltet. Eine Abführleitung 55 der ersten Abtrennstufe 41 ist hierzu strömungstechnisch mit einer Zuführleitung 57 der zweiten Abtrennstufe 53 gekoppelt. In der zweiten Abtrennstufe 53 wird ein zweiter Teilstrom 59 von dem Brenn- stoff 3 abgetrennt, der im Wesentlichen höherkettige Alkane enthält und von Vanadium abgereichert ist.
Die Abtrennung des zweiten Teilstroms 59 von dem Brennstoff 3 erfolgt ebenfalls über die Nutzung der Abwärme des Abgases der Gasturbine. Der Brennstoff 3 wird vor der Zufuhr zur zweiten Abtrennstufe 53 auf Temperaturen von bis zu 450°C erwärmt. Hierzu ist Zuführleitung 57 der zweiten Abtrennstufe wärmetechnisch mit einer Abgasleitung 61 der Gasturbine ge- koppelt.
In die Zuführleitung 57 der zweiten Abtrennstufe 53 ist ein Wärmetauscher 63 geschaltet, der von dem Turbinenabgas durchströmt wird. Hierbei wird der die erste Abtrennstufe 41 ver- lassende Brennstoff 3 vor dessen Eintritt in die zweite Abtrennstufe 41 erwärmt.
Weiter ist eine erste Abführleitung 65 der zweiten Abtrennstufe 53 wärmetechnisch mit der Zuführleitung 57 der zweiten Abtrennstufe 53 gekoppelt. Dies erfolgt über einen weiteren in die Zuführleitung 57 der zweiten Abtrennstufe 53 geschalteten Wärmetauscher 67. Der in der zweiten Abtrennstufe 53 von dem Brennstoff 3 abgetrennte zweite Teilstrom 59 passiert den Wärmetauscher 67 und gibt bei Passieren des Wärmetau- schers 67 überschüssige Wärme an den die erste Abtrennstufe 41 verlassenden Brennstoff 3 ab.
Mit anderen Worten wird der die erste Abtrennstufe 41 verlassende Brennstoff 3 zusätzlich zur Erwärmung durch das Turbi- nenabgas auch durch den von dem Brennstoff 3 abgetrennten zweiten Teilstrom 59 erwärmt. Der zweite Teilstrom 59 wird hierbei selbst auf die zur Verstromung in der Turbine 69 benötigten niedrigeren Temperaturen von maximal 70 °C gebracht. Da der zweite Teilstrom 59 kein Vanadium mehr enthält, wird der abgetrennte zweite Teilstrom 59 einer Hochleistungsturbine 69 zugeführt. Hierzu ist die erste Abführleitung 65 der zweiten Abtrennstufe 53 strömungstechnisch mit einer Zuführ- leitung 71 der entsprechenden vanadiumempfindlichen Hochleistungsturbine 69 gekoppelt.
Der zweiten Abtrennstufe 53 ist weiter eine zweite Abführlei- tung 73 angeschlossen, die strömungstechnisch mit der Zuführleitung 9 der Deasphaltierungseinheit 5 gekoppelt ist. Auf diese Weise wird der vorbehandelte und nun zu deasphaltierende Brennstoff 3 der Deasphaltierungseinheit 5 zugeführt. Vor der eigentlichen Deasphaltierung wird der Brennstoff 3 noch auf die für die Deasphaltierung notwendigen Temperaturen im Bereich zwischen 60 °C und 80 °C gekühlt.
Die Deasphaltierung selbst erfolgt durch eine ultraschnelle Durchmischung des Brennstoffes 3 und des Lösungsmittels 11 in einem entsprechenden Mischelement und durch die sich anschließende Ausfällung der Asphaltene bzw. Asphaltenpartikel. Die Asphaltenpartikel werden vorzugsweise ihrer Partikelgröße nach aus dem Brennstoff abgetrennt. Die aus dem Brennstoff 3 abgetrennten Asphaltene werden über eine Abzugsleitung 13 aus der Deasphaltierungseinheit 5 abgezogen und einer weiteren, nicht näher spezifizierten Verwertung zugeführt.
Nach erfolgter Deasphaltierung wird der deasphaltierte Brennstoff 15 gemeinsam mit dem Lösungsmittel über die strömungs- technische Kopplung der Abführleitung 17 der Deasphaltierungseinheit 5 mit der Zuführleitung 19 der Lösungsmittel - rückgewinnungseinheit 7 dieser zugeführt. Die Lösungsmittel - rückgewinnungseinheit 7 ist mit einer Destillationskolonne 75 ausgebildet. In der Destillationskolonne 75 wird das Lösungs- mittel 11 vom deasphaltierten Brennstoff 15 abgetrennt und über die Rückführleitung 21 wieder in den
Deasphaltierungsprozess zurückgeführt .
Die Abtrennung des Lösungsmittels 11 erfolgt ebenfalls über die Einkopplung der Abwärme des Abgases der Gasturbine 27. Hierzu ist in die Zuführleitung 19 der Lösungsmittelrückgewinnungseinheit 7 ein Wärmetauscher 77 geschaltet, der wärmetechnisch mit einer Abgasleitung 79 der Gasturbine 27 gekop- pelt ist. Über den Wärmetauscher 77 wird das Gemisch aus deasphaltiertem Brennstoff 15 und Lösungsmittel 11 vor dem Eintritt in die Destillationskolonne 75 auf etwa 200 °C erhitzt.
Zusätzlich erfolgt eine Erwärmung des Gemisches aus deasphaltiertem Brennstoff 15 und Lösungsmittel 11 durch den in der zweiten Abtrennstufe 53 abgetrennten zweiten Teilstrom 59. Hierzu ist ein weiterer Wärmetauscher 81 in die Zuführleitung 19 der Lösungsmittelrückgewinnungseinheit 7 geschaltet, der von dem in der zweiten Abtrennstufe 53 aus dem asphalten- haltigen Brennstoff 3 abgetrennten zweiten Teilstrom 59 durchströmt wird. Hierbei überträgt der zweite Teilstrom 59 einen Teil seiner überschüssigen Wärme auf das die Deasphaltierungseinheit 5 verlassende Gemisch aus deasphaltiertem Brennstoff 3 und Lösungsmittel 11. Der zweite Teilstrom 59 stellt also zusätzliche Wärme zur Lösungsmittelrückgewinnung bereit. Es handelt sich hierbei um die bereits bei FIG 2 angedeutete interne
Wärmeübertragung zwischen der Abtrenneinheit 35 - vorliegend umfassend die erste Abtrennstufe 41 und die zweite Abtrennstufe 53 - und der Lösungsmittelrückgewinnungseinheit 7. Der deasphaltierte Brennstoff 15 wird nach der Abtrennung des Lösungsmittels 11 in der Destillationskolonne 75 zur Verstro- mung der Gasturbine 27 zugeführt und zur Energiegewinnung in dieser verströmt. Hierzu ist die Abführleitung 29 der Lösungsmittelrückgewinnungseinheit 7 strömungstechnisch mit der Gasturbine 27 gekoppelt.
Somit werden aus dem asphaltenhaltigen Brennstoff 3 drei Ströme gewonnen, die unterschiedlich genutzt werden. Zum einen wird aus dem Brennstoff 3 ein erster Teilstrom 43 gewon- nen, der als Lösungsmittel 11 eingesetzt werden kann. Zum anderen werden zwei Ströme 15, 59 gewonnen, die aufgrund ihres voneinander verschiedenen Vanadiumgehaltes in unterschiedlichen Gasturbeinen 27, 69 verströmt werden können. Weiterhin werden die Asphaltene gewonnen, die über die Abzugsleitung 13 aus der Deasphaltierungseinheit 5 abgezogen werden.
In FIG 4 ist eine weitere schematische Darstellung einer Vor- richtung 91 zur Aufreinigung eines asphaltenhaltigen Brennstoffes 3 gezeigt. Wie auch die Vorrichtung 1 gemäß FIG 1 erfolgt die Aufreinigung ohne eine Vorbehandlung bzw. ohne eine Voreindampfung des Brennstoffes 3. Die Vorrichtung 91 umfasst die Deasphaltierungseinheit 5 und die mit dieser strömungstechnisch gekoppelte Lösungsmittel - aufbereitungseinheit 7. Der Brennstoff 3 wird der Deasphaltierungseinheit 5 über die Zuführleitung 9 zugeführt und dort von Asphaltenen und Schwermetallen gereinigt. Hinsichtlich der Beschreibung des Deasphaltierungsprozesses, sowie der Lösungsmittelrückgewinnung wird an dieser Stelle auf die detaillierte Beschreibung zu den Vorrichtungen 1, 31 gemäß den FIG 1 bis 3 verwiesen. Im Unterschied zu den vorbeschriebenen Vorrichtungen 1, 31 umfasst die Vorrichtung 91 einen Wärmeüberträgerkreislauf 93. Der Wärmeüberträgerkreislauf 93 ist wärmetechnisch mit einer Abgasleitung 95 der Gasturbine 27 gekoppelt und stellt somit einen Sekundärträgerkreislauf dar. Die Abwärme des Turbinen- abgases wird somit indirekt auf die jeweils zu erwärmenden Medien oder Vorrichtungskomponenten im Rahmen des
Deasphaltierungsprozesses und der Lösungsmittelrückgewinnung übertragen . Der Wärmeüberträgerkreislauf 93 ist vorliegend mit einer
Dampfstufe 97 eines Wasserdampfkreislaufes ausgebildet. Der bei einem solchem Kreislauf 93 durch die Abwärme des Turbinenabgases in der Dampfstufe 97 erzeugte Wasserdampf wird für die Lösungsmittelrückgewinnung innerhalb der Lösungsmittel - rückgewinnungseinheit genutzt.
Die Abtrennung des Lösungsmittels 11 in der Lösungsmittel - rückgewinnungseinheit 7 erfolgt auch hier thermisch durch Verdampfen des Lösungsmittels 11. Die benötigte Wärme wird jedoch nur indirekt durch die Abwärme eines Turbinenabgases bereitgestellt. Anstatt dass die Lösungsmittelrückgewinnungs- einheit 7 selbst wärmetechnisch mit der Gasturbine 27 gekop- pelt ist, ist vorliegend der Wärmeüberträgerkreislauf 93 zwischen die Gasturbine 27 und die Lösungsmittelrückgewinnungs- einheit 7 geschaltet.
Durch die Abwärme der Gasturbine 27 verdampft das in dem Wär- meüberträgerkreislauf 93 zirkulierende Wasser. Der hierbei entstehende Dampf überträgt dann seine Wärme auf das Gemisch aus Brennstoff 3 und Lösungsmittel 11 und kondensiert hierbei . Die Lösungsmittelrückgewinnungseinheit 7 ist hierzu wärmetechnisch ebenfalls mit dem Wärmeüberträgerkreislauf 93 gekoppelt. Diese wärmetechnische Kopplung ist vorliegend allgemein durch die Linie 99 gekennzeichnet. Die solche Zwischenschaltung des Wärmeüberträgerkreislaufes
93 zwischen die Gasturbine 27 und die Lösungsmittelrückgewinnungseinheit 7 erhöht die Sicherheit bei der Verfahrensführung, da das heiße Abgas der Gasturbine 27 und der aufzureinigende Brennstoff 3 nicht durch dieselben Komponenten der Vorrichtung 91 geführt werden müssen.
In FIG 5 ist eine weitere schematische Darstellung einer Vorrichtung 111 zur Aufreinigung eines asphaltenhaltigen Brennstoffes 3 gezeigt. Wie alle der vorbeschriebenen Vorrichtun- gen 1, 31, 91 umfasst auch die Vorrichtung 111 die Deasphal- tierungseinheit 5 und die mit dieser strömungstechnisch gekoppelte Lösungsmittelaufbereitungseinheit 7.
Der wesentliche Unterschied zur Vorrichtung 91 gemäß FIG 4 liegt darin, dass der zu deasphaltierende Brennstoff 3 zuerst voreingedampft wird, bevor dieser der eigentlichen Deasphal- tierung zugeführt wird. Die Voreindampfung als solche erfolgt hierbei analog zur Voreindampfung, wie sie zu den FIG 2 und 3 beschrieben wurde.
Entsprechend umfasst die Vorrichtung 111 die Abtrenneinheit 35, in welcher je nach Bedarf eine oder mehrere Fraktionen von Leicht- und/oder Mittelsiedern aus dem Brennstoff 3 abgetrennt werden. Dann wird der an Asphaltenen und Schwermetallen angereicherte Brennstoff 3 der Deasphaltierungseinheit 5 zugeführt und mittels des Lösungsmittels 11 von Asphaltenen und Schwermetallen gereinigt. Der deasphaltierte Brennstoff
15 wird gemeinsam mit dem Lösungsmittel 11 der Lösungsmittel - rückgewinnungseinheit 7 zugeführt, in welcher das Lösungsmittel 11 vom deasphaltierten Brennstoff 15 abgetrennt und wieder in die Deasphaltierungseinheit 5 zurückgeführt.
Die Voreindampfung und die Lösungsmittelrückgewinnung erfolgen vorliegend durch die indirekte Nutzung der Abwärme des Abgases der Gasturbine 27. Die Vorrichtung 111 ist hierzu ebenfalls mit dem die Dampfstufe 97 umfassenden Wärmeüberträ- gerkreislauf 93 ausgebildet, der wärmetechnisch mit der Ab- gasleitung 95 der Gasturbine 27 gekoppelt ist. Die Abwärme des Turbinenabgases wird dann über den Wärmeüberträgerkreislauf 95 sowohl auf die Abtrenneinheit 35, als auch auf die Lösungsmittelrückgewinnungseinheit 7 übertragen.
Die wärmetechnische Kopplung der Lösungsmittelrückgewinnungs- einheit 7 mit der Dampfstufe 97 ist durch die Linie 99 gekennzeichnet. Die wärmetechnische Kopplung der Abtrenneinheit 35 mit dem Wärmeüberträgerkreislauf 93 bzw. mit der Dampfstu- fe 97 ist vorliegend allgemein durch die Linie 113 gekennzeichnet .
Zusätzlich wird die im Prozess vorhandene Wärme - analog zur Vorrichtung 31 gemäß den FIG 2 und 3 - intern zwischen der Deasphaltierungseinheit 5 und der Lösungsmittelrückgewinnungseinheit 7 übertragen (Linie 39) .

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Aufreinigung eines asphaltenhaltigen
Brennstoffes (3) ,
- wobei der asphaltenhaltige Brennstoff (3) einer
Deasphaltierungseinheit (5) zugeführt wird, in der im Brennstoff (3) enthaltene Asphaltene unter Entstehung eines im Wesentlichen deasphaltierten Brennstoffes (15) mittels eines Lösungsmittels (11) abgetrennt werden,
- wobei das Lösungsmittel (11) nach erfolgter Abtrennung der Asphaltene aus dem Brennstoff (3) in einer Lösungsmittel - rückgewinnungseinheit (7) von dem deasphaltierten Brennstoff (15) abgetrennt wird, und
wobei zur Aufreinigung des asphaltenhaltigen Brennstof- fes (3) die Abwärme eines bei einer Verstromung von Brennstoff (15) in einer Gasturbine (27, 69) entstehenden Turbinenabgases genutzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Abwärme des Turbi- nenabgases zur Abtrennung des Lösungsmittels (11) von dem deasphaltierten Brennstoff (15) genutzt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das in der Lösungsmittelrückgewinnungseinheit (7) vom deasphaltierten Brennstoff (15) abgetrennte Lösungsmittel (11) in die
Deasphaltierungseinheit (5) zurückgeführt wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der asphaltenhaltige Brennstoff (3) vor dessen Zufuhr zur Deasphaltierungseinheit (5) einer ersten Abtrennstufe (41) zugeführt wird, in der ein erster Teilstrom (43) mit leichtsiedenden Brennstoffbestandteilen von dem Brennstoff (3) abgetrennt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Abwärme des Turbinenabgases zur Abtrennung des ersten Teilstroms (43) von dem asphaltenhaltigen Brennstoff (3) genutzt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, wobei der Brennstoff (3) nach der Abtrennung des ersten Teilstroms (43) einer zweiten Abtrennstufe (53) zugeführt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Abwärme des Turbinenabgases zur Erwärmung des Brennstoffes (3) vor dessen Zufuhr zur zweiten Abtrennstufe (53) genutzt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, wobei in der zweiten Abtrennstufe (53) ein zweiter Teilstrom (59) von dem Brennstoff (3) abgetrennt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Brennstoff (3) vor der Zufuhr zur zweiten Abtrennstufe (53) zusätzlich durch den von dem Brennstoff (3) abgetrennten zweiten Teilstrom (59) erwärmt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei der zweite Teilstrom (59) bei der Erwärmung des Brennstoffes (3) abgekühlt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei der abgekühlte zweite Teilstrom (59) einer Gasturbine (69) zugeführt wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei der Brennstoff (3) nach der Abtrennung des zweiten Teilstroms
(59) der Deasphaltierungseinheit (5) zugeführt wird, in der im Brennstoff (3) enthaltene Asphaltene abgetrennt werden.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Brennstoff (3) vor der Deasphaltierung abgekühlt wird.
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der deasphaltierte Brennstoff (15) nach der Abtrennung des Lösungsmittels (11) einer Gasturbine (27) zugeführt wird.
15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Abwärme des Turbinenabgases auf einen Wärmeüberträgerkreislauf (93) übertragen wird.
16. Vorrichtung (1, 31, 91, 111) zur Aufreinigung eines asphaltenhaltigen Brennstoffes (3) , umfassend eine
Deasphaltierungseinheit (5) zur Abtrennung von im Brennstoff (3) enthaltenen Asphaltenen unter Entstehung eines im Wesentlichen deasphaltierten Brennstoffes (15) mittels eines Lösungsmittels (11) , sowie eine strömungstechnisch mit der Deasphaltierungseinheit (5) gekoppelte Lösungsmittelrückgewinnungseinheit (7) zur Abtrennung des Lösungsmittels (11) von dem deasphaltierten Brennstoff (15) nach erfolgter Abtrennung der Asphaltene, wobei zur Aufreinigung des
asphaltenhaltigen Brennstoffes (3) die Abwärme eines bei einer Verstromung von Brennstoff (15) in einer Gasturbine (27, 69) entstehenden Turbinenabgases nutzbar ist.
17. Vorrichtung (1, 31, 91, 111) nach Anspruch 16, wobei die Lösungsmittelrückgewinnungseinheit (7) wärmetechnisch mit einer Abgasleitung (79) einer Gasturbine (27, 69) gekoppelt ist .
18. Vorrichtung (1, 31, 91, 111) nach Anspruch 16 oder 17, wobei die Lösungsmittelrückgewinnungseinheit (7) eine
Rückführleitung (21) umfasst, die strömungstechnisch mit einer Zuführleitung (23) der Deasphaltierungseinheit (5) gekop- pelt ist.
19. Vorrichtung (1, 31, 91, 111) nach einem der Ansprüche 16 bis 18, wobei der Deasphaltierungseinheit (5) eine erste Abtrennstufe (41) zur Abtrennung eines ersten Teilstroms (43) mit leichtsiedenden Brennstoffbestandteilen von dem Brennstoff (3) strömungstechnisch vorgeschaltet ist.
20. Vorrichtung (1, 31, 91, 111) nach Anspruch 19, wobei die erste Abtrennstufe (41) wärmetechnisch mit einer Abgasleitung (52) einer Gasturbine (27, 69) gekoppelt ist.
21. Vorrichtung (1, 31, 91, 111) nach Anspruch 19 oder 20, wobei der ersten Abtrennstufe (41) eine zweite Abtrennstufe (53) zur Abtrennung eines zweiten Teilstroms (59) von dem Brennstoff (3) strömungstechnisch nachgeschaltet ist.
22. Vorrichtung (1, 31, 91, 111) nach Anspruch 21, wobei die zweite Abtrennstufe (53) eine Zuführleitung (57) umfasst, die wärmetechnisch mit einer Abgasleitung (61) einer Gasturbine (27, 69) gekoppelt ist.
23. Vorrichtung (1, 31, 91, 111) nach Anspruch 21 oder 22, wobei eine erste Abführleitung (65) der zweiten Abtrennstufe
(53) wärmetechnisch mit der Zuführleitung (57) der zweiten Abtrennstufe (53) gekoppelt ist.
24. Vorrichtung (1, 31, 91, 111) nach Anspruch 23, wo- bei die erste Abführleitung (65) der zweiten Abtrennstufe
(53) strömungstechnisch mit einer Gasturbine (27, 69) gekoppelt ist.
25. Vorrichtung (1, 31, 91, 111) nach einem der Ansprüche 21 bis 24, wobei eine zweite Abführleitung (73) der zweiten Abtrennstufe (53) strömungstechnisch mit einer Zuführleitung (9) der Deasphaltierungseinheit (5) gekoppelt ist.
26. Vorrichtung (1, 31, 91, 111) nach einem der Ansprüche 16 bis 25, wobei eine Abführleitung (29) der Lösungsmittelrückgewinnungseinheit (7) strömungstechnisch mit einer Gasturbine (27, 69) gekoppelt ist.
27. Vorrichtung (1, 31, 91, 111) nach einem der Ansprüche 16 bis 26, umfassend einen Wärmeüberträgerkreislauf (93), der wärmetechnisch mit einer Abgasleitung (95) einer Gasturbine (27, 69) gekoppelt ist.
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