Ein Koaleszer entfernt Wasser aus Diesel und verhindert Vorfälle mit minderwertigen Produkten

Herausforderungen

Ein großes kanadisches Ölunternehmen betreibt eine Raffinerie mit 138.000 bbl/Tag in der Nähe von Edmonton, Alberta. Die Raffinerie produziert dampfgestrippten, leichten und schweren Diesel mit besonders niedrigem Schwefelgehalt (ULSD). Die Durchflussraten liegen bei 21.875 bbl/Tag bzw. 36.590 bbl/Tag. Der Hydrotreater ist eine UOP-lizenzierte Unionfining-Technologie. Sie verwendet Dampf-Stripping, um das mit Wasserstoff behandelte Produkt zu fraktionieren.

Dampf-Stripping ist eine wirtschaftlichere Option für die Fraktionierung (als die erneute Erhitzung). Doch dabei entsteht eine stabile Emulsion, weil sich extrem feine Tröpfchen bilden, wenn der Dampf im Destillat kondensiert. Diese stabile Emulsion lässt sich mit herkömmlichen KO-Geräten und Flüssig-Flüssig-Koaleszer-Technologien nur schwierig aufspalten.

Die Raffinationsindustrie, Prozesslizenzgeber und Maschinenbaubetriebe beherrschen die Separation von stabilen Emulsionen nicht besonders gut.

Der Maschinenbaubetrieb hat für das ULSD-Projekt einen horizontalen Flüssig-Flüssig-Koaleszer mit Netz-Pad von einem großen Hersteller für Flüssig-Gas-Separatoren gekauft. Dieser Koaleszer konnte die Emulsion nicht aufspalten, was zu einer sehr kurzen Salztrockner-Lebensdauer führte. Die Proben vom Einlass und Auslass des Netz-Pad-Koaleszers sahen gleich aus.

Die ULSD-Einheit der Raffinerie musste heruntergefahren werden, weil die Speicherkapazität für das kontaminierte Destillat zur Neige ging, das in den Prozess zurückgeleitet werden musste. (Es waren mehrere Tage erforderlich, damit sich das Destillat ungestört absetzen und die Konzentration des freien Wassers von 600 ppm auf 250–300 ppm absinken konnte, was darauf hindeutet, dass eine sehr stabile Emulsion produziert wurde.)

Als kurzfristige Lösung und zur Aufrechterhaltung der Produktion wurde das Salzbett durch ein Molekularsiebmedium ersetzt, das eine höhere Wasseradsorption als Salz aufweist. Die Raffinerie verfügte über keine Einrichtung zum Regenerieren des Molekularsiebmediums, deshalb wurde es ersetzt, nachdem es verbraucht war. Das war eine sehr kostspielige Notfallmaßnahme.

Nachdem das Problem mit den Netz-Pad-Koaleszern nicht behoben werden konnte, wurde die Pall Corporation im Sommer 2006 eingeladen, um die AquaSep^® Koaleszer-Technologie am Kundenstandort zu demonstrieren.

Der Standort wurde überprüft, um die erforderlichen Größenparameter und Effizienz zur Wasserabscheidung festzustellen. Die Einlasswasserkonzentration an der Testeinheit betrug bei beiden Strömen ungefähr 600 ppmv unter einer Betriebstemperatur von 30–33 ˚C (86–91 ˚F). Nach der Pilot-Test-Einheit lag die Konzentration des freien Wassers beim Leichtdiesel zwischen 5 und 12 ppmv. Beim schweren Destillat wurden 3,5 bis 10,5 ppmv freies Wasser mit der Gammon Aqua–Glo1 Methode gemessen. Das kanadische Unternehmen musste hochwertigen Diesel produzieren und brauchte sofort Hilfe.

Lösung

Pall, ein führendes Unternehmen für Chemie- und Polymertechnologie, war mehr als bereit für die Herausforderung. Die Techniker von Pall haben die Herausforderungen der Raffinerie überprüft und festgestellt, dass der AquaSep® Koaleszer die richtige Lösung ist. Der AquaSep Diesel-Koaleszer von Pall scheidet das Wasser von Kohlenwasserstoffströmen effizient und zuverlässig ab. Und die Gesamtkosten der Flüssigkeitsabscheidung sind sehr niedrig … insbesondere im Vergleich zu anderen ineffizienteren Methoden.

Nach dem erfolgreichen Test am Standort und Einreichen des Angebots bestellte die Raffinerie umgehend vertikale Vorfilter und AquaSep Flüssig-Flüssig-Koaleszer für beide Ströme. Die Bestellung erfolgte im August 2006 und die Anlagen mussten noch vor dem 31. Oktober geliefert werden, um dem kalten Wetter zuvorzukommen. (Im Winter wird das schwere Destillat entwachst, um den Trübungspunkt zu senken. Die IDW-Einheit benötigt einen trockenen Zustrom.) Die folgenden Anlagen wurden geliefert:

Leichtdiesel:

Vorfilter: 7HFH62408F3–280–CS mit HFU660GF020H Elementen

Koaleszer: 37AQH3608F3–280–CS mit LCS4B1AH und LSS2F2H Koaleszern/Abscheider-Elementen

Schwerer Diesel:

Vorfilter: Duplex 12HFH63008F3–280–CS mit HFU660GF020H Elementen

Koaleszer: 59AQH4808F3–280–CS mit LCS4B1AH und LSS2F2H Koaleszern/Abscheider-Elementen

Der Vorfilter und die Diesel-Koaleszenzfilter für das schwere Destillat wurden am 20. Dezember 2006 in Betrieb genommen. Die Downstream-Wasserkonzentration betrug 140 ppm (per Karl-Fischer-Titration) und der Abstrom war „klar und hell“ (innerhalb des Zielbereichs). Der Koaleszer-Sumpf wurde alle 30 Minuten abgelassen. Das Dampf-Stripping der Raffinerie war stärker als erwartet. Aufgrund der Nachfrage am Markt wurde mit extremem Stripping die Produktion des leichten Destillats maximiert.

Dadurch hat die Viskosität die Designspezifikationen von 6,1 cps bis 8,5 cps beim schweren Destillat übertroffen. Der Koaleszer funktionierte selbst bei der höheren Viskosität ganz nach Plan.

Ergebnisse

Der Raffineriebetreiber ist sehr zufrieden mit der Leistung des Diesel-Koaleszenzfilters. Er sagte: „Der Pall Koaleszer funktioniert wie versprochen.“ Anfangs war das größte Problem des Ölunternehmens, keinen hochwertigen Diesel produzieren zu können.

Die Raffinerie plant, die Molekularsiebe in Zukunft „inline“ zu verwenden, um das gelöste Wasser aus dem ULSD zu entfernen. Die Molekularsiebe sollen mit heißem, schwerem Destillat direkt vom Fraktionierer regeneriert werden. Dann soll das feuchte Destillat zum AquaSep Koaleszer zurückgeleitet werden, um das freie Wasser abzuscheiden. Die längere Lebensdauer des Koaleszers und die überragende Effizienz der Flüssigkeitsabscheidung werden Produktionsunterbrechungen minimieren und der Raffinerie langfristig hohe Kosten ersparen.