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WO2015039978A1 - Erdölförderanlage mit vorrichtung zur erzeugung flüssiger organischer verbindungen aus erdöl-begleitgas - Google Patents

Erdölförderanlage mit vorrichtung zur erzeugung flüssiger organischer verbindungen aus erdöl-begleitgas Download PDF

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Publication number
WO2015039978A1
WO2015039978A1 PCT/EP2014/069568 EP2014069568W WO2015039978A1 WO 2015039978 A1 WO2015039978 A1 WO 2015039978A1 EP 2014069568 W EP2014069568 W EP 2014069568W WO 2015039978 A1 WO2015039978 A1 WO 2015039978A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
plasma
gas
crude oil
boiling point
stream
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.)
Ceased
Application number
PCT/EP2014/069568
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Rene König
Philipp Brüggemann
Michael HÜBNER
Jörg EBRECHT
Eduard KUNKES
Andries WEVER
Wieland Koban
Otto Machhammer
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.)
BASF SE
Original Assignee
BASF SE
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 BASF SE filed Critical BASF SE
Publication of WO2015039978A1 publication Critical patent/WO2015039978A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased 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
    • C10G5/00—Recovery of liquid hydrocarbon mixtures from gases, e.g. natural gas

Definitions

  • Petroleum extraction plant with apparatus for producing liquid organic compounds from associated petroleum gas
  • the present application relates to a petroleum production plant, which is adapted to collect escaping from a source of crude oil associated gas, to produce one or more organic compounds having a boiling point of 15 ° C or higher from gaseous constituents of the trapped crude oil associated gas and these organic compounds in to feed a crude oil stream withdrawn from the petroleum source so that a modified crude oil stream is formed, which can be transported away from the petroleum production plant by means such as are usually used for the removal of the crude oil and are present in an operating crude oil production plant.
  • Associated Petroleum Gas is understood to mean a mixture of gaseous chemical compounds similar in composition to natural gas, which is released from an oil well during oil production. Depending on the eligible area, up to 800 cubic meters of associated petroleum gas accumulates per tonne of oil produced. Crude gas oil contains methane in a proportion of typically 35 to 90 mol%, based on the total of all gaseous constituents of the associated petroleum gas, as well as, in addition, typically other short-chain hydrocarbons to hexane, which are partly liquid at room temperature. Therefore, associated petroleum gas is also called wet gas. In addition, untreated crude oil associated gas contains water vapor, hydrogen sulfide, carbon dioxide, nitrogen, noble gases, heavy metals and other ingredients. The composition of the associated petroleum gas varies with the geographical location and the type and depth of the oil deposit.
  • the associated petroleum gas is either vented or flared at many production sites. Both approaches are harmful from the point of view of climate and environmental protection. During deflation, methane and other pollutants acting as greenhouse gases reach the atmosphere; especially when burning large amounts of carbon dioxide, in addition to other pollutants such as sulfur oxides, unburned hydrocarbons, carbon monoxide, nitrogen oxides, heavy metals and fine dust. For this reason, legal measures have been taken in some oil-producing states to restrict or stop the discharge and flaring of associated petroleum gas.
  • An alternative to deflagration and flaring is the re-injection of the associated petroleum gas into the reservoir. This method has the advantage that the associated petroleum gas fed back into the deposit causes a pressure build-up which is advantageous for oil production.
  • the process comprises, as a first step, the conversion of methane to acetylene by means of a thermal plasma quenched by contact with the reactor walls or aerodynamically by expansion by means of a supersonic nozzle and, as a second step, the conversion of acetylene into liquid products in a catalytic process ,
  • the method is intended in particular for use at remote natural gas production facilities, eg on the north coast of Alaska, for which the construction of a gas pipeline for the removal of the gas is unprofitable.
  • the publication does not indicate how the electrical energy required for the plasma should be provided.
  • the catalytic process downstream of the catalytic process requires purification of the natural gas, in particular desulfurization, and the formation of soot must be avoided. Tonkovich et al.
  • the catalysts for the Fischer-Tropsch synthesis are particularly susceptible to poisoning by sulfur-containing compounds, so it is essential to remove all sulfur compounds from the gas stream before the Fischer-Tropsch synthesis (see also Steve LeViness et al, "Improved Fischer-Tropsch Economics Enabled by Microchannel Technology ", white paper, Velocys ⁇ 201 1 http://www.velocys.com/ocgf06.php)
  • the desulphurisation is usually carried out at 350 to 400 ° C in a catalytic process
  • Water vapor reforming required temperature level 700 ° C to 1 100 ° C
  • the process thus comprises a total of up to four catalysed process steps, each associated with the risk of deactivation of the catalysts involved Fischer-Tropsch synthesis stage to set an optimal CO: H 2 ratio of 1: 2, it is necessary in a Zwi after the steam reforming step, hydrogen is separated from the process gas.
  • the primary object of the present invention is to set up a petroleum extraction plant to collect escaping petroleum gas from a petroleum source, and to form liquid organic compounds from gaseous constituents of the intercepted petroleum associated gas which can be carried away from the petroleum production plant without any additional effort additional effort "means that the same means of transporting the liquid compounds from the crude oil In pipelines or loading on tankers or tankers) can be used, as they are usually used for the removal of crude oil and are present in an operating oil production plant.
  • the methods and devices should be simple, robust, reliable and low maintenance and allow for the typically accumulating amounts of associated petroleum gas from 10 to 700,000 kt / a profitable operation.
  • a Erdölörderstrom comprising a device for removing a crude oil stream from a petroleum source
  • said apparatus comprising means for generating a quenched gas stream by contacting a plasma-treated gas stream with a quench fluid;
  • an apparatus connected to the apparatus for plasma assisted production of one or more organic compounds having a boiling point of 15 ° C or higher for feeding the produced organic compounds having a boiling point of 15 ° C or higher into the crude oil stream withdrawn from the petroleum source or in a crude oil stream generated therefrom to form a modified crude oil stream;
  • the device comprises a region in which the trapped crude oil accompanying gas is exposed to a plasma, so that a plasma-treated gas stream is formed, whereby it is preferred To expose the associated gas to the plasma together with crude oil extracted from the crude oil stream (see below) .
  • This plasma-treated gas stream forms a quenched gas stream in the apparatus by contacting it with a quench fluid
  • the apparatus optionally comprises further regions in which the quenched gas stream is further treated without being exposed to a plasma.
  • Another aspect of the present invention relates to a method of producing a modified crude oil stream within a petroleum production plant comprising the steps
  • “Plasma assisted generation of one or more organic compounds having a boiling point of 15 ° C or higher from constituents of the trapped petrochemical associated gas having a boiling point below 15 ° C” means at least during a process step of producing one or more organic compounds having a boiling point of 15 ° C or higher, the associated petroleum gas is exposed to a plasma to form a plasma-treated gas stream, and it is preferable to expose the associated petroleum gas to the plasma together with crude oil withdrawn from the crude oil stream (see below) ). From the plasma-treated Gas stream is formed by contacting with a quench fluid a quenched gas stream. This step is followed, if appropriate, by further process steps in which the quenched gas stream is further treated without being exposed to a plasma.
  • the apparatus for plasma-assisted generation of one or more organic compounds having a boiling point of 15 ° C or higher preferably comprises
  • the plasma-treated gas stream is contacted with a quench fluid to form a quenched gas stream
  • quenched gas stream optionally further treated.
  • a plasma gas-preferably a gas available or producible on the petroleum-producing plant- is partially ionized by the action of an arc formed between two electrodes.
  • the above-mentioned means for generating a plasma accordingly comprise the electrodes for generating the arc together with the power supply and means for bringing a plasma gas into the arc.
  • the plasma formed (DC plasma) has a temperature in the range of 5000 ° C to 30000 ° C, preferably 7000 ° C to 27000 ° C, more preferably 10000 ° C to 25000 ° C.
  • the plasma reaction space is actively cooled.
  • the plasma contains ions, electrons and atoms in equilibrium. In the recombination of ions and electrons As a result, thermal energy is released. Suitable ways of producing plasma on a petroleum production facility with on-site, available or producible supplies and energy carriers are detailed below.
  • the associated petroleum gas Before entering the plasma reaction space, the associated petroleum gas is heated to a temperature in the range from 100.degree. C. to 1200.degree. C., preferably from 200.degree. C. to 1000.degree. C., more preferably from 400.degree. C. to 700.degree. preheated. If oil associated gas is exposed to the plasma together with crude oil, the crude oil is also preheated accordingly.
  • a prior purification of the petroleum feed gas e.g. by desulfurization and / or separation of water vapor and / or carbon dioxide is not absolutely necessary for the device according to the invention or the method according to the invention, since the device according to the invention or the method according to the invention can be operated without catalysts.
  • Sulfur-containing components of the associated petroleum gas primarily hydrogen sulfide and low molecular weight thiols
  • the solid or liquid reaction products of the sulfur-containing constituents of the associated petroleum gas are fed, together with the other produced organic compounds having a boiling point of 15 ° C.
  • methyl radicals and hydrogen radicals are pyrolyzed and dissociate into free-radical species, for example methyl radicals and hydrogen radicals.
  • the methyl radicals form by dimerization and hydrogen cleavage unsaturated C 2 hydrocarbons (mainly acetylene, next to ethylene, wherein the molar ratio between acetylene and ethylene is influenced by the choice of process parameters pressure, temperature, average residence time and quench rate), from which optionally by oligomerization higher molecular weight organic compounds are formed, which in turn optionally act as a starting material for the formation of carbon black.
  • the composition of the reaction products formed can be influenced by the choice of the process parameters pressure, temperature, average residence time in the plasma and quench rate.
  • the reaction is either controlled so that unsaturated C 2 hydrocarbons formed in the plasma oligomerize to the desired organic compounds having a boiling point of 15 ° C or higher such that the quenched gas stream will have organic compounds with a boiling point of 15 ° Contains C or higher; or alternatively, the reaction is controlled so that no or at least no significant oligomerization of the unsaturated C 2 hydrocarbons formed occurs, so that the quenched gas stream contains predominantly acetylene and / or ethylene and then in a second reaction space to form the desired organic compounds with a Boiling point of 15 ° C or higher is treated. Both embodiments are encompassed by the present invention and are each characterized by specific advantages.
  • the pyrolysis of the higher hydrocarbons present in the crude oil shifts the molar ratio of hydrogen to unsaturated C 2 hydrocarbons in favor of the unsaturated one C 2 hydrocarbons, so that their further reaction for the formation of organic compounds having a boiling point of 15 ° C or higher is favored.
  • the means for contacting the plasma-treated gas stream with a quench fluid are located at the exit of the plasma reaction space or within the plasma reaction space near the exit thereof.
  • the quench fluid is preferably selected from the group consisting of air, associated petroleum gas, water, crude oil and mixtures thereof.
  • Crude oil or crude oil as a quenching fluid cause a shift in the selectivities and yields in favor of organic compounds having a boiling point of 15 ° C or higher.
  • Water as a quench fluid is able to abruptly interrupt the reactions taking place in the plasma reaction space so that high yields of gaseous C 2 species are achieved, optionally with hydrogen and carbon monoxide as by-products.
  • Water as a quench fluid is therefore particularly preferred for a particular variant of the device of the invention wherein a further reaction space is provided in which one or more catalysts for forming one or more organic compounds having a boiling point of 15 ° C or higher are contained in the quenched gas stream Acetylene and / or ethylene are arranged (see below), or the inventive method, wherein from the quenched gas stream contained acetylene and / or ethylene in the presence of one or more catalysts, one or more organic compounds having a boiling point of 15 ° C or be formed higher (see below).
  • organic compounds having a boiling point of 15 ° C or higher are compounds selected from the group consisting of benzene, alkyl-substituted benzenes (eg methylbenzene (toluene), dimethylbenzenes (xylenes), vinylbenzene (styrene), isopropylbenzene ( Cumene), methylethylbenzene, butylbenzene), further substituted aromatic compounds (eg cresol, biphenyl, indanone), polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH, eg indane (cyclopentenobenzene), naphthalene, acenaphthene, phenyltoluene, anthracene, fluoranthene, pyrene and higher polycyclic aromatic Hydrocarbons) and saturated aliphatic hydrocarbons having more than 5 carbon atoms in the molecule (eg decalin).
  • alkyl-substituted benzenes
  • organic compounds produced according to the invention having a boiling point of 15 ° C. or higher are fed into the crude oil stream as withdrawn from the crude oil source.
  • the crude oil stream taken from the petroleum source prior to feeding the inventively produced organic compounds having a boiling point of 15 ° C or higher, is subjected to treatment and / or processing steps (eg, separation of water), and the organics produced according to the invention Compounds with a boiling point of 15 ° C or higher are fed into a crude oil stream which has been produced from the crude oil stream taken from the crude oil source.
  • a modified crude oil stream is formed which contains both components derived from the crude oil and those from constituents of the associated petroleum gas with a boiling point below 15 ° C according to the invention produced organic compounds having a boiling point of 15 ° C or higher.
  • Such a modified crude oil stream produced in accordance with the present invention can be carried away from the petroleum production plant by such means as are commonly employed for the removal of the crude oil and present in an operating petroleum production facility, e.g. by connecting the petroleum extraction plant to a pipeline or by loading onto tankers or vessels.
  • the means for generating a plasma, the plasma reaction space and the means for generating a quenched gas stream adapted to form a quenched gas stream containing one or more hydrocarbons having a boiling point of 15 ° C or higher.
  • crude oil accompanying gas or crude oil is preferably used as the quench fluid.
  • a plasma is generated in such a manner, the crude gas associated possibly exposed together with crude oil to the plasma generated and brought the generated plasma-treated gas stream with a quench fluid in contact that a quenched gas stream containing one or several hydrocarbons having a boiling point of 15 ° C or higher is formed.
  • the device for plasma-assisted production of one or more organic compounds having a boiling point of 15 ° C. or higher is preferably designed such that the average residence time in the plasma reaction space is 0.1 ms to 20 ms. preferably 0, 1 ms to 10 ms, more preferably 0, 1 ms to 5 ms is at a volume flow of associated gas from 1 standard m 3 / h to 10000 standard m 3 / h, preferably from 1 standard m 3 / h to 4000 standard m 3 / h, and an energy input per kg of associated petroleum gas from 1 kWh to 40 kWh, preferably from 1 kWh to 20 kWh and more preferably from 6 to 14 kWh.
  • the quench rate in the first preferred embodiment of the invention is 10 2 K / s to 10 7 K / s, preferably 10 3 K / s to 10 6 K / s, more preferably 10 5 K / s to 10 6 K / s.
  • the pressure in the device is 50 kPa to 5000 kPa, preferably 80 kPa to 1500 kPa, more preferably 100 kPa to 500 kPa.
  • the apparatus for plasma enhanced production of one or more organic compounds having a boiling point of 15 ° C or higher preferably comprises means for circulating the quenched gas stream over a defined average residence time to keep in a certain temperature range.
  • a discharge line following the plasma reaction space is provided in the device.
  • the quenched gas stream is preferably maintained in the outlet section over a mean residence time of 100 ms to 1000 ms, more preferably of 300 ms to 500 ms, at a temperature in the range of 400 ° C to 1000 ° C.
  • Means are preferably arranged at one or more positions in the outlet section in order to bring the gas stream flowing through the outlet section, which has already been brought into contact with a quench fluid in the vicinity of the exit of the plasma reaction space, into contact again with a quench fluid to control the processes taking place in the outlet section and thus the composition of the gas flow.
  • Our own investigations have shown that the average residence time in the first third of the outlet section has a decisive influence on the composition of the quenched gas stream.
  • the average residence time in the first third of the outlet section is preferably 5 ms to 100 ms, preferably 10 ms to 80 ms set to 25 ms to 60 ms.
  • the mean residence time in the first third of the outlet section can be set by appropriate selection of the volume flows of the plasma gas, the associated petroleum gas and the quench fluids.
  • Means are preferably arranged in the first third of the outlet section in order to bring the gas stream, which has already been brought into contact with a quench fluid in the vicinity of the outlet of the plasma reaction space, into contact again with a quench fluid.
  • a conversion based on the methane present in the associated petroleum gas of 5% or higher, preferably 50% or higher and particularly preferably 70% or higher is preferably achieved and a carbon yield of organic compounds having a boiling point of 15 ° C or higher of 2% to 20%, preferably 2% to 30%, more preferably 2% to 70%.
  • the first preferred embodiment of the invention is characterized in that the quenched gas stream leaving the plasma reaction space already contains the desired organic compounds having a boiling point of 15 ° C. or higher.
  • the reactor can be made relatively compact and simple, and a catalyst is not required.
  • the means for generating a plasma, the plasma reaction space and the means for generating of a quenched gas stream adapted to form a quenched gas stream containing one or more hydrocarbons having a boiling point of 15 ° C or higher and carbon black.
  • a plasma is generated in such a manner, the associated gas exposed to the plasma generated plasma and brought the plasma-treated gas stream with a quench fluid in contact that a quenched gas stream containing one or more hydrocarbons with a boiling point of 15 ° C or higher and soot is formed.
  • the formation of carbon black can be achieved by appropriate adjustment of the o.g. Process parameters, e.g. Choice of a relatively high energy input per kg of associated petroleum gas and a relatively long residence time in the outlet section, wherein the higher the residence time, the smaller the temperature in the outlet section. It is suitable, e.g. an energy input of 14 kWh / kg associated petroleum gas or more in the plasma reaction chamber in combination with a mean residence time of 400 ms or more at an average temperature of the outlet line of 500 ° C or more, and an energy input of 20 kWh / kg of associated petroleum gas or more in the plasma reaction room in combination with an average residence time of 300 ms or more with a mean outlet temperature of 200 ° C or more.
  • Process parameters e.g. Choice of a relatively high energy input per kg of associated petroleum gas and a relatively long residence time in the outlet section, wherein the higher the residence time, the smaller the temperature in the outlet section. It is suitable, e.g. an energy input of 14 kWh / kg associated petroleum gas or
  • the hydrocarbons formed having a boiling point of 15 ° C or higher are partially adsorbed by the resulting carbon black.
  • the proportion of hydrocarbons having a boiling point of 15 ° C or higher adsorbed by carbon black is 10 to 30 mol% based on the total amount of hydrocarbons having a boiling point of 15 ° C or higher.
  • the carbon black adsorbed compounds are predominantly aromatic hydrocarbons (including polycyclic aromatic hydrocarbons).
  • the content of carbon black adsorbed on aromatic hydrocarbons is preferably up to 25 wt .-%, preferably up to 30 wt .-%, particularly preferably up to 50 wt .-%.
  • This carbon black is preferably fed together with the produced organic compounds having a boiling point of 15 ° C or higher into the crude oil stream withdrawn from the petroleum source or a crude oil stream produced therefrom, so that a modified crude oil stream is formed.
  • the carbon black content of the modified crude oil stream is at most 10% by weight, based on the total mass of crude oil and carbon black, preferably less than 10% by weight, based on the total mass of crude oil and carbon black.
  • the means for generating a plasma, the plasma reaction space and the means for generating a quenched gas stream are adapted to form a quenched gas stream containing acetylene and / or ethylene, and is another reaction space for forming one or more organic compounds with one Boiling point of 15 ° C or higher from provided in the quenched gas stream contained acetylene and / or ethylene.
  • a plasma is generated in such a way, the crude gas associated possibly exposed together with crude oil to the plasma generated and the plasma-treated gas stream with a quench fluid in contact, that a quenched gas stream containing acetylene and / or ethylene is formed, - and are in one further step of acetylene and / or ethylene contained in the quenched gas stream one or more organic compounds having a boiling point of 15 ° C or higher formed.
  • the device to be used according to the invention comprises two successive reaction spaces (a plasma reaction space and a further reaction space), in which the gas flow is in each case for a defined average residence time is exposed to certain conditions, so that run in each of the two reaction spaces, the desired reactions.
  • the device for plasma-assisted production of one or more organic compounds having a boiling point of 15 ° C. or higher is preferably designed such that the average residence time in the plasma reaction space is 0.1 ms to 20 ms. preferably 0, 1 ms to 10 ms, more preferably 0, 1 ms to 5 ms is at a volume flow of associated gas from 1 standard m 3 / h to 10000 standard m 3 / h, preferably from 1 standard m 3 / h to 4000 standard m 3 / h and an energy input per kg of associated petroleum gas from 1 kWh to 40 kWh, preferably from 3 kWh to 20 kWh and more preferably from 8 to 13 kWh.
  • the quench rate in the second preferred embodiment of the invention is 10 2 K / s to 10 7 K / s, preferably 10 3 K / s to 10 6 K / s, particularly preferably 10 5 K / s to 10 6 K / s.
  • the pressure in the device is 50 kPa to 6000 kPa, preferably 80 kPa to 1500 kPa.
  • the level of pressure influences the selectivity with regard to the formation of acetylene or ethylene. If a high proportion of acetylene is desired, the pressure is preferably selected in the range 100 kPa to 1000 kPa, for a high proportion of ethylene, however, in the range of 1000 kPa to 6000 kPa.
  • no catalysts are provided in the second reaction space.
  • the associated petroleum gas is exposed to the plasma together with crude oil.
  • this is preferably designed such that the mean residence time is 0.1 s to 120 s, preferably 1 s to 60 s, more preferably 2 s to 30 s is at a temperature in the range of 100 ° C to 1500 ° C, preferably from 100 ° C to 1300 ° C, more preferably from 200 ° C to 800 ° C, wherein in the second Reaction space no catalysts are provided.
  • Means are preferably arranged at one or more positions in the second reaction space in order to bring the gas stream flowing through, which has already been brought into contact with a quench fluid in the vicinity of the exit of the plasma reaction space, into contact again with a quench fluid in order to achieve the effect as described in US Pat second Reaction space running processes and thus to control the composition of the gas stream.
  • the mean residence time in the first third of the second reaction space is preferably 1 ms to 80 ms, preferably set to 2 ms to 50 ms, more preferably set to 5 ms to 30 ms.
  • the mean residence time in the first third of the second reaction space is adjustable by appropriate selection of the volume flows of the plasma gas, the associated gas and the quench fluids.
  • Means are preferably arranged in the first third of the second reaction space in order to bring the gas stream, which has already been brought into contact with a quench fluid in the vicinity of the outlet of the plasma reaction space, into contact again with a quench fluid.
  • a constant temperature selected from the region defined above, preferably from the area designated as preferred, is impressed on the second reaction space by cooling or heating.
  • the second reaction space is subdivided into individual successive reaction modules each with individually adjustable temperature and with means for bringing the gas flow into contact with a quench fluid, the quench rate being individually adjustable for each module.
  • the temperatures are adjusted so that the temperature decreases from module to module in the direction of flow.
  • the temperatures of the individual modules being selected from the range defined above, preferably from the area designated as preferred.
  • Particularly preferred is a temperature profile which extends from a maximum value of 1000 ° C at the entrance of the second reaction space to a minimum value of 100 ° C at the outlet of the second reaction space. Size and number of consecutive modules are thereby designed so that the desired average residence time, based on the second reaction space as a whole, is achieved.
  • a conversion is preferably achieved based on the methane contained in the associated petroleum gas of 5% or higher, preferably 50% or higher and particularly preferably 70% or higher, and a carbon yield of organic compounds having a boiling point of 15 ° C or higher of 5% to 50%, preferably 10% to 60%, particularly preferably 20% to 80%.
  • the second preferred embodiment of the invention is characterized in that acetylene and / or ethylene is first formed with high selectivity and high carbon yield from the associated petroleum gas, and then the acetylene and / or ethylene formed in a controlled thermal oligomerization (ie with higher selectivity and typically higher carbon yield compared to the plasma process in the first embodiment of the invention described above) to compounds with a boiling point of 15 ° C or higher, for example is converted from the group consisting of benzene, naphthalene and anthracene without the need for a catalyst.
  • a controlled thermal oligomerization ie with higher selectivity and typically higher carbon yield compared to the plasma process in the first embodiment of the invention described above
  • the means for generating a plasma, the plasma reaction space and the means for generating a quenched gas stream are arranged so that a quenched gas stream comprising acetylene and / or ethylene is formed, and is another reaction space for forming one or more organic compounds a boiling point of 15 ° C or higher and optionally carbon black from contained in the quenched gas stream acetylene and / or ethylene provided.
  • a plasma is generated in such a way, the associated gas associated with the generated plasma plasma and the plasma-treated gas stream with a Quenchfluid brought into contact, that a quenched gas stream containing acetylene and / or ethylene is formed,
  • one or more organic compounds having a boiling point of 15 ° C or higher and carbon black are formed from acetylene and / or ethylene contained in the quenched gas stream.
  • the formation of carbon black can be achieved by appropriate adjustment of the o.g. Process parameters, e.g. Choice of a relatively high energy input per kg of associated petroleum gas and a relatively long residence time or high temperature in the second reaction space, wherein the higher the residence time, the smaller the temperature in the second reaction is.
  • Process parameters e.g. Choice of a relatively high energy input per kg of associated petroleum gas and a relatively long residence time or high temperature in the second reaction space, wherein the higher the residence time, the smaller the temperature in the second reaction is.
  • soot formation is achieved with mean residence times of more than 20 s at a temperature in the second reaction space of at least 1000 ° C., mean residence times of more than 10 s at a temperature in the second reaction space of at least 1300 ° C., and average residence times greater than 1 s at a temperature in the second reaction space at least 1600 ° C, wherein no catalysts are provided in the second reaction space.
  • an energy input of 14 kWh / kg of associated petroleum gas or more in the plasma reaction space is in combination with an average residence time of 400 ms or more at an average temperature in the second reaction chamber of 500 ° C or more, and an energy input of 20 kWh / kg associated petroleum gas or more in the plasma reaction chamber in combination with a mean residence time of 1 s or more at an average temperature in the second reaction chamber of 300 ° C suitable for soot formation.
  • the hydrocarbons formed having a boiling point of 15 ° C or higher are partially adsorbed by the resulting carbon black.
  • the proportion of hydrocarbons having a boiling point of 15 ° C or higher adsorbed by carbon black is 10 to 30 mol% based on the total amount of hydrocarbons having a boiling point of 15 ° C or higher.
  • the compounds adsorbed by carbon black are predominantly aromatic hydrocarbons (including polycyclic hydrocarbons). aromatic hydrocarbons).
  • the content of carbon black adsorbed on aromatic hydrocarbons is preferably up to 25 wt .-%, preferably up to 30 wt .-%, particularly preferably up to 50 wt .-%.
  • This carbon black is preferably fed together with the produced organic compounds having a boiling point of 15 ° C or higher into the crude oil stream withdrawn from the petroleum source or a crude oil stream produced therefrom, so that a modified crude oil stream is formed.
  • the carbon black content of the modified crude oil stream is at most 10% by weight, based on the total mass of crude oil and carbon black, preferably less than 10% by weight, based on the total mass of crude oil and carbon black.
  • one or more catalysts for forming one or more organic compounds having a boiling point of 15 ° C. or higher from acetylene and / or ethylene contained in the quenched gas stream are arranged in the further reaction space .
  • water is preferably used as the quenching fluid.
  • one or more organic compounds having a boiling point of 15 ° C or higher are formed from acetylene and / or ethylene contained in the quenched gas stream in the presence of one or more catalysts.
  • the second reaction space for forming one or more organic compounds having a boiling point of 15 ° C or higher, in which one or more catalysts are arranged, is preferably designed so that the average residence time 10 ms to 1000 ms, preferably 100 ms to 1000 ms , more preferably 300 ms to 1000 ms at a temperature in the range of 100 ° C to 1500 ° C, preferably from 20 ° C to 600 ° C, more preferably 20 ° C to 300 ° C. Average residence time and temperature are chosen so that the formation of soot, which could deposit on the catalyst and block it, is avoided.
  • a conversion is preferably achieved based on the methane present in the associated petroleum gas of 5% or higher, preferably 20% or higher and particularly preferably 60% or higher.
  • a conversion of 5% or higher, preferably 50% or higher and particularly preferably 70% or higher is achieved and a carbon yield of ethylene of 20% or higher, preferably 40% or higher, and up to 80%, preferably achieved up to 90% and more preferably achieved up to 100% or a carbon yield of acetylene of 10% or higher and up to 50%.
  • the C yields of acetylene and ethylene are additive and taken together are a maximum of 100%.
  • either a gas stream rich in acetylene or in ethylene is advantageous.
  • all catalysts are suitable which have Lewis acidic and / or Brönsted acidic catalytically active centers.
  • catalysts (optionally in combination with promoters) based on elements from the 3rd to 14th group of the periodic table (except carbon) on a suitable support material, preferably a support material having Lewis acid and / or Brönsted acid centers.
  • Preferred elements from the 3rd to 14th group of the periodic table are molybdenum, manganese, iron, cobalt, nickel, aluminum, boron and silicon.
  • catalysts according to the invention are, for example, zeolite H-ZSM5 (a form of the zeolite ZSM 5 in which the metal cations are exchanged by protons), nickel-doped zeolite ZSM 5 and a catalyst comprising molybdenum on a zeolite, in particular zeolite ZSM 5.
  • the special variant of the second preferred embodiment of the invention described above, in which one or more catalysts are arranged in the second reaction space to form one or more organic compounds having a boiling point of 15 ° C. or higher from acetylene and / or ethylene, is characterized-in particular in the variants characterized as preferred - characterized in that the formation of one or more organic compounds having a boiling point of 15 ° C or higher of acetylene and / or ethylene in the presence of one or more catalysts can be carried out at lower temperatures than in the absence of catalysts because the catalysts lower the activation energies of the reactions in question.
  • Another advantage of this particular variant of the second preferred embodiment of the invention described above is that by appropriate selection of the catalysts, the selectivity of the process and the bandwidth of the spectrum of available reaction products can be influenced. Thus, e.g. by selecting suitable catalysts, the proportion of certain compounds, e.g. Benzen and / or naphthalene can be increased in the formed reaction products.
  • the stream leaving the device for the plasma-assisted production of one or more organic compounds having a boiling point of 15 ° C. or higher contains, in addition to the desired plasma-assisted organic compounds having a boiling point of 15 ° C. or higher and optionally carbon black also constituents with a boiling point below 15 ° C. These ingredients with one In particular, the boiling point below 15 ° C.
  • these components with a boiling point below 15 ° C if possible as supplies and / or energy sources to provide the device provided in the Erdölörderstrom invention for plasma-assisted production of one or more organic compounds having a boiling point of 15 ° C or higher from components of the trapped crude oil associated gas having a boiling point below 15 ° C or for the inventive method ,
  • the process according to the invention additionally comprises the step of separating a hydrogen-comprising gas stream from the stream leaving the device for the plasma-assisted generation of one or more organic compounds having a boiling point of 15 ° C. or higher, or from a stream produced therefrom, in particular from the modified crude oil stream.
  • the separation of a gas flow comprising hydrogen from the stream of material which leaves the device for plasma-assisted production of one or more organic compounds having a boiling point of 15 ° C or higher, ie from the stream, the one or more plasma Supports produced organic compounds having a boiling point of 15 ° C or higher and optionally Carbon black, prior to feeding the produced organic compounds having a boiling point of 15 ° C or higher into the crude oil stream withdrawn from the petroleum source or a crude oil stream derived therefrom.
  • the separation of a gas stream comprising hydrogen from a stream of material which has been generated from the stream leaving the device for the plasma-assisted production of one or more organic compounds having a boiling point of 15 ° C or higher is preferred.
  • the stream leaving the apparatus for plasma assisted production of one or more organic compounds having a boiling point of 15 ° C or higher i. the stream containing one or more plasma assisted organic compounds having a boiling point of 15 ° C or higher and optionally carbon black, without prior separation of gaseous constituents into the crude oil stream withdrawn from the petroleum source or a crude oil stream derived therefrom, such that a modified Crude oil is formed from which then a hydrogen-comprising gas stream is separated.
  • separated gas stream offers within the present invention use as an energy source (in particular for providing the necessary for the generation of the plasma electrical energy) and / or as a plasma gas.
  • the petroleum extraction plant according to the invention additionally contains
  • a device for generating electrical energy which is connected to the means for separating a gas stream comprising hydrogen from the stream, which leaves the device for plasma-assisted production of one or more organic compounds having a boiling point of 15 ° C or higher, or from a stream produced therefrom, in particular from the modified crude oil stream, and
  • Means for transferring the generated electrical energy to the means for generating a plasma additionally comprises the steps
  • the means for generating electrical energy are preferably a gas turbine or a gas and steam (CCGT) turbine.
  • CCGT gas and steam
  • the plasma is a noble gas-free plasma
  • the means for generating a plasma are means for producing a noble gas-free plasma.
  • the use of a noble gas-free plasma takes into account the fact that on a petroleum extraction plant operating materials such as noble gases, which must be brought specifically from outside, are usually available only to a very limited extent or not at all.
  • the plasma gas contains traces of noble gases, since these are optionally part of the associated petroleum gas.
  • the plasma gas not contain noble gas derived from sources other than the trapped crude oil gas leaving the petroleum source; and the means for generating the plasma no noble gas is supplied, which originates from sources other than the trapped from the petroleum source escaping crude oil associated gas.
  • Means for feeding a gas stream comprising hydrogen as a plasma gas in the plasma reaction space comprise means for feeding a gas flow comprising methane from the associated gas or from a gas flow generated therefrom.
  • the means for feeding a hydrogen-comprising gas stream as a plasma gas preferably comprises means for feeding a hydrogen-comprising gas stream separated from the stream leaving the apparatus for plasma-assisted production of one or more organic compounds having a boiling point of 15 ° C or higher , or from a stream produced therefrom, in particular from the modified crude oil stream.
  • a gas stream comprising methane and / or gas stream comprising hydrogen as the plasma gas is preferably used to generate the plasma.
  • the gas stream to be used as the plasma gas to be used is preferably a gas stream comprising the methane separated from the crude oil accompanying gas or from a gas stream produced therefrom.
  • the gas stream comprising hydrogen to be used as plasma gas is preferably one from the stream leaving the apparatus for the plasma-assisted production of one or more organic compounds having a boiling point of 15 ° C.
  • the apparatus for feeding the produced organic compounds having a boiling point of 15 ° C or higher into the crude oil stream taken from the petroleum source or a crude oil stream produced therefrom is preferably a Venturi scrubber.
  • a further aspect of the present invention relates to the use of a device for plasma-assisted production of one or more organic compounds having a boiling point of 15 ° C or higher from constituents of the trapped crude oil associated gas having a boiling point below 15 ° C, said device Means for generating a quenched gas stream by contacting a plasma-treated gas stream with a quench fluid within a petroleum production plant to produce one or more organic compounds having a boiling point of 15 ° C or higher from constituents of the oil source and exit Petroleum extraction plant Collected associated petroleum gas with a boiling point below 15 ° C.
  • the crude oil production plant according to the invention is preferably an off-shore plant or onshore plant with a supply of associated petroleum gas of 700,000 kt / a or less.
  • one or more of the devices to be used according to the invention are provided on the petroleum-producing plant.
  • a single device to be used according to the invention is suitable for processing gas quantities of up to 20,000 kt / a, and thus sufficient for some petroleum deposits.
  • the apparatus to be used according to the invention and the method according to the invention permit a profitable operation with the typically occurring gas quantities of 10 to 700,000 kt / a, since the apparatus and method have a very small space requirement.
  • the apparatus and the method according to the invention by means of a thermal plasma, which is very localized, the energy required for the conversion of associated petroleum gas into organic compounds with a boiling point of 15 ° C. or higher can be introduced into the process in a targeted and highly efficient manner, i. a high proportion of the energy input is actually available for the desired reactions. Thanks to this high energy efficiency, combined with the relatively small space requirement, the apparatus and the method according to the invention to be used characterized by a particularly high productivity based on the available reaction space and are particularly suitable to under the conditions of limited space to be used on a petroleum extraction plant.
  • Figure 1 is a schematic representation of a Erdölörderstrom invention
  • Figure 2 is a partial schematic representation of a first preferred embodiment of the invention
  • Figure 3 is a partial schematic representation of a variant of the second preferred embodiment of the invention
  • FIG. 4 is a partial schematic representation of another variant of the second preferred embodiment of the invention.
  • FIG. 5 is a partial schematic representation of another variant of the second preferred embodiment of the invention.
  • FIG. 6 shows a flow chart of a method according to the invention.
  • An inventive Erdölörderstrom according to Figure 1 comprises
  • an apparatus 4 connected to the apparatus 3 for collecting associated petroleum gas as described above for producing one or more organic compounds 4a having a boiling point of 15 ° C or higher from gaseous constituents of the trapped crude oil associated gas having a boiling point below 15 ° C.
  • an apparatus 5 connected to the apparatus 4 for producing one or more organic compounds 4a having a boiling point of 15 ° C or higher for feeding the produced organic compounds having a boiling point of 15 ° C or higher into the crude oil stream 2a taken out of the petroleum source 1 or a crude oil stream generated therefrom to form a modified crude oil stream 5a, and
  • a device 6 e.g. in the form of a connection of the petroleum extraction plant to a pipeline or a loading station to effect the removal of the modified crude oil stream.
  • FIG. 2 shows a schematic partial representation of the first preferred embodiment of the invention, in which the device 4 for producing one or more organic compounds having a boiling point of 15 ° C. or higher comprises:
  • a plasma reaction space 41 into which a plasma gas P and oil-accompanying gas APG (and optionally crude oil) are fed;
  • a further reaction space 43 in the form of a discharge path to keep the quenched gas stream containing one or more hydrocarbons having a boiling point of 15 ° C or higher and optionally carbon black over a defined average residence time in a certain temperature range.
  • quench fluid Q2 or Q3 bring into contact, wherein the quench fluid is selected from the group consisting of crude oil, associated gas, air and water.
  • FIG. 3 shows a schematic partial representation of a variant of the second preferred embodiment of the invention, in which the device 4 'comprises one or more organic compounds having a boiling point of 15 ° C. or higher:
  • a plasma reaction space 41a into which a plasma gas P and a companion gas APG (and possibly crude oil) are fed;
  • reaction space 43a for forming one or more organic compounds having a boiling point of 15 ° C or higher from contained in the quenched gas stream of acetylene and / or ethylene
  • the reaction space 43a is designed so that the desired mean residence time of the gas stream is adjusted, and A constant temperature is impressed on the gas stream by cooling or heating via the reaction space 43a, wherein means are optionally provided in the reaction space 43a for bringing the gas stream into contact again with a quench fluid, analogously to the first preferred embodiment of the invention shown in FIG ,
  • FIG. 4 shows a schematic partial representation of a further variant of the second preferred embodiment of the invention, in which the device 4 "comprises one or more organic compounds having a boiling point of 15 ° C. or higher:
  • a plasma reaction space 41 b into which a plasma gas P and associated gas APG (and possibly crude oil) are fed;
  • reaction space 43b for forming one or more organic compounds having a boiling point of 15 ° C or higher from acetylene and / or ethylene contained in the quenched gas stream, wherein the reaction space 43b is divided into individual successive reaction modules, each with individually adjustable temperature and including means for again contacting the quenched gas stream with a quench fluid. Crude oil is used as the quench fluid, with part of the quench fluid being pyrolyzed due to the high temperatures. The quench rate is individually adjustable for each module.
  • the reaction space 43b is designed so that the desired average residence time of the gas flow in the reaction space 43b is set, so that from the acetylene and / or ethylene one or more organic compounds having a boiling point of 15 ° C or higher are formed
  • the second reaction space 43b for example, from 8 to 10 modules with an extent of 10 to 15 cm.
  • a heat transfer medium or cooling water is used to set the temperature of the individual modules of the reaction space 43b.
  • cooling water When operating with cooling water, a relatively strong cooling of the gas flow takes place in the upper (upstream) region of the reaction space 43b, while in the lower (downstream) region of the reaction space 43b the gas flow does not continue to cool significantly.
  • the temperature profile of the reaction space 43b is not constant, but changes in a reaction space 43b of 90 cm length locally significantly from very hot upstream to downstream very cold as follows:
  • FIG. 5 shows a schematic partial representation of a further variant of the second preferred embodiment of the invention, in which the device 4 '"for producing one or more organic compounds having a boiling point of 15 ° C. or higher comprises:
  • Means for generating a plasma (not shown in Figure 5); a plasma reaction space 41 c is fed into the a plasma gas P and associated petroleum gas APG;
  • a quenching fluid here - in addition to crude oil or petroleum accompanying gas - and water is suitable, which reacts in a heterogeneously catalyzed sequential reaction by addition of acetylene to acetaldehyde, which can be added to the crude oil.
  • the quenched gas stream contains acetylene and / or ethylene;
  • reaction space 43c to form one or more organic compounds having a boiling point of 15 ° C or higher of acetylene and / or ethylene, in which one or more catalysts are arranged in the form of a heated or unheated fixed bed, the reaction space 43c is designed so in that the desired average residence time of the gas stream is set.
  • the apparatus 5 for feeding the produced organic compounds having a boiling point of 15 ° C or higher into the crude oil stream 2a taken from the petroleum source or a crude oil stream produced therefrom so that a modified crude oil stream 5a is formed is in the embodiments of FIGS. 3 to 5 designed as Venturi scrubber.
  • gaseous components mainly hydrogen and methane
  • Hydrogen or methane can be used as plasma gas and / or for energy supply, in particular for the generation of the plasma.
  • a modified crude oil stream 5b is present.
  • FIG. 6 shows a flow diagram of a method according to the invention.
  • Crude oil 3a exiting a petroleum source is expanded in apparatus 3b and at a temperature in the range of 100 ° C to 1200 ° C, preferably 200 ° C to 1000 ° C, more preferably 400 ° C to 700 ° C, preheated.
  • the relaxed and preheated gas stream (and optionally preheated crude oil 2c) is then placed in a device 4 to be used in the invention to produce one or more organic compounds having a boiling point of 15 ° C or higher from constituents of the trapped crude oil associated gas having a boiling point below 15 ° C (as described above) initiated. It is preferable This device is one of the preferred embodiments described above.
  • the effluent leaving this apparatus comprises gaseous components (e.g., hydrogen and unreacted methane), organic compounds 4a having a boiling point of 15 ° C or higher (e.g., benzene), and optionally carbon black.
  • This stream is fed by means of a device 5 into the crude oil stream 2a withdrawn from a petroleum source (not shown), so that a modified crude oil stream 5a is formed, from which in the next step by means 7 a hydrogen-comprising gas stream 7a is separated.
  • the gas stream 7a separated here, after compression and enrichment with further crude oil accompanying gas, is supplied as fuel in a device 8 of a gas turbine 9, which supplies the energy required for the generation of the plasma.
  • the oxidant for the hydrogen gas stream comprising the gas turbine 9 air is supplied.
  • the removal of the modified crude oil stream is effected by a device 6, e.g. in the form of a connection of the petroleum extraction plant to a pipeline or a loading station causes.

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Abstract

Beschrieben wird eine Erdölförderanlage, die dazu eingerichtet ist, aus einer Erdölquelle austretendes Erdöl-Begleitgas aufzufangen, aus gasförmigen Bestandteilen des aufgefangenen Erdöl-Begleitgases eine oder mehrere organische Verbindungen mit einem Siedepunkt von 15 °C oder höher zu erzeugen und diese organischen Verbindungen in einen aus der Erdölquelle entnommenen Rohölstrom einzuspeisen, so dass ein modifizierter Rohölstrom gebildet wird, der von der Erdölförderanlage mit solchen Mitteln abtransportierbar ist wie sie üblicherweise für den Abtransport des Rohöls eingesetzt werden und bei einer in Betrieb befindlichen Erdölförderanlage vorhanden sind.

Description

Erdölförderanlage mit Vorrichtung zur Erzeugung flüssiger organischer Verbindungen aus Erdöl-Begleitgas
Die vorliegende Anmeldung betrifft eine Erdölförderanlage, die dazu eingerichtet ist, aus einer Erdölquelle austretendes Erdöl-Begleitgas aufzufangen, aus gasförmigen Bestandteilen des aufgefangenen Erdöl-Begleitgases eine oder mehrere organische Verbindungen mit einem Siedepunkt von 15 °C oder höher zu erzeugen und diese organischen Verbindungen in einen aus der Erdölquelle entnommenen Rohölstrom einzuspeisen, so dass ein modifizierter Rohölstrom gebildet wird, der von der Erdölförderanlage mit solchen Mitteln abtransportierbar ist wie sie üblicherweise für den Abtransport des Rohöls eingesetzt werden und bei einer in Betrieb befindlichen Erdölförderanlage vorhanden sind.
Unter Erdöl-Begleitgas (Associated Petroleum Gas APG) wird ein in seiner Zusammensetzung dem Erdgas ähnliches Gemisch gasförmiger chemischer Verbindungen verstanden, das bei der Erdölgewinnung aus einer Erdölbohrung freigesetzt wird. Je nach Fördergebiet fallen pro geförderter Tonne Erdöl bis zu 800 Kubikmeter Erdöl-Begleitgas an. Erdöl-Begleitgas enthält als Hauptbestandteil Methan in einem Anteil von typischerweise 35 bis 90 mol%, bezogen auf die Gesamtheit aller gasförmigen Bestandteile des Erdöl- Begleitgases, und daneben typischerweise andere kurzkettige Kohlenwasserstoffe bis zum Hexan, die bei Raumtemperatur teils flüssig sind. Deshalb wird Erdöl-Begleitgas auch als nasses Gas bezeichnet. Außerdem enthält ungereinigtes Erdöl-Begleitgas Wasserdampf, Schwefelwasserstoff, Kohlendioxid, Stickstoff, Edelgase, Schwermetalle und weitere Bestandteile. Die Zusammensetzung des Erdöl-Begleitgases variiert mit der geografischen Lage sowie der Art und Tiefe der Erdöl-Lagerstätte.
Das Auffangen und Abtransportieren des Erdöl-Begleitgases - entsprechend der üblichen Ausbeutung einer Erdgasquelle - ist derzeit wirtschaftlich meist nicht sinnvoll. Die an einer Erdölquelle üblicherweise anfallende Menge an Erdöl-Begleitgas (ca. 10 bis 700000 kt/a) sind im Vergleich zu den Fördermengen der derzeit verfügbaren Erdgasquellen relativ gering, und die nötige Abtrennung des Erdöl-Begleitgases vom Erdöl und Aufbereitung für den Abtransport als Gas erfordern zusätzlichen Aufwand. Außerdem wären neben den Vorrichtungen für den Abtransport des geförderten Erdöls zusätzliche Vorrich- tungen für den Abtransport des Erdöl-Begleitgases erforderlich, z.B. Gaspipelines oder Verladestationen für die Verladung des Erdöl-Begleitgases auf Gas-Tankschiffe oder Gas-Tankfahrzeuge. Dies ist insbesondere bei Erdölförderanlagen, die sich in großer Entfernung von potentiellen Gasverbrauchern befinden (z.B. off-shore oder in Wüstengebieten oder dünn besiedelten Regionen) ein ökonomisches Hindernis für die Nutzung von Erdöl-Begleitgas.
Derzeit wird das Erdöl-Begleitgas an vielen Förderstätten entweder in die Atmosphäre abgelassen („venting") oder abgefackelt („flaring"). Beide Vorgehensweisen sind unter dem Gesichtspunkt des Klima- und Umweltschutzes schädlich. Beim Ablassen gelangen als Treibhausgas wirkendes Methan und andere Schadstoffe in die Atmosphäre; beim Abbrennen vor allem große Mengen an Kohlendioxid, neben weiteren Schadstoffen wie Schwefeloxiden, unverbrannten Kohlenwasserstoffen, Kohlenmonoxid, Stickoxiden, Schwermetallen und Feinstaub. Daher wurden in einigen erdölfördernden Staaten gesetzliche Maßnahmen getroffen, um das Ablassen und Abfackeln von Erdöl-Begleitgas einzuschränken oder zu unterbinden. Eine Alternative zum Ablassen und Abfackeln ist die Reinjektion des Erdöl-Begleitgases in die Lagerstätte. Diese Methode hat den Vorteil, dass das in die Lagerstätte zurückge- presste Erdöl-Begleitgas einen für die Erdölförderung vorteilhaften Druckaufbau bewirkt. Dafür ist es jedoch erforderlich, das vom geförderten Erdöl abgetrennte Erdöl-Begleitgas zu komprimieren. Eine weitere Alternative zum Ablassen und Abfackeln des Erdöl-Begleitgases besteht darin, das entsprechend aufbereitete Erdöl-Begleitgas zur Stromerzeugung zu nutzen. Dies ist jedoch nur dann sinnvoll, wenn der Strom auf der Erdölförderanlage selbst oder in ihrer Nähe verbraucht wird und das Aufkommen an Erdöl-Begleitgas groß genug ist für die Auslastung einer Turbine.
Der einer stofflichen oder energetischen Nutzung von Erdöl-Begleitgas oft entgegenste- hende zusätzliche Aufwand für den Abtransport von der Erdölförderanlage kann durch Umwandlung des Erdöl-Begleitgases in Flüssigkeiten vermieden werden. Durch die Umwandlung vom gasförmigen in den flüssigen Zustand ist eine Volumenreduktion um mehrere Größenordnungen erreichbar. Erfolgt die Verflüssigung des gereinigten Erdöl- Begleitgases durch Kühlung und Kompression, so wird als Produkt CNG („Compressed natural gas") oder LNG („Liquefied Natural Gas") erhalten. Um dieses im flüssigen Zustand zu halten, müssen auch beim Transport Kompression und Kühlung aufrechterhalten werden. Als Alternative kommt die Erzeugung unter Normalbedingungen flüssiger Substanzen aus dem gereinigten Erdöl-Begleitgas durch chemische Umwandlungsprozesse in Betracht („Gas to Liquid' -Prozess). Dies hat den Vorteil, dass der Abtransport über die vorhandenen Vorrichtungen für den Abtransport von Erdöl (Pipeline oder Verladung auf Tankschiffe oder -fahrzeuge) erfolgen kann, erfordert allerdings die Einrichtung der für die chemischen Prozesse einschließlich erforderlicher vorgelagerter Reinigungsstufen (z.B. Entschweflung) nötigen Vorrichtungen innerhalb oder in der Nähe der Erdölförderanlage. Anderson et al. beschreiben in einem Zeitschriftenartikel (Fuel 81 (2002) 909-925) ein Verfahren zur Umwandlung von Erdgas über Acetylen als Zwischenprodukt zu flüssigen Treibstoffen. Das Verfahren umfasst als ersten Schritt die Umwandlung von Methan zu Acetylen mittels eines thermischen Plasmas, das durch Kontakt mit den Reaktorwänden oder aerodynamisch durch Expansion mittels einer Überschalldüse gequencht wird, und als zweiten Schritt die Umwandlung von Acetylen in flüssige Produkte in einem katalyti- schen Prozess. Das Verfahren ist insbesondere zur Anwendung an abgelegenen Erdgas- Förderstätten, z.B. an der Nordküste von Alaska, vorgesehen, für die der Bau einer Gaspipeline zum Abtransport des Gases unrentabel ist. Der Veröffentlichung ist nicht zu entnehmen, auf welche Weise die für das Plasma nötige elektrische Energie bereitge- stellt werden soll. Der dem Plasmaprozess nachgelagerte katalytische Prozess erfordert eine Reinigung des Erdgases, insbesondere Entschwefelung, und die Bildung von Ruß muss vermeiden werden. Tonkovich et al. beschreiben in der Veröffentlichung „Gas-to-Liquids Conversion of Associated Gas Enabled by Microchannel Technology" (White paper, Velocys © 2009, http://www.velocys.com/ocgf06.php) die Umwandlung von Erdöl-Begleitgas durch eine Kombination aus katalytischer Dampf reform ierung des Methans und Fischer-Tropsch- Synthese in einem Mikrokanalreaktor an oder in der Nähe der Erdölförderanlage zu „synthetischem Rohöl", das in den geförderten Rohölstrom eingespeist werden kann. Sowohl die Dampf reform ierung des Methans als auch die Fischer-Tropsch-Synthese werden in Gegenwart von Katalysatoren durchgeführt. Dabei besteht das Risiko einer Deaktivierung der Katalysatoren, z.B. durch Ablagerung von Ruß oder durch im Erdölbe- gleitgas enthaltene Verunreinigungen. Die Katalysatoren für die Fischer-Tropsch- Synthese sind insbesondere empfindlich gegenüber Vergiftungen durch schwefelhaltige Verbindungen, daher ist es unbedingt erforderlich, vor der Fischer-Tropsch-Synthese alle Schwefel-Verbindungen aus dem Gasstrom zu entfernen (siehe auch Steve LeViness et al,„Improved Fischer-Tropsch Economics Enabled by Microchannel Technology", White paper, Velocys © 201 1 http://www.velocys.com/ocgf06.php). Die Entschweflung erfolgt üblicherweise bei 350 bis 400 °C in einem katalytischen Prozess. Das für die Wasser- dampfreformierung notwendige Temperaturniveau (700 °C bis 1 100 °C) wird durch katalytische Verbrennung von Wasserstoff im Mikrokanalreaktor erzeugt. Das Verfahren umfasst also insgesamt bis zu vier katalysierte Prozessschritte, jeder verbunden mit der Gefahr der Deaktivierung der beteiligten Katalysatoren. Um für die Fischer-Tropsch- Synthese-Stufe ein optimales CO:H2-Verhältnis von 1 :2 einzustellen, ist es notwendig, in einem Zwischenschritt nach der Dampf reform ierungsstufe Wasserstoff aus dem Prozessgas abzutrennen. Bei den eingesetzten Mikrokanalreaktoren besteht die Gefahr der Verblockung einzelner Zellen bzw. Kanäle. Für die Gesamt-Prozessführung im Sinne einer optimalen Energieintegration ist es nachteilig, dass der Prozess ein gestuftes Temperaturniveau aufweist (350 bis 400 °C für die katalytische Entschwefelung, 700 bis 1 100 °C für die Wasserdampfreformierung, 210 °C für die Fischer-Tropsch-Synthese). Das Verfahren und die dafür nötige Vorrichtung sind also relativ komplex und weisen zahlreiche Schwachstellen auf, was den Einsatz an einer Erdölförderanlage erschwert. Die primäre Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Erdölförderanlage dazu einzurichten, aus einer Erdölquelle austretendes Erdöl-Begleitgas aufzufangen, und aus gasförmigen Bestandteilen des aufgefangenen Erdöl-Begleitgases flüssige organische Verbindungen zu bilden, die ohne zusätzlichen Aufwand von der Erdölförderanlage abtransportierbar sind.„Ohne zusätzlichen Aufwand" bedeutet dabei, dass zum Abtrans- port der flüssigen Verbindungen von der Erdölförderanlage dieselben Mittel (z.B. Einlei- tung in Pipelines oder Verladung auf Tankschiffe oder Tankfahrzeuge) einsetzbar sind, wie sie üblicherweise für den Abtransport des Rohöls eingesetzt werden und bei einer in Betrieb befindlichen Erdölförderanlage vorhanden sind. Vorzugsweise sollen die für die Lösung dieser Aufgabe einzusetzenden Verfahren und Vorrichtungen einfach aufgebaut, robust, zuverlässig und wartungsarm sein sowie bei den typischerweise anfallenden Mengen an Erdöl-Begleitgas von 10 bis 700000 kt/a einen rentablen Betrieb ermöglichen. Bei der Entwicklung einer Lösung für die vorstehende Aufgabe sind das typischerweise begrenzte Platzangebot auf einer Erdölförderanlage zu berücksichtigen, sowie die Tatsache, dass auf einer Erdölförderanlage das Angebot an verfügbaren Co-Reaktanten und Betriebsstoffen für chemische Prozesse typischerweise eingeschränkt ist, und elektrische Energie nicht ohne weiteres in beliebiger Menge von außen, z.B. über das Stromnetz, zur Verfügung gestellt werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Erdölförderanlage umfassend eine Vorrichtung zum Entnehmen eines Rohölstroms aus einer Erdölquelle;
- eine Vorrichtung zum Auffangen von aus der Erdölquelle austretendem Erdöl- Begleitgas;
mindestens eine mit der Vorrichtung zum Auffangen von Erdöl-Begleitgas verbundene Vorrichtung zum plasma-unterstützten Erzeugen von einer oder mehreren organischen Verbindungen mit einem Siedepunkt von 15 °C oder höher aus Be- standteilen des aufgefangenen Erdöl-Begleitgases mit einem Siedepunkt unterhalb von 15 °C, wobei diese Vorrichtung Mittel zum Erzeugen eines gequenchten Gasstroms durch Kontaktieren eines plasma-behandelten Gasstroms mit einem Quenchfluid umfasst;
eine mit der Vorrichtung zum plasma-unterstützten Erzeugen von einer oder meh- reren organischen Verbindungen mit einem Siedepunkt von 15 °C oder höher verbundene Vorrichtung zum Einspeisen der erzeugten organischen Verbindungen mit einem Siedepunkt von 15 °C oder höher in den aus der Erdölquelle entnommenen Rohölstrom oder in einen daraus erzeugten Rohölstrom, so dass ein modifizierter Rohölstrom gebildet wird; und
- eine Vorrichtung, um den Abtransport des modifizierten Rohölstroms zu bewirken.
„Vorrichtung zum plasma-unterstützten Erzeugen von einer oder mehreren organischen Verbindungen mit einem Siedepunkt von 15 °C oder höher aus Bestandteilen des aufge- fangenen Erdöl-Begleitgases mit einem Siedepunkt unterhalb von 15 °C" bedeutet dabei regelmäßig, dass die Vorrichtung einen Bereich umfasst, in welchem das aufgefangene Erdöl-Begleitgas einem Plasma ausgesetzt ist, so dass ein plasma-behandelter Gasstrom gebildet wird. Dabei ist es bevorzugt, Erdöl-Begleitgas gemeinsam mit aus dem Rohölstrom entnommenem Rohöl dem Plasma auszusetzen (siehe weiter unten). Aus diesem plasma-behandelten Gasstrom wird in der Vorrichtung durch Kontaktieren mit einem Quenchfluid ein gequenchter Gasstrom gebildet. Dafür sind in der Vorrichtung Mittel zum Erzeugen eines gequenchten Gasstroms durch Kontaktieren des plasma- behandelten Gasstroms mit einem Quenchfluid vorgesehen. Die Vorrichtung umfasst gegebenenfalls weitere Bereiche, in denen der gequenchte Gasstrom weiterbehandelt wird, ohne dabei einem Plasma ausgesetzt zu sein.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen eines modifizierten Rohölstroms innerhalb einer Erdölförderanlage umfassend die Schritte
Entnehmen eines Rohölstroms aus einer Erdölquelle;
Auffangen von aus der Erdölquelle austretendem Erdöl-Begleitgas;
plasmaunterstütztes Erzeugen von einer oder mehreren organischen Verbindungen mit einem Siedepunkt von 15 °C oder höher aus Bestandteilen des aufgefangenen Erdöl-Begleitgases mit einem Siedepunkt unterhalb von 15 °C, wobei durch Kontaktieren eines plasmabehandelten Gasstroms mit einem Quenchfluid ein gequenchter Gasstrom erzeugt wird;
Einspeisen der erzeugten organischen Verbindungen mit einem Siedepunkt von 15 °C oder höher in den aus der Erdölquelle entnommenen Rohölstrom oder in einen daraus erzeugten Rohölstrom, so dass ein modifizierter Rohölstrom gebildet wird.
„Plasmaunterstütztes Erzeugen von einer oder mehreren organischen Verbindungen mit einem Siedepunkt von 15 °C oder höher aus Bestandteilen des aufgefangenen Erdöl- Begleitgases mit einem Siedepunkt unterhalb von 15 °C" bedeutet dabei, das zumindest während eines Verfahrensschrittes des Erzeugens von einer oder mehreren organischen Verbindungen mit einem Siedepunkt von 15 °C oder höher das Erdöl-Begleitgas einem Plasma ausgesetzt ist, so dass ein plasma-behandelter Gasstrom gebildet wird. Dabei ist es bevorzugt, Erdöl-Begleitgas gemeinsam mit aus dem Rohölstrom entnommenem Rohöl dem Plasma auszusetzen (siehe weiter unten). Aus dem plasma-behandelten Gasstrom wird durch Kontaktieren mit einem Quenchfluid ein gequenchter Gasstrom gebildet. Auf diesen Teilschritt folgen gegebenenfalls weitere Verfahrensschritte, in denen in denen der gequenchte Gasstrom weiterbehandelt wird, ohne dabei einem Plasma ausgesetzt zu sein.
Die Vorrichtung zum plasma-unterstützten Erzeugen von einer oder mehreren organischen Verbindungen mit einem Siedepunkt von 15 °C oder höher umfasst vorzugsweise
Mittel zum Erzeugen eines Plasmas,
einen Plasma-Reaktionsraum, um das Erdöl-Begleitgas, gegebenenfalls gemeinsam mit Rohöl, dem erzeugten Plasma auszusetzen,
Mittel, um den plasma-behandelten Gasstrom mit einem Quenchfluid in Kontakt zu bringen, so dass ein gequenchter Gasstrom gebildet wird,
gegebenenfalls einen oder mehrere weitere Reaktionsräume zur weiteren Behandlung des gequenchten Gasstroms.
Zum plasmaunterstützten Erzeugen von einer oder mehreren organischen Verbindungen mit einem Siedepunkt von 15 °C oder höher wird vorzugsweise
ein Plasma erzeugt,
das Erdöl-Begleitgas, gegebenenfalls gemeinsam mit Rohöl, dem erzeugten Plasma ausgesetzt,
der plasma-behandelte Gasstrom mit einem Quenchfluid in Kontakt gebracht, so dass ein gequenchter Gasstrom gebildet wird,
und der gequenchte Gasstrom gegebenenfalls weiterbehandelt.
Zum Erzeugen des Plasmas wird ein Plasmagas - vorzugsweise ein auf der Erdölförderanlage verfügbares oder erzeugbares Gas - durch Einwirkung eines zwischen zwei Elektroden gebildeten Lichtbogens teilionisiert. Die oben erwähnten Mittel zum Erzeugen eines Plasmas umfassen demnach die Elektroden zur Erzeugung des Lichtbogens nebst Stromversorgung sowie Mittel, um ein Plasmagas in den Lichtbogen zu bringen. Das gebildete Plasma (DC-Plasma) weist eine Temperatur im Bereich von 5000 °C bis 30000 °C, vorzugsweise 7000 °C bis 27000 °C, besonders bevorzugt 10000 °C bis 25000 °C auf. Der Plasma-Reaktionsraum wird aktiv gekühlt. Im Plasma liegen Ionen, Elektronen und Atome im Gleichgewicht vor. Bei der Rekombination der Ionen und Elekt- ronen wird thermische Energie freigesetzt. Geeignete Wege, um auf einer Erdölförderanlage mit vor Ort (on-site) verfügbaren oder erzeugbaren Betriebsstoffen und Energieträgern ein Plasma zu erzeugen, werden unten im Detail aufgezeigt.
Vor dem Eintritt in den Plasma-Reaktionsraum wird das Erdöl-Begleitgas auf eine Tem- peratur im Bereich von 100 °C bis 1200 °C, vorzugsweise von 200 °C bis 1000 °C, besonders bevorzugt von 400 °C bis 700 °C, vorgeheizt. Soll Erdöl-Begleitgas gemeinsam mit Rohöl dem Plasma ausgesetzt werden, so wird das Rohöl ebenfalls entsprechend vorgeheizt.
Eine vorherige Reinigung des Erdöl-Begleitgases, z.B. durch Entschweflung und/oder Abtrennung von Wasserdampf und/oder Kohlendioxid, ist für die erfindungsgemäße Vorrichtung bzw. das erfindungsgemäße Verfahren nicht zwingend erforderlich, da die erfindungsgemäße Vorrichtung bzw. das erfindungsgemäße Verfahren ohne Katalysatoren betrieben werden kann. Schwefelhaltige Bestandteile des Erdöl-Begleitgases (in erster Linie Schwefelwasserstoff sowie niedermolekulare Thiole) werden im Plasma zu komplexeren schwefelorganischen Verbindungen, Wasserstoff und/oder elementarem Schwefel umgesetzt. Die festen bzw. flüssigen Umsetzungsprodukte der schwefelhaltige Bestandteile des Erdöl-Begleitgases werden zusammen mit den anderen erzeugten organischen Verbindungen mit einem Siedepunkt von 15 °C oder höher in den aus der Erdölquelle entnommenen Rohölstrom oder einen daraus erzeugten Rohölstrom einge- speist. Dies ist unproblematisch, da der aus der Erdölquelle entnommene Rohölstrom selbst schwefelhaltige Bestandteile umfasst, und bei der Aufbereitung in der Raffinerie ohnehin eine Entschwefelung erfolgt. Der Wegfall einer Entschweflung des Erdöl- Begleitgases ist ein signifikanter Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. das erfindungsgemäßen Verfahrens, da hierdurch das Verfahren und die Vorrichtung verein- facht und der Platzbedarf und der Bedarf an Betriebsstoffen vermindert werden.
Lediglich für eine spezielle Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei ein weiterer Reaktionsraum vorgesehen ist, in welchem ein oder mehrere Katalysatoren zur Bildung einer oder mehrerer organischer Verbindungen mit einem Siedepunkt von 15 °C oder höher aus in dem gequenchten Gasstrom enthaltenem Acetylen und/oder Ethylen angeordnet sind (siehe weiter unten), bzw. des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei aus dem im gequenchten Gasstrom enthaltenem Acetylen und/oder Ethylen in Gegenwart eines oder mehrerer Katalysatoren eine oder mehrere organische Verbindungen mit einem Siedepunkt von 15 °C oder höher gebildet werden (siehe weiter unten), ist eine Entsäuerung des Erdöl-Begleitgases (Auswaschen von Schwellwasserstoff) nötig.
Im Plasma werden im Erdöl-Begleitgas enthaltene gasförmige niedermolekulare Kohlenwasserstoffe pyrolysiert und dissoziieren in radikalische Species, z.B. Methylradikale und Wasserstoffradikale. Die Methylradikale bilden durch Dimerisierung und Wasserstoffabspaltung ungesättigte C2-Kohlenwasserstoffe (vorwiegend Acetylen, daneben auch Ethylen, wobei das Molverhältnis zwischen Acetylen und Ethylen durch die Wahl der Prozessparameter Druck, Temperatur, mittlere Verweilzeit und Quenchrate beeinflusst wird), aus denen gegebenenfalls durch Oligomerisierung höhermolekulare organische Verbindungen gebildet werden, die ihrerseits gegebenenfalls als Edukt für die Bildung von Ruß wirken. Da die Prozesse der Radikalbildung, Dimerisierung, Oligomerisierung Wasserstoffabspaltung und Rußbildung verschiedene Reaktionsenthalpien und Reaktionsgeschwindigkeiten aufweisen, ist die Zusammensetzung der gebildeten Reaktionsprodukte durch die Wahl der Prozessparameter Druck, Temperatur, mittlere Verweilzeit im Plasma und Quenchrate beeinflussbar. Durch geeignete Wahl dieser Prozessparameter wird die Umsetzung entweder so kontrolliert, dass im Plasma gebildete ungesättigte C2-Kohlenwasserstoffe zu den gewünschten organischen Verbindungen mit einem Siedepunkt von 15 °C oder höher oligomerisieren, so dass der gequenchte Gasstrom organische Verbindungen mit einem Siedepunkt von 15 °C oder höher enthält; oder alternativ wird die Umsetzung so kontrolliert, dass keine oder zumindest keine signifikante Oligomerisierung der gebildeten ungesättigten C2-Kohlenwasserstoffe erfolgt, so dass der gequenchte Gasstrom vorwiegend Acetylen und/oder Ethylen enthält und anschließend in einem zweiten Reaktionsraum zur Bildung der gewünschten organischen Verbindungen mit einem Siedepunkt von 15 °C oder höher weiterbehandelt wird. Beide Ausfüh- rungsformen sind von der vorliegenden Erfindung umfasst und zeichnen sich jeweils durch spezifische Vorzüge aus.
Es hat sich gezeigt, dass die Bildung organischer Verbindungen mit einem Siedepunkt 15 °C oder höher aus ungesättigten C2-Kohlenwasserstoffen begünstigt wird, wenn das Molverhältnis der Pyrolyseprodukte Wasserstoff zu ungesättigten C2.Kohlenwasserstoffen (insbesondere Acetylen) kleiner ist als 3: 1 , bevorzugt kleiner als 2: 1. Dies lässt sich erreichen, indem Erdöl-Begleitgas gemeinsam mit Rohöl dem Plasma ausgesetzt und pyrolysiert wird. Die Pyrolyse der im Rohöl vorhandenen höheren Kohlenwasserstoffe (mit vier oder mehr Kohlenstoffatomen pro Molekül) verschiebt das Molverhältnis von Wasserstoff zu ungesättigten C2-Kohlenwasserstoffen zugunsten der ungesättigten C2-Kohlenwasserstoffe, so dass deren Weiterreaktion zur Bildung organischer Verbindungen mit einem Siedepunkt 15 °C oder höher begünstigt wird.
Die Mittel, um den plasma-behandelten Gasstrom mit einem Quenchfluid in Kontakt zu bringen, sind am Ausgang des Plasma-Reaktionsraums oder innerhalb des Plasma- Reaktionsraums in der Nähe von dessen Ausgang angeordnet. Das Quenchfluid ist bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Luft, Erdöl-Begleitgas, Wasser, Roh-Öl und Mischungen daraus. Der Vorteil des Quenchen mittels eines Quenchfluids gegenüber dem Quenchen durch Kontakt mit der Reaktorwand bzw. dem aerodynamischen Quenchen gemäß Anderson (Fuel 81 (2002) 909-925) besteht darin, dass in Form des Quenchfluids ein Reaktionspartner eingebracht wird, durch dessen Auswahl - neben den Reaktionsparametern Druck, Temperatur und Verweilzeit - die Zusammensetzung der gebildeten Produkte beeinflussbar ist. Erdöl-Begleitgas bzw. Rohöl als Quenchfluid bewirken eine Verschiebung der Selektivitäten und Ausbeuten zugunsten organischer Verbindungen mit einem Siedepunkt von 15 °C oder höher. Wasser als Quenchfluid ist in der Lage, die im Plasma-Reaktionsraum stattfindenden Reaktionen abrupt zu unterbrechen, so dass hohe Ausbeuten an gasförmigen C2-Spezies erreicht werden, gegebenenfalls mit Wasserstoff und Kohlenmonoxid als Nebenprodukten. Wasser als Quenchfluid ist daher besonders bevorzugt für eine spezielle Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei ein weiterer Reaktionsraum vorgesehen ist, in welchem ein oder mehrere Katalysatoren zur Bildung einer oder mehrerer organischer Verbindungen mit einem Siedepunkt von 15 °C oder höher aus in dem gequenchten Gasstrom enthaltenem Acetylen und/oder Ethylen angeordnet sind (siehe weiter unten), bzw. des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei aus dem im gequenchten Gasstrom enthaltenem Acetylen und/oder Ethylen in Gegenwart eines oder mehrerer Katalysatoren eine oder mehrere organische Verbindungen mit einem Siedepunkt von 15 °C oder höher gebildet werden (siehe weiter unten).
Erfindungsgemäß erhältliche organische Verbindungen mit einem Siedepunkt von 15 °C oder höher (bezogen auf Standardbedingungen) sind Verbindungen aus der Gruppe bestehend aus Benzol, Alkyl-substituierten Benzolen (z.B. Methylbenzol (Toluol), Dimethylbenzole (Xylole), Vinylbenzol (Styrol), Isopropylbenzol (Cumol), Methylethylbenzol, Butylbenzol), weiteren substituierten aromatischen Verbindungen (z.B. Kresol, Biphenyl, Indanon), polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffen (PAH, z.B. Indan (Cyclopentenbenzol), Naphtalen, Acenaphthen, Phenyltoluol, Anthra- cen, Fluoranthen, Pyren und höhere polycyclische aromatische Kohlenwasserstoffe) und gesättigten aliphatischen Kohlenwasserstoffen mit mehr als 5 Kohlenstoffatomen im Molekül (z.B. Decalin).
In einer Variante der vorliegenden Erfindung werden erfindungsgemäß erzeugte organische Verbindungen mit einem Siedepunkt von 15 °C oder höher in den Rohölstrom, wie er aus der Erdölquelle entnommen wurde, eingespeist. In einer alternativen Variante der vorliegenden Erfindung wird vor dem Einspeisen der erfindungsgemäß erzeugten organischen Verbindungen mit einem Siedepunkt von 15 °C oder höher der aus der Erdölquelle entnommene Rohölstrom Aufbereitungs- und/oder Verarbeitungsschritten unterzogen (z.B. Abtrennen von Wasser), und die erfindungsgemäß erzeugten organischen Verbin- düngen mit einem Siedepunkt von 15 °C oder höher werden in einen Rohölstrom eingespeist, der aus dem der Erdölquelle entnommenen Rohölstrom erzeugt worden ist.
Durch das Einspeisen der erfindungsgemäß erzeugten organischen Verbindungen mit einem Siedepunkt von 15 °C oder höher in den aus der Erdölquelle entnommenen Rohölstrom bzw. in einen daraus erzeugten Rohölstrom wird ein modifizierter Rohölstrom gebildet, der sowohl aus dem Rohöl stammende Bestandteile enthält als auch die aus Bestandteilen des Erdöl-Begleitgases mit einem Siedepunkt unterhalb von 15 °C erfindungsgemäß erzeugten organischen Verbindungen mit einem Siedepunkt von 15 °C oder höher. Ein derartiger erfindungsgemäß erzeugter modifizierter Rohölstrom ist von der Erdölförderanlage mit solchen Mitteln abtransportierbar, wie sie üblicherweise für den Abtransport des Rohöls eingesetzt werden und bei einer in Betrieb befindlichen Erdölförderanlage vorhanden sind, z.B. durch den Anschluss der Erdölförderanlage an eine Pipeline oder durch Verladung auf Tankfahrzeuge oder -schiffe.
In einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind in der Vorrichtung zum plasma-unterstützten Erzeugen von einer oder mehreren organischen Verbindungen mit einem Siedepunkt von 15 °C oder höher die Mittel zum Erzeugen eines Plasmas, der Plasma-Reaktionsraum und die Mittel zum Erzeugen eines gequenchten Gasstroms so eingerichtet, dass ein gequenchter Gasstrom enthaltend einen oder mehrere Kohlenwasserstoffe mit einem Siedepunkt von 15 °C oder höher gebildet wird. In dieser ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird bevorzugt Erdöl-Begleitgas bzw. Rohöl als Quenchfluid eingesetzt. In dieser ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird in einer solchen Weise ein Plasma erzeugt, das Erdöl-Begleitgas gegebenenfalls gemeinsam mit Rohöl dem erzeugten Plasma ausgesetzt und der dabei erzeugte plasma-behandelte Gasstrom mit einem Quenchfluid in Kontakt gebracht, dass ein gequenchter Gasstrom enthaltend einen oder mehrere Kohlenwasserstoffe mit einem Siedepunkt von 15 °C oder höher gebildet wird.
Bei dieser ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Vorrichtung zum plasma-unterstützten Erzeugen von einer oder mehreren organischen Verbindungen mit einem Siedepunkt von 15 °C oder höher vorzugsweise so ausgelegt, dass die mittlere Verweilzeit im Plasma-Reaktionsraum 0, 1 ms bis 20 ms, bevorzugt 0, 1 ms bis 10 ms, besonders bevorzugt 0, 1 ms bis 5 ms beträgt bei einem Volumenstrom an Erdöl- Begleitgas von 1 Norm-m3/h bis 10000 Norm-m3/h, bevorzugt von 1 Norm-m3/h bis 4000 Norm-m3/h, und einem Energieeintrag pro kg Erdöl-Begleitgas von 1 kWh bis 40 kWh, bevorzugt von 1 kWh bis 20 kWh und besonders bevorzugt von 6 bis 14 kWh. Die Quenchrate beträgt in der ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung 102 K/s bis 107 K/s, bevorzugt 103 K/s bis 106 K/s, besonders bevorzugt 105 K/s bis 106 K/s. Der Druck in der Vorrichtung beträgt 50 kPa bis 5000 kPa, bevorzugt 80 kPa bis 1500 kPa, besonders bevorzugt 100 kPa bis 500 kPa.
Um unkontrollierte Folgereaktionen im gequenchten Gasstrom zu vermeiden, weist bei der ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung die Vorrichtung zum plasmaunterstützten Erzeugen von einer oder mehreren organischen Verbindungen mit einem Siedepunkt von 15 °C oder höher vorzugsweise Mittel auf, um den gequenchten Gasstrom über eine definierte mittlere Verweilzeit in einem bestimmten Temperaturbereich zu halten. Dazu ist in der Vorrichtung eine unmittelbar auf den Plasma- Reaktionsraum folgende Auslaufstrecke vorgesehen. Der gequenchte Gasstrom wird in der Auslaufstrecke vorzugsweise über eine mittlere Verweilzeit von 100 ms bis 1000 ms, weiter bevorzugt von 300 ms bis 500 ms bei einer Temperatur im Bereich von 400 °C bis 1000 °C gehalten. Bevorzugt sind an einer oder mehreren Positionen in der Auslaufstrecke Mittel angeordnet, um den die Auslaufstrecke durchströmenden Gasstrom, der bereits in der Nähe des Ausgangs des Plasma-Reaktionsraums mit einem Quenchfluid in Kontakt gebracht wurde, nochmals mit einem Quenchfluid in Kontakt zu bringen, um so die in der Auslaufstrecke ablaufenden Prozesse und damit die Zusammensetzung des Gasstroms zu kontrollieren. Durch eigene Untersuchungen wurde festgestellt, dass die mittlere Verweilzeit im ersten Drittel der Auslaufstrecke einen entscheidenden Einfluss auf die Zusammensetzung des gequenchten Gasstroms hat. Um zu erreichen, dass der gequenchte Gasstrom ein oder mehrere Kohlenwasserstoffe mit einem Siedepunkt von 15 °C oder höher enthält, wird die mittlere Verweilzeit im ersten Drittel der Auslaufstrecke bevorzugt auf 5 ms bis 100 ms, bevorzugt auf 10 ms bis 80 ms, besonders bevorzugt auf 25 ms bis 60 ms eingestellt. Die mittlere Verweilzeit im ersten Drittel der Auslaufstrecke ist einstellbar durch entsprechende Wahl der Volumenströme des Plasmagases, des Erdöl-Begleitgases und der Quenchfluide. Bevorzugt sind im ersten Drittel der Auslaufstrecke Mittel angeordnet, um den Gasstrom, der bereits in der Nähe des Ausgangs des Plasma-Reaktionsraums mit einem Quenchfluid in Kontakt gebracht wurde, nochmals mit einem Quenchfluid in Kontakt zu bringen.
In der ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird vorzugsweise ein Umsatz bezogen auf das im Erdöl-Begleitgas enthaltene Methan von 5 % oder höher, bevorzugt 50 % oder höher und besonders bevorzugt 70 % oder höher erzielt und eine Kohlenstoffausbeute an organischen Verbindungen mit einem Siedepunkt von 15 °C oder höher von 2 % bis 20 %, bevorzugt 2 % bis 30 %, besonders bevorzugt 2 % bis 70 %.
Die erste bevorzugte Ausführungsform der Erfindung - insbesondere in ihren als bevorzugt gekennzeichneten Varianten - zeichnet sich dadurch aus, dass der den Plasma- Reaktionsraum verlassende qequenchte Gasstrom bereits die gewünschten organischen Verbindungen mit einem Siedepunkt von 15 °C oder höher enthält. Demzufolge kann der Reaktor relativ kompakt und einfach gestaltet werden, und ein Katalysator ist nicht erforderlich.
In einer speziellen Variante der ersten bevorzugten Ausführungsform sind in der Vorrich- tung zum plasma-unterstützten Erzeugen von einer oder mehreren organischen Verbindungen mit einem Siedepunkt von 15 °C oder höher die Mittel zum Erzeugen eines Plasmas, der Plasma-Reaktionsraum und die Mittel zum Erzeugen eines gequenchten Gasstroms so eingerichtet, dass ein gequenchter Gasstrom enthaltend einen oder mehrere Kohlenwasserstoffe mit einem Siedepunkt von 15 °C oder höher und Ruß gebildet wird. In dieser speziellen Variante der ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird in einer solchen Weise ein Plasma erzeugt, das Erdöl-Begleitgas dem erzeugten Plasma ausgesetzt und der plasmabehandelte Gasstrom mit einem Quenchfluid in Kontakt gebracht, dass ein gequenchter Gasstrom enthaltend einen oder mehrere Kohlenwasser- Stoffe mit einem Siedepunkt von 15 °C oder höher und Ruß gebildet wird.
Die Bildung von Ruß lässt sich erreichen durch geeignete Einstellung der o.g. Verfahrensparameter, z.B. Wahl eines relativ hohen Energieeintrags pro kg Erdölbegleitgas und einer relativ langen Verweilzeit in der Auslaufstrecke, wobei eine umso höhere Verweilzeit nötig ist, je kleiner die Temperatur in der Auslaufstrecke ist. Geeignet ist z.B. ein Energieeintrag von 14 kWh/kg Erdöl-Begleitgas oder mehr im Plasmareaktionsraum in Kombination mit einer mittleren Verweilzeit von 400 ms oder mehr bei einer mittleren Temperatur der Auslaufstrecke von 500 °C oder mehr, sowie ein Energieeintrag von 20 kWh/kg Erdöl-Begleitgas oder mehr im Plasmareaktionsraum in Kombination mit einer mittleren Verweilzeit von 300 ms oder mehr bei einer mittleren Temperatur der Auslauf- strecke von 200 °C oder mehr.
Bei dieser speziellen Variante der ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die gebildeten Kohlenwasserstoffe mit einem Siedepunkt von 15 °C oder höher zum Teil von dem gebildeten Ruß adsorbiert. Typischerweise beträgt der von Ruß adsorbierte Anteil der gebildeten Kohlenwasserstoffe mit einem Siedepunkt von 15 °C oder höher 10 bis 30 mol%, bezogen auf die Gesamtmenge an gebildeten Kohlenwasserstoffen mit einem Siedepunkt von 15 °C oder höher. Bei den von Ruß adsorbierten Verbindungen handelt es sich vorwiegend um aromatische Kohlenwasserstoffe (einschließlich polyzyklischer aromatischer Kohlenwasserstoffe). Der Gehalt des Rußes an adsorbierten aromatischen Kohlenwasserstoffen beträgt dabei vorzugsweise bis zu 25 Gew.-%, bevorzugt bis zu 30 Gew.-%, besonders bevorzugt bis zu 50 Gew.-%.
Dieser Ruß wird vorzugsweise gemeinsam mit den erzeugten organischen Verbindungen mit einem Siedepunkt von 15 °C oder höher in den aus der Erdölquelle entnommenen Rohölstrom oder einen daraus erzeugten Rohölstrom eingespeist, so dass ein modifizierter Rohölstrom gebildet wird. Dabei beträgt der Rußgehalt des modifizierten Rohölstroms maximal 10 Gew.-% bezogen auf die Gesamtmasse von Rohöl und Ruß, vorzugsweise weniger als 10 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse von Rohöl und Ruß. Bei der Verarbeitung des modifizierten Rohölstroms in der Raffinerie werden die von Ruß absor- bierten organischen Verbindungen mit einem Siedepunkt von 15 °C oder höher desorbiert und gemeinsam mit den anderen Bestandteilen des modifizierten Rohölstroms weiterverarbeitet, während der Ruß als fester Rückstand zurückbleibt. Der bei der Erdöldestillation und -raffination zurückbleibende feste Rückstand wird nach Kalzination übli- cherweise nach bekannten Verfahren zu Petrolkoks (Pet-coke) verarbeitet, der beispielsweise zur Herstellung von Söderberg-Elektroden, insbesondere für die Aluminiumgewinnung, sowie als Ausgangsstoff für die Herstellung von synthetischem Graphit, insbesondere als Elektrodenmaterial für die Herstellung von Elektrostahl, verwendet wird. Somit eröffnet diese spezielle Variante der ersten Ausführungsform der Erfindung den Zugang zu weiteren Wertschöpfungsketten.
In der Vorrichtung zum plasma-unterstützten Erzeugen von einer oder mehreren organischen Verbindungen mit einem Siedepunkt von 15 °C oder höher für eine zweite bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
sind die Mittel zum Erzeugen eines Plasmas, der Plasma-Reaktionsraum und die Mittel zum Erzeugen eines gequenchten Gasstroms so eingerichtet, dass ein gequenchter Gasstrom enthaltend Acetylen und/oder Ethylen gebildet wird, und ist ein weiterer Reaktionsraum zur Bildung einer oder mehrerer organischer Verbindungen mit einem Siedepunkt von 15 °C oder höher aus in dem gequenchten Gasstrom enthaltenem Acetylen und/oder Ethylen vorgesehen. Bei dieser zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
wird in einer solchen Weise ein Plasma erzeugt, das Erdöl-Begleitgas gegebenenfalls gemeinsam mit Rohöl dem erzeugten Plasma ausgesetzt und der plasmabehandelte Gasstrom mit einem Quenchfluid in Kontakt gebracht, dass ein gequenchter Gasstrom enthaltend Acetylen und/oder Ethylen gebildet wird, - und werden in einem weiteren Schritt aus in dem gequenchten Gasstrom enthaltenem Acetylen und/oder Ethylen eine oder mehrere organische Verbindungen mit einem Siedepunkt von 15 °C oder höher gebildet.
In dieser zweiten bevorzugten Ausführungsform umfasst die erfindungsgemäß einzusetzende Vorrichtung zwei aufeinanderfolgende Reaktionsräume (einen Plasma- reaktionsraum und einen weiteren Reaktionsraum), in denen der Gasstrom jeweils für eine definierte mittlere Verweilzeit bestimmten Bedingungen ausgesetzt ist, so dass in jedem der zwei Reaktionsräume die gewünschten Reaktionen ablaufen.
Bei dieser zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Vorrichtung zum plasma-unterstützten Erzeugen von einer oder mehreren organischen Verbindungen mit einem Siedepunkt von 15 °C oder höher vorzugsweise so ausgelegt, dass die mittlere Verweilzeit im Plasma-Reaktionsraum 0, 1 ms bis 20 ms, bevorzugt 0, 1 ms bis 10 ms, besonders bevorzugt 0, 1 ms bis 5 ms beträgt bei einem Volumenstrom an Erdöl- Begleitgas von 1 Norm-m3/h bis 10000 Norm-m3/h, bevorzugt von 1 Norm-m3/h bis 4000 Norm-m3/h und einem Energieeintrag pro kg Erdöl-Begleitgas von 1 kWh bis 40 kWh, bevorzugt von 3 kWh bis 20 kWh und besonders bevorzugt von 8 bis 13 kWh. Die Quenchrate beträgt in der zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung 102 K/s bis 107 K/s, bevorzugt 103 K/s bis 106 K/s, besonders bevorzugt 105 K/s bis 106 K/s. Der Druck in der Vorrichtung beträgt 50 kPa bis 6000 kPa, bevorzugt 80 kPa bis 1500 kPa. Die Höhe des Drucks beeinflusst dabei die Selektivität hinsichtlich der Bildung von Acety- len bzw. Ethylen. Ist ein hoher Anteil an Acetylen gewünscht, so wird der Druck bevorzugt im Bereich 100 kPa bis 1000 kPa gewählt, für einen hohen Anteil an Ethylen hingegen im Bereich von 1000 kPa bis 6000 kPa.
In einer speziellen Variante der zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind im zweiten Reaktionsraum keine Katalysatoren vorgesehen. In dieser Variante ist es bevorzugt, dass das Erdöl-Begleitgas gemeinsam mit Rohöl dem Plasma ausgesetzt wird.
Damit im zweiten Reaktionsraum der Vorrichtung aus Acetylen und/oder Ethylen eine oder mehrere organische Verbindungen mit einem Siedepunkt von 15 °C oder höher gebildet werden, ist dieser bevorzugt so ausgelegt, dass die mittlere Verweilzeit 0, 1 s bis 120 s, bevorzugt 1 s bis 60 s, besonders bevorzugt 2 s bis 30 s beträgt bei einer Temperatur im Bereich von 100 °C bis 1500 °C, bevorzugt von 100 °C bis 1300 °C, besonders bevorzugt von 200 °C bis 800 °C, wobei im zweiten Reaktionsraum keine Katalysatoren vorgesehen sind. Bevorzugt sind an einer oder mehreren Positionen im zweiten Reaktionsraum Mittel angeordnet, um den durchströmenden Gasstrom, der bereits in der Nähe des Ausgangs des Plasma-Reaktionsraums mit einem Quenchfluid in Kontakt gebracht wurde, nochmals mit einem Quenchfluid in Kontakt zu bringen, um so die im zweiten Reaktionsraum ablaufenden Prozesse und damit die Zusammensetzung des Gasstroms zu kontrollieren.
Durch eigene Untersuchungen wurde festgestellt, dass die mittlere Verweilzeit im ersten Drittel des zweiten Reaktionsraums einen entscheidenden Einfluss auf die Zusammen- setzung des Gasstroms hat. Um zu erreichen, dass der Gasstrom vorwiegend Acetylen und/oder Ethylen enthält, aus dem im zweiten Reaktionsraum eine oder mehrere organische Verbindungen mit einem Siedepunkt von 15 °C oder höher gebildet werden, wird die mittlere Verweilzeit im ersten Drittel des zweiten Reaktionsraums bevorzugt auf 1 ms bis 80 ms, bevorzugt auf 2 ms bis 50 ms, besonders bevorzugt auf 5 ms bis 30 ms einge- stellt. Die mittlere Verweilzeit im ersten Drittel des zweiten Reaktionsraums ist einstellbar durch entsprechende Wahl der Volumenströme des Plasmagases, des Erdöl- Begleitgases und der Quenchfluide. Bevorzugt sind im ersten Drittel des zweiten Reaktionsraums Mittel angeordnet, um den Gasstrom, der bereits in der Nähe des Ausgangs des Plasma-Reaktionsraums mit einem Quenchfluid in Kontakt gebracht wurde, noch- mals mit einem Quenchfluid in Kontakt zu bringen.
Für die Ausgestaltung des zweiten Reaktionsraums gibt es zwei grundlegende Alternativen. In der ersten Alternative wird dem zweiten Reaktionsraum durch Kühlung bzw. Beheizung eine konstante Temperatur gewählt aus dem oben definierten Bereich, vorzugsweise aus dem als bevorzugt gekennzeichneten Bereich, aufgeprägt. Besonders bevorzugt ist eine konstante Temperatur gewählt aus dem Bereich von 400 bis 1000 °C.
In der zweiten Alternative ist der zweite Reaktionsraum in einzelne aufeinander folgende Reaktions-Module gegliedert mit jeweils individuell einstellbarer Temperatur und mit Mitteln, um den Gasstrom mit einem Quenchfluid in Kontakt zu bringen, wobei die Quenchrate für jedes Modul individuell einstellbar ist. Bevorzugt werden die Temperatu- ren so eingestellt, dass in Durchströmungsrichtung die Temperatur von Modul zu Modul geringer wird. Somit durchläuft der Gasstrom beim Durchströmen des zweiten Reaktionsraums ein Temperaturprofil von höheren hin zu niedrigeren Temperaturen, wobei die Temperaturen der einzelnen Module gewählt sind aus dem oben definierten Bereich, vorzugsweise aus dem als bevorzugt gekennzeichneten Bereich. Besonders bevorzugt ist ein Temperaturprofil, das sich von einem Höchstwert von 1000 °C am Eingang des zweiten Reaktionsraums bis zu einem Mindestwert von 100 °C am Ausgang des zweiten Reaktionsraums erstreckt. Größe und Anzahl der der aufeinander folgenden Module sind dabei so gestaltet, dass die gewünschte mittlere Verweilzeit, bezogen auf den zweiten Reaktionsraum als Ganzes, erreicht wird.
In der zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird vorzugsweise ein Umsatz bezogen auf das im Erdöl-Begleitgas enthaltene Methan von 5 % oder höher, bevor- zugt 50 % oder höher und besonders bevorzugt 70 % oder höher erzielt und eine Kohlenstoffausbeute an organischen Verbindungen mit einem Siedepunkt von 15 °C oder höher von 5 % bis 50 %, bevorzugt 10 % bis 60 %, besonders bevorzugt 20 % bis 80 %.
Die zweite bevorzugte Ausführungsform der Erfindung - insbesondere in ihren als bevorzugt gekennzeichneten Varianten - zeichnet sich dadurch aus, dass zuerst mit hoher Selektivität und hoher Kohlenstoffausbeute Acetylen und/oder Ethylen aus dem Erdöl- Begleitgas gebildet wird, und dann das gebildete Acetylen und/oder Ethylen in einer kontrollierten thermischen Oligomerisierung (d.h. mit höherer Selektivität und typischerweise höherer Kohlenstoffausbeute im Vergleich zum Plasmaprozess bei der oben beschriebenen ersten Ausführungsform der Erfindung) zu Verbindungen mit einem Siedepunkt von 15 °C oder höher z.B. aus der Gruppe bestehend aus Benzol, Naphthalen und Anthracen umgewandelt wird, ohne dass ein Katalysator erforderlich ist.
In einer speziellen Variante der Vorrichtung zum plasma-unterstützten Erzeugen von einer oder mehreren organischen Verbindungen mit einem Siedepunkt von 15 °C oder höher für die zweite bevorzugte Ausführungsform der Erfindung
- sind die Mittel zum Erzeugen eines Plasmas, der Plasma-Reaktionsraum und die Mittel zum Erzeugen eines gequenchten Gasstroms so eingerichtet, dass ein gequenchter Gasstrom enthaltend Acetylen und/oder Ethylen gebildet wird, und ist ein weiterer Reaktionsraum zur Bildung einer oder mehrerer organischer Verbindungen mit einem Siedepunkt von 15 °C oder höher und gegebenenfalls Ruß aus in dem gequenchten Gasstrom enthaltenem Acetylen und/oder Ethylen vorgesehen.
In dieser speziellen Variante der zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird in einer solchen Weise ein Plasma erzeugt, das Erdöl-Begleitgas dem erzeugten Plasma ausgesetzt und der plasma-behandelte Gasstrom mit einem Quenchfluid in Kontakt gebracht, dass ein gequenchter Gasstrom enthaltend Ace- tylen und/oder Ethylen gebildet wird,
und werden in einem weiteren Schritt aus in dem gequenchten Gasstrom enthaltenem Acetylen und/oder Ethylen eine oder mehrere organische Verbindungen mit einem Siedepunkt von 15 °C oder höher und Ruß gebildet.
Die Bildung von Ruß lässt sich erreichen durch geeignete Einstellung der o.g. Verfahrensparameter, z.B. Wahl eines relativ hohen Energieeintrags pro kg Erdölbegleitgas und einer relativ langen Verweilzeit bzw. hohen Temperatur im zweiten Reaktionsraum, wobei eine umso höhere Verweilzeit nötig ist, je kleiner die Temperatur im zweiten Reaktions- räum ist.
Bei der ersten Alternative mit einer konstanten Temperatur im zweiten Reaktionsraum wird eine Rußbildung erreicht bei mittleren Verweilzeiten größer 20 s bei einer Temperatur im zweiten Reaktionsraum von mindestens 1000 °C, mittleren Verweilzeiten größer 10 s bei einer Temperatur im zweiten Reaktionsraum von mindestens 1300 °C, und mittleren Verweilzeiten größer 1 s bei einer Temperatur im zweiten Reaktionsraum mindestens 1600 °C, wobei im zweiten Reaktionsraum keine Katalysatoren vorgesehen sind.
Besteht der zweite Reaktionsraum gemäß der oben beschriebenen zweiten Alternative aus aufeinander folgenden Reaktions-Modulen mit jeweils individuell einstellbarer Temperatur, so ist z.B. ein Energieeintrag von 14 kWh/kg Erdöl-Begleitgas oder mehr im Plasmareaktionsraum in Kombination mit einer mittleren Verweilzeit von 400 ms oder mehr bei einer mittleren Temperatur im zweiten Reaktionsraum von 500 °C oder mehr, sowie ein Energieeintrag von 20 kWh/kg Erdöl-Begleitgas oder mehr im Plasmareaktionsraum in Kombination mit einer mittleren Verweilzeit von 1 s oder mehr bei einer mittleren Temperatur im zweiten Reaktionsraum von 300 °C für die Rußbildung geeignet. Bei dieser speziellen Variante der zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die gebildeten Kohlenwasserstoffe mit einem Siedepunkt von 15 °C oder höher zum Teil von dem gebildeten Ruß adsorbiert. Typischerweise beträgt der von Ruß adsorbierte Anteil der gebildeten Kohlenwasserstoffe mit einem Siedepunkt von 15 °C oder höher 10 bis 30 mol%, bezogen auf die Gesamtmenge an gebildeten Kohlenwasserstoffen mit einem Siedepunkt von 15 °C oder höher. Bei den von Ruß adsorbierten Verbindungen handelt es sich vorwiegend um aromatische Kohlenwasserstoffe (einschließlich polyzykli- scher aromatischer Kohlenwasserstoffe). Der Gehalt des Rußes an adsorbierten aromatischen Kohlenwasserstoffen beträgt dabei vorzugsweise bis zu 25 Gew.-%, bevorzugt bis zu 30 Gew.-%, besonders bevorzugt bis zu 50 Gew.-%.
Dieser Ruß wird vorzugsweise gemeinsam mit den erzeugten organischen Verbindungen mit einem Siedepunkt von 15 °C oder höher in den aus der Erdölquelle entnommenen Rohölstrom oder einen daraus erzeugten Rohölstrom eingespeist, so dass ein modifizierter Rohölstrom gebildet wird. Dabei beträgt der Rußgehalt des modifizierten Rohölstroms maximal 10 Gew.-%, bezogen auf die die Gesamtmasse von Rohöl und Ruß, vorzugsweise weniger als 10 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse von Rohöl und Ruß. Bei der Verarbeitung des modifizierten Rohölstroms in der Raffinerie werden die im Ruß absorbierten organischen Verbindungen mit einem Siedepunkt von 15 °C oder höher desorbiert und gemeinsam mit den anderen Bestandteilen des modifizierten Rohölstroms weiterverarbeitet, während der Ruß als fester Rückstand zurückbleibt. Der bei der Erdöldestillation und -raffination zurückbleibende feste Rückstand wird nach Kalzination übli- cherweise nach bekannten Verfahren zu Petrolkoks (Pet-coke) verarbeitet, der beispielsweise zur Herstellung von Söderberg-Elektroden, insbesondere für die Aluminiumgewinnung, sowie als Ausgangsstoff für die Herstellung von synthetischem Graphit, insbesondere als Elektrodenmaterial für die Herstellung von Elektrostahl, verwendet wird. Somit eröffnet diese spezielle Variante der zweiten Ausführungsform der Erfindung den Zugang zu weiteren Wertschöpfungsketten.
In einer anderen speziellen Variante der oben beschriebenen zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind in dem weiteren Reaktionsraum ein oder mehrere Katalysatoren zur Bildung einer oder mehrerer organischer Verbindungen mit einem Siedepunkt von 15 °C oder höher aus in dem gequenchten Gasstrom enthaltenem Acetylen und/oder Ethylen angeordnet. In dieser speziellen Variante der oben beschriebenen zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird bevorzugt Wasser als Quenchfluid eingesetzt.
In dieser speziellen Variante der oben beschriebenen zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden aus in dem gequenchten Gasstrom enthaltenem Acetylen und/oder Ethylen in Gegenwart eines oder mehrerer Katalysatoren eine oder mehrere organische Verbindungen mit einem Siedepunkt von 15 °C oder höher gebildet. Der zweite Reaktionsraum zur Bildung einer oder mehrerer organischer Verbindungen mit einem Siedepunkt von 15 °C oder höher, in dem ein oder mehrere Katalysatoren angeordnet sind, ist bevorzugt so ausgelegt, dass die mittlere Verweilzeit 10 ms bis 1000 ms, bevorzugt 100 ms bis 1000 ms, besonders bevorzugt 300 ms bis 1000 ms beträgt bei einer Temperatur im Bereich von 100 °C bis 1500 °C, bevorzugt von 20 °C bis 600 °C, besonders bevorzugt 20 °C bis 300 °C. Mittlere Verweilzeit und Temperatur sind dabei so gewählt, dass die Bildung von Ruß, der sich auf dem Katalysator ablagern und diesen blockieren könnte, vermieden wird.
In dieser speziellen Variante der oben beschriebenen zweiten bevorzugten Ausführungs- form der Erfindung wird vorzugsweise ein Umsatz bezogen auf das im Erdöl-Begleitgas enthaltene Methan von 5 % oder höher, bevorzugt 20 % oder höher und besonders bevorzugt 60 % oder höher erzielt. Bezogen auf das gebildete Acetylen wird ein Umsatz von 5 % oder höher, bevorzugt 50 % oder höher und besonders bevorzugt 70 % oder höher erzielt sowie eine Kohlenstoffausbeute an Ethylen von 20 % oder höher, bevorzugt 40 % oder höher, und bis zu 80 %, bevorzugt bis zu 90 % erzielt und besonders bevorzugt bis zu 100 % erzielt bzw. eine Kohlenstoffausbeute an Acetylen von 10 % oder höher und bis zu 50 %. Dabei sind die C-Ausbeuten an Acetylen und Ethylen additiv und betragen zusammengenommen maximal 100 %. Je nach den im zweiten Reaktionsraum einzusetzenden Katalysatoren ist entweder ein an Acetylen oder ein an Ethylen reicher Gasstrom von Vorteil.
Für die hier beschriebene spezielle Variante der oben beschriebenen zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind alle Katalysatoren geeignet, die Lewis-saure und/oder Brönsted-saure katalytisch aktive Zentren aufweisen.
Bevorzugt sind Katalysatoren (gegebenenfalls in Kombination mit Promotoren) basierend auf Elementen aus der 3. bis 14. Gruppe des Periodensystems (außer Kohlenstoff) auf einem geeigneten Trägermaterial, bevorzugt einem Trägermaterial, das Lewis-saure und/oder Brönsted-saure Zentren aufweist.
Bevorzugte Elemente aus der 3. bis 14. Gruppe des Periodensystems sind Molybdän, Mangan, Eisen, Cobalt, Nickel, Aluminium, Bor und Silicium, Bevorzugte Trägermaterialien sind ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Aluminiumoxid, Siliciumdioxid, Siliciumdioxid-Titaniumdioxid-Gemischen, aluminiumhaltigen Tonerden, siliciumhaltigen Tonerden, technischen oder natürlichen silikathaltigen Mineralien wie Schichtsilikaten (z.B. Steatit), Ringsilikaten (z.B. Cordierit), Inselsilikaten, (z.B. Mullit, Sillimanit, Andalusit); Zeolithen, z.B ZSM 5 (Zeolite Socony Mobil, entwickelt von Mobil Oil) und mesoporösen Silikatgerüsten vom MCM- (=Mobil crystalline material oder Mobil composition of matter) SBA- (=Santa Barbara Amorphous type-Silica), MSU- (=Michigan State University mesoporous silica), KSW- (benannt nach Kimura et al., Angew. Chem. Int. Ed. 2000, 21, 3855-3859), FSM- (=Folded sheets mesoporous- materials), oder HMM-Typ (=Hiroshima mesopourous material) oder weiteren mesoporösen silikathaltigen Strukturen. Erfindungsgemäß besonders bevorzugte Katalysatoren sind z.B. Zeolith H-ZSM5 (eine Form des Zeolithen ZSM 5, in welchem die Metall-Kationen durch Protonen ausgetauscht sind), mit Nickel dotierter Zeolith ZSM 5 sowie ein Katalysator umfassend Molybdän auf einem Zeolithen, insbesondere Zeolith ZSM 5.
Die spezielle Variante der oben beschriebenen zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, bei der im zweiten Reaktionsraum zur Bildung einer oder mehrerer organischer Verbindungen mit einem Siedepunkt von 15 °C oder höher aus Acetylen und/oder Ethylen ein oder mehrere Katalysatoren angeordnet sind, zeichnet sich - insbesondere in den als bevorzugt gekennzeichneten Varianten - dadurch aus, dass die Bildung einer oder mehrerer organischer Verbindungen mit einem Siedepunkt von 15 °C oder höher aus Acetylen und/oder Ethylen in Gegenwart eines oder mehrerer Katalysatoren bei geringeren Temperaturen durchgeführt werden kann als in Abwesenheit von Katalysatoren, da die Katalysatoren die Aktivierungsenergien der betreffenden Reaktionen senken. Ein weiterer Vorteil dieser speziellen Variante der oben beschriebenen zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass durch entsprechende Auswahl der Katalysatoren die Selektivität des Prozesses und die Bandbreite des Spektrums der erhältlichen Reaktionsprodukte beeinflusst werden kann. So kann z.B. durch Auswahl entsprechend geeigneter Katalysatoren der Anteil bestimmter Verbindungen wie z.B. Benzen und/oder Naphthalen an den gebildeten Reaktionsprodukten erhöht werden.
Der Stoffstrom, der die Vorrichtung zum plasma-unterstützten Erzeugen von einer oder mehreren organischen Verbindungen mit einem Siedepunkt von 15 °C oder höher ver- lässt, enthält neben den gewünschten plasma-unterstützt erzeugten organischen Verbindungen mit einem Siedepunkt von 15 °C oder höher und gegebenenfalls Ruß auch Bestandteile mit einem Siedepunkt unterhalb von 15 °C. Diese Bestandteile mit einem Siedepunkt unterhalb von 15 °C umfassen insbesondere Wasserstoff, der wie oben beschrieben im Plasma-Reaktionsraum durch Rekombination von Wasserstoff-Radikalen oder durch Wasserstoffabspaltung aus im Plasma gebildeten Verbindungen mit zwei und mehr Kohlenstoffatomen entsteht, im Plasma-Reaktionsraum nicht umgesetztes oder durch Rekombination von Radikalen gebildetes Methan, gegebenenfalls Ethylen und/oder Acetylen sowie - je nach Ausgangszusammensetzung des Erdöl-Begleitgases - Gase aus der Gruppe bestehend aus Schwefelwasserstoff, Kohlenmonoxid, Kohlendioxid, Stickstoff und Edelgasen. Um die oben beschriebenen Probleme bei der Entsorgung bzw. dem Abtransport gasförmiger Bestandteile des Erdöl-Begleitgases soweit wie mög- lieh zu vermindern, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, diese Bestandteile mit einem Siedepunkt unterhalb von 15 °C wenn möglich als Betriebsstoffe und/oder Energieträger für die in der erfindungsgemäßen Erdölförderanlage vorgesehene Vorrichtung zum plasma-unterstützten Erzeugen von einer oder mehreren organischen Verbindungen mit einem Siedepunkt von 15 °C oder höher aus Bestandteilen des aufgefangenen Erdöl- Begleitgases mit einem Siedepunkt unterhalb von 15 °C bzw. für das erfindungsgemäße Verfahren zu nutzen.
Daher ist erfindungsgemäß bevorzugt, dass in der erfindungsgemäßen Erdölförderanlage Mittel vorgesehen sind zum Abtrennen eines Wasserstoff umfassenden Gasstroms aus dem Stoffstrom, der die Vorrichtung zum plasma-unterstützten Erzeugen von einer oder mehreren organischen Verbindungen mit einem Siedepunkt von 15 °C oder höher ver- lässt, oder aus einem daraus erzeugten Stoffstrom, insbesondere aus dem modifizierten Rohölstrom. Dementsprechend ist es erfindungsgemäß bevorzugt, dass das erfindungsgemäße Verfahren zusätzlich den Schritt des Abtrennens eines Wasserstoff umfassenden Gasstroms aus dem Stoffstrom, der die Vorrichtung zum plasma-unterstützten Er- zeugen von einer oder mehreren organischen Verbindungen mit einem Siedepunkt von 15 °C oder höher verlässt, oder aus einem daraus erzeugten Stoffstrom, insbesondere aus dem modifizierten Rohölstrom, umfasst. Dies gilt für alle Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Erdölförderanlage und des erfindungsgemäßen Verfahrens, insbesondere aber für die oben beschriebene erste und zweite bevorzugte Ausführungsform. In einer Variante erfolgt das Abtrennen eines Wasserstoff umfassenden Gasstroms aus dem Stoffstrom, der die Vorrichtung zum plasma-unterstützten Erzeugen von einer oder mehreren organischen Verbindungen mit einem Siedepunkt von 15 °C oder höher verlässt, d.h. aus dem Stoffstrom, der eine oder mehrere plasma-unterstützt erzeugte organische Verbindungen mit einem Siedepunkt von 15 °C oder höher und gegebenenfalls Ruß enthält, vor dem Einspeisen der erzeugten organischen Verbindungen mit einem Siedepunkt von 15 °C oder höher in den aus der Erdölquelle entnommenen Rohölstrom oder einen daraus erzeugten Rohölstrom.
Alternativ erfolgt das Abtrennen eines Wasserstoff umfassenden Gasstroms aus einem Stoffstrom, der aus dem Stoffstrom erzeugt wurde, der die Vorrichtung zum plasmaunterstützten Erzeugen von einer oder mehreren organischen Verbindungen mit einem Siedepunkt von 15 °C oder höher verlässt. Dabei wird vorzugsweise der Stoffstrom, der die Vorrichtung zum plasma-unterstützten Erzeugen von einer oder mehreren organischen Verbindungen mit einem Siedepunkt von 15 °C oder höher verlässt, d.h. der Stoffstrom, der eine oder mehrere plasma-unterstützt erzeugte organische Verbindungen mit einem Siedepunkt von 15 °C oder höher und gegebenenfalls Ruß enthält, ohne vorheriges Abtrennen gasförmiger Bestandteile in den aus der Erdölquelle entnommenen Rohölstrom oder einen daraus erzeugten Rohölstrom eingespeist, so dass ein modifizierter Rohölstrom gebildet wird, aus dem dann ein Wasserstoff umfassender Gasstrom abgetrennt wird.
Für den aus dem Stoffstrom, der die Vorrichtung zum plasma-unterstützten Erzeugen von einer oder mehreren organischen Verbindungen mit einem Siedepunkt von 15 °C oder höher verlässt, d.h. aus dem Stoffstrom, der eine oder mehrere plasma-unterstützt erzeugte organische Verbindungen mit einem Siedepunkt von 15 °C oder höher und gegebenenfalls Ruß enthält, bzw. aus einem daraus erzeugten Stoffstrom, insbesondere aus dem modifizierten Rohölstrom, abgetrennten Wasserstoff umfassenden Gasstrom bietet sich innerhalb der vorliegenden Erfindung eine Nutzung als Energieträger (insbesondere zur Bereitstellung der für die Erzeugung des Plasmas nötigen elektrischen Energie) und/oder als Plasmagas an. Bevorzugt enthält die erfindungsgemäße Erdölförderanlage daher zusätzlich
eine Vorrichtung zum Erzeugen von elektrischer Energie, die verbunden ist mit den Mitteln zum Abtrennen eines Wasserstoff umfassenden Gasstroms aus dem Stoffstrom, der die Vorrichtung zum plasma-unterstützten Erzeugen von einer oder mehreren organischen Verbindungen mit einem Siedepunkt von 15 °C oder höher verlässt, oder aus einem daraus erzeugten Stoffstrom, insbesondere aus dem modifizierten Rohölstrom, und
Mittel zur Übertragung der erzeugten elektrischen Energie zu den Mitteln zum Erzeugen eines Plasmas, und bevorzugt umfasst das erfindungsgemäße Verfahren zusätzlich die Schritte
Erzeugen von elektrischer Energie mittels eines Wasserstoff umfassenden Gasstroms, der abgetrennt worden ist aus dem Stoffstrom, der die Vorrichtung zum plasma-unterstützten Erzeugen von einer oder mehreren organischen Verbindun- gen mit einem Siedepunkt von 15 °C oder höher verlässt, d.h. aus dem Stoffstrom, der eine oder mehrere plasma-unterstützt erzeugte organische Verbindungen mit einem Siedepunkt von 15 °C oder höher und gegebenenfalls Ruß enthält, oder aus einem daraus erzeugten Stoffstrom, insbesondere aus dem modifizierten Rohölstrom, und
- Benutzen der so erzeugten elektrischen Energie zum Erzeugen eines Plasmas.
Die Mittel zum Erzeugen von elektrischer Energie sind bevorzugt eine Gasturbine oder eine Gas-und Dampf-(GuD)-Turbine.
Bevorzugt ist das Plasma ein edelgasfreies Plasma, und die Mittel zur Erzeugung eines Plasmas sind Mittel zur Erzeugung eines edelgasfreien Plasmas. Die Verwendung eines edelgasfreien Plasmas trägt der Tatsache Rechnung, dass auf einer Erdölförderanlage Betriebsstoffe wie Edelgase, die eigens von außen herangebracht werden müssen, üblicherweise nur in sehr begrenztem Maße oder gar nicht zur Verfügung stehen. Es ist erfindungsgemäß jedoch nicht ausgeschlossen, dass das Plasmagas Spuren von Edelgasen enthält, da diese ja gegebenenfalls Bestandteil des Erdöl-Begleitgases sind. Somit ist es erfindungsgemäß bevorzugt, dass das Plasmagas kein Edelgas enthält, das aus anderen Quellen als dem aufgefangenen aus der Erdölquelle austretendem Erdöl- Begleitgas stammt; und den Mitteln zum Erzeugen des Plasmas kein Edelgas zugeführt wird, das aus anderen Quellen als dem aufgefangenen aus der Erdölquelle austretendem Erdöl-Begleitgas stammt. Bevorzugt umfassen die Mittel zum Erzeugen eines vorzugsweise edelgasfreien Plasmas
Mittel zum Einspeisen eines Methan umfassenden Gasstroms als Plasmagas in den Plasma-Reaktionsraum
und/oder
Mittel zum Einspeisen eines Wasserstoff umfassenden Gasstroms als Plasmagas in den Plasma-Reaktionsraum. Die Mittel zum Einspeisen eines Methan umfassenden Gasstroms als Plasmagas umfassen in einer bevorzugten Variante Mittel zum Einspeisen eines Methan umfassenden Gasstroms aus dem Erdöl-Begleitgas oder aus einem daraus erzeugten Gasstrom. Die Mittel zum Einspeisen eines Wasserstoff umfassenden Gasstroms als Plasmagas umfas- sen bevorzugt Mittel zum Einspeisen eines Wasserstoff umfassenden Gasstroms abgetrennt aus dem Stoffstrom, der die Vorrichtung zum plasma-unterstützten Erzeugen von einer oder mehreren organischen Verbindungen mit einem Siedepunkt von 15 °C oder höher verlässt, oder aus einem daraus erzeugten Stoffstrom, insbesondere aus dem modifizierten Rohölstrom. In dem erfindungsgemäßen Verfahren wird zur Erzeugung des Plasmas bevorzugt ein Methan umfassender Gasstrom und/oder Wasserstoff umfassender Gasstrom als Plasmagas eingesetzt. Der als Plasmagas einzusetzende Methan umfassende Gasstrom ist bevorzugt ein aus dem aus dem Erdöl-Begleitgas oder aus einem daraus erzeugten Gasstrom abgetrennter Methan umfassender Gasstrom. Der als Plasmagas einzuset- zende Wasserstoff umfassende Gasstrom ist bevorzugt ein aus dem Stoffstrom, der die Vorrichtung zum plasma-unterstützten Erzeugen von einer oder mehreren organischen Verbindungen mit einem Siedepunkt von 15 °C oder höher verlässt, d.h. aus dem Stoffstrom, der eine oder mehrere plasma-unterstützt erzeugte organische Verbindungen mit einem Siedepunkt von 15 °C oder höher und gegebenenfalls Ruß enthält, oder aus einem daraus erzeugten Stoffstrom, insbesondere aus dem modifizierten Rohölstrom, abgetrennter Wasserstoff enthaltender Gasstrom.
Die Vorrichtung zum Einspeisen der erzeugten organischen Verbindungen mit einem Siedepunkt von 15 °C oder höher in den aus der Erdölquelle entnommenen Rohölstrom oder einen daraus erzeugten Rohölstrom ist bevorzugt ein Venturiwäscher. Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft die Verwendung einer Vorrichtung zum plasma-unterstützten Erzeugen von einer oder mehreren organischen Verbindungen mit einem Siedepunkt von 15 °C oder höher aus Bestandteilen des aufgefangenen Erdöl- Begleitgases mit einem Siedepunkt unterhalb von 15 °C, wobei diese Vorrichtung Mittel zum Erzeugen eines gequenchten Gasstroms durch Kontaktieren eines plasmabehandel- ten Gasstroms mit einem Quenchfluid umfasst, innerhalb einer Erdölförderanlage zum Erzeugen von einer oder mehreren organischen Verbindungen mit einem Siedepunkt von 15 °C oder höher aus Bestandteilen des aus einer Erdölquelle austretendem und in der Erdölförderanlage aufgefangenen Erdöl-Begleitgases mit einem Siedepunkt unterhalb von 15 °C. Hinsichtlich der Eigenschaften des Plasmas und bevorzugter Ausgestaltungen der Vorrichtung gelten die obigen Ausführungen.
Die erfindungsgemäße Erdölförderanlage ist bevorzugt eine off-shore-Anlage oder on- shore-Anlage mit einem Aufkommen an Erdöl-Begleitgas von 700000 kt/a oder weniger. Je nach Aufkommen an zu verarbeitendem Erdöl-Begleitgas sind auf der Erdölförderanlage eine oder mehrere der erfindungsgemäß zu verwendenden Vorrichtungen (wie oben definiert) vorgesehen. Eine einzelne erfindungsgemäß zu verwendende Vorrichtung ist dazu geeignet, Gasmengen bis zu 20000 kt/a zu verarbeiten, und somit für manche Erdölvorkommen ausreichend. Durch Kombination mehrerer parallel geschalteter erfindungsgemäß zu verwendender Vorrichtungen in einer Erdölförderanlage sind Mengen bis zu 700000 kt/a an Erdöl-Begleitgas verarbeitbar.
Die erfindungsgemäß zu verwendende Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren erlauben bei den typischerweise anfallenden Gasmengen von 10 bis 700000 kt/a einen rentablen Betrieb, da Vorrichtung und Verfahren einen sehr geringen Raumbedarf haben. Erfindungsgemäß lässt sich mittels eines thermischen Plasmas, das örtlich sehr begrenzt ist, die für die Umwandlung von Erdöl-Begleitgas in organische Verbindungen mit einem Siedepunkt von 15 °C oder höher nötige Energie gezielt und mit hoher Effizienz in den Prozess eintragen, d.h. ein hoher Anteil der eingetragenen Energie steht tatsächlich für die gewünschten Reaktionen zur Verfügung. Dank dieser hohen Energieeffizienz, verbunden mit dem relativ geringen Raumbedarf, zeichnen sich die erfindungsgemäß zu verwendende Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren durch eine besonders hohe Produktivität bezogen auf den zur Verfügung stehenden Reaktionsraum aus und sind besonders geeignet, um unter den Bedingungen des begrenzten Platzan- gebots auf einer Erdölförderanlage eingesetzt zu werden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren erläutert. Hierbei zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Erdölförderanlage
Figur 2 eine schematische Teildarstellung einer ersten bevorzugten Ausführungs- form der Erfindung Figur 3 eine schematische Teildarstellung einer Variante der zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
Figur 4 eine schematische Teildarstellung einer weiteren Variante der zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
Figur 5 eine schematische Teildarstellung einer weiteren Variante der zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
Figur 6 ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
Eine erfindungsgemäße Erdölförderanlage gemäß Figur 1 umfasst
eine Vorrichtung 2 zum Entnehmen eines Rohölstroms 2a aus einer Erdölquelle 1 ; eine Vorrichtung 3 zum Auffangen von aus der Erdölquelle 1 austretendem Erdöl- Begleitgas 3a;
eine mit der Vorrichtung 3 zum Auffangen von Erdöl-Begleitgas verbundene Vorrichtung 4 wie oben beschrieben zum Erzeugen von einer oder mehreren organischen Verbindungen 4a mit einem Siedepunkt von 15 °C oder höher aus gasförmigen Bestandteilen des aufgefangenen Erdöl-Begleitgases mit einem Siedepunkt unterhalb von 15 °C,
eine mit der Vorrichtung 4 zum Erzeugen von einer oder mehreren organischen Verbindungen 4a mit einem Siedepunkt von 15 °C oder höher verbundene Vorrichtung 5 zum Einspeisen der erzeugten organischen Verbindungen mit einem Siedepunkt von 15 °C oder höher in den aus der Erdölquelle 1 entnommenen Rohölstrom 2a oder einen daraus erzeugten Rohölstrom, so dass ein modifizierter Rohölstrom 5a gebildet wird, und
eine Vorrichtung 6, z.B. in Form eines Anschlusses der Erdölförderanlage an eine Pipeline oder eine Verladestation, um den Abtransport des modifizierten Rohölstroms zu bewirken.
Bevorzugt sind Mittel 2b vorgesehen, um aus dem Rohölstrom 2a Rohöl 2c zu entnehmen, das gemeinsam mit dem Erdöl-Begleitgas 3a in der Vorrichtung 4 dem Plasma ausgesetzt wird (siehe oben). Gegebenenfalls durchläuft der modifizierte Rohölstrom 5a vor dem Abtransport durch die Vorrichtung 6 Mittel 7 zur Abtrennung gasförmiger Bestandteile, so dass ein modifizierter Rohölstrom 5b gebildet wird, aus dem die genannten gasförmigen Bestandteile abgetrennt worden sind (siehe unten Figuren 3-5). Figur 2 zeigt eine schematische Teildarstellung der ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, bei der die Vorrichtung 4 zum Erzeugen von einer oder mehreren organischen Verbindungen mit einem Siedepunkt von 15 °C oder höher umfasst:
Mittel zum Erzeugen eines Plasmas (in Figur 2 nicht dargestellt);
einen Plasma-Reaktionsraum 41 , in den ein Plasmagas P sowie Erdöl-Begleitgas APG (und gegebenenfalls Rohöl) eingespeist werden;
Mittel 42 um den plasma-behandelten Gasstrom mit einem Quenchfluid Q1 in Kontakt zu bringen, wobei das Quenchfluid ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Rohöl, Erdöl-Begleitgas, Luft und Wasser und so eingedüst wird, das es einen das Plasma umgebenden Hüllstrom bildet und aufgrund der hohen Tempera- turen gegebenenfalls ein Teil des Quenchfluids pyrolysiert wird;
einen weiteren Reaktionsraum 43 in Form einer Auslaufstrecke, um den gequenchten Gasstrom enthaltend einen oder mehrere Kohlenwasserstoffe mit einem Siedepunkt von 15 °C oder höher und gegebenenfalls Ruß über eine definierte mittlere Verweilzeit in einem bestimmten Temperaturbereich zu halten. Im ersten Drittel der Auslaufstrecke und an deren Ende sind Mittel vorgesehen, um den
Gasstrom nochmals mit einem Quenchfluid Q2 bzw. Q3 in Kontakt zu bringen, wobei das Quenchfluid ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Rohöl, Erdöl- Begleitgas, Luft und Wasser.
Figur 3 zeigt eine schematische Teildarstellung einer Variante der zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, bei der die Vorrichtung 4' zum Erzeugen von einer oder mehreren organischen Verbindungen mit einem Siedepunkt von 15 °C oder höher umfasst:
Mittel zum Erzeugen eines Plasmas (in Figur 3 nicht dargestellt);
einen Plasma-Reaktionsraum 41a, in den ein Plasmagas P sowie Erdöl-Begleitgas APG (und gegebenenfalls Rohöl) eingespeist werden; Mittel 42a, um den plasma-behandelten Gasstrom mit einem Quenchfluid Q in Kontakt zu bringen; wobei als Quenchfluid Rohöl oder Erdöl-Begleitgas eingesetzt werden und aufgrund der hohen Temperaturen ein Teil des Quenchfluids pyrolysiert wird;
einen weiteren Reaktionsraum 43a zur Bildung einer oder mehrerer organischer Verbindungen mit einem Siedepunkt von 15 °C oder höher aus im gequenchten Gasstrom enthaltenem Acetylen und/oder Ethylen, wobei der Reaktionsraum 43a so ausgelegt ist, dass die gewünschte mittlere Verweilzeit des Gasstroms eingestellt wird, und über den Reaktionsraum 43a dem Gasstrom durch Kühlung bzw. Beheizung eine konstante Temperatur aufgeprägt wird, wobei im Reaktionsraum 43a gegebenenfalls Mittel vorgesehen sind, um den Gasstrom nochmals mit einem Quenchfluid in Kontakt zu bringen, analog zu der in Figur 2 gezeigten ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
Figur 4 zeigt eine schematische Teildarstellung einer weiteren Variante der zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, bei der die Vorrichtung 4" zum Erzeugen von einer oder mehreren organischen Verbindungen mit einem Siedepunkt von 15 °C oder höher umfasst:
Mittel zum Erzeugen eines Plasmas (in Figur 4 nicht dargestellt);
einen Plasma-Reaktionsraum 41 b, in den ein Plasmagas P sowie Erdöl-Begleitgas APG (und gegebenenfalls Rohöl) eingespeist werden;
Mittel 42b, um den plasma-behandelten Gasstrom mit einem Quenchfluid Q in Kontakt zu bringen; wobei als Quenchfluid Rohöl eingesetzt wird und aufgrund der hohen Temperaturen ein Teil des Quenchfluids pyrolysiert wird;
einen weiteren Reaktionsraum 43b zur Bildung einer oder mehrerer organischer Verbindungen mit einem Siedepunkt von 15 °C oder höher aus im gequenchten Gasstrom enthaltenem Acetylen und/oder Ethylen, wobei der Reaktionsraum 43b in einzelne aufeinander folgende Reaktions-Module gegliedert ist mit jeweils individuell einstellbarer Temperatur und mit Mitteln, um den gequenchten Gasstrom nochmals mit einem Quenchfluid in Kontakt zu bringen. Als Quenchfluid wird Rohöl eingesetzt, wobei aufgrund der hohen Temperaturen ein Teil des Quenchfluids pyrolysiert wird. Die Quenchrate ist für jedes Modul individuell einstellbar. Der Reaktionsraum 43b ist so ausgelegt, dass die gewünschte mittlere Verweilzeit des Gasstroms im Reaktionsraum 43b eingestellt wird, so dass aus dem Acetylen und/oder Ethylen eine oder mehrere organische Verbindungen mit einem Siedepunkt von 15 °C oder höher gebildet werden
In einer bevorzugten Ausführungsform besteht der zweite Reaktionsraum 43b beispielsweise aus 8 bis 10 Modulen mit einer Ausdehnung von jeweils 10 bis 15 cm. Zur Einstellung der Temperatur der einzelnen Module des Reaktionsraums 43b wird entweder ein Wärmeträgermedium oder Kühlwasser benutzt. Beim Betrieb mit Kühlwasser erfolgt im oberen (stromauf gelegenen) Bereich des Reaktionsraums 43b eine relativ starke Abkühlung des Gasstroms, während im unteren (stromab gelegenen) Bereich des Reaktionsraums 43b der Gasstrom nicht signifikant weiter abkühlt. Das Temperaturprofil den Reaktionsraum 43b ist nicht konstant, sondern ändert sich in einem Reaktionsraum 43b von 90 cm Länge lokal signifikant von stromauf sehr heiß bis stromab sehr kalt wie folgt:
Temperatur am Ausgang des Plasma-Reaktionsraums 41 : 10000 °C- 25000 °C
Temperatur nach erstem Quench (10 cm): 1000 °C - 3000 °C
Temperatur nach 1/3 des Reaktionsraums 43b (30 cm): 190 °C - 600 °C
Temperatur nach 2/3 des Reaktionsraums 43b (60 cm): 105 °C -190 °C
Unter Nutzung eines Wärmeträgermediums anstelle von Kühlwasser wird der mittlere Bereich dieses Temperaturprofils zu höheren Temperaturen verschoben:
Temperatur am Ausgang des Plasma-Reaktionsraums 41 : 10000 °C - 25000 °C
Temperatur nach erstem Quench (10 cm): 1000 °C - 3000 °C
Temperatur nach 1/3 des Reaktionsraums 43b (30 cm): 280 °C -900 °C
Temperatur nach 2/3 des Reaktionsraums 43b (60 cm): 197 °C - 470 °C.
Figur 5 zeigt eine schematische Teildarstellung einer weiteren Variante der zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, bei der die Vorrichtung 4"' zum Erzeugen von einer oder mehreren organischen Verbindungen mit einem Siedepunkt von 15 °C oder höher umfasst:
Mittel zum Erzeugen eines Plasmas (in Figur 5 nicht dargestellt); einen Plasma-Reaktionsraum 41 c in den ein Plasmagas P sowie Erdöl-Begleitgas APG eingespeist werden;
Mittel 42c, um den plasma-behandelten Gasstrom mit einem Quenchfluid Q in Kontakt zu bringen; wobei als Quenchfluid Rohöl, Erdöl-Begleitgas oder Wasser in den plasma-behandelten Gasstrom eingespritzt werden. Als Quenchfluid ist hier - neben Rohöl oder Erdöl-Begleitgas - auch Wasser geeignet, das in einer heterogen katalysierten Folge-Reaktion durch Addition an Acetylen zu Acetaldehyd reagiert, das dem Rohöl zugemischt werden kann. Der gequenchte Gasstrom enthält Acetylen und/oder Ethylen;
einen weiteren Reaktionsraum 43c zur Bildung einer oder mehrerer organischer Verbindungen mit einem Siedepunkt von 15 °C oder höher aus Acetylen und/oder Ethylen, in dem ein oder mehrere Katalysatoren in Form eines beheizten oder unbeheizten Festbetts angeordnet sind, wobei der Reaktionsraum 43c so ausgelegt ist, dass die gewünschte mittlere Verweilzeit des Gasstroms eingestellt wird.
Die Vorrichtung 5 zum Einspeisen der erzeugten organischen Verbindungen mit einem Siedepunkt von 15 °C oder höher in den aus der Erdölquelle entnommenen Rohölstrom 2a oder einen daraus erzeugten Rohölstrom, so dass ein modifizierter Rohölstrom 5a gebildet wird, ist in den Ausführungsformen der Figuren 3 bis 5 als Venturi-Wäscher ausgebildet. Von dem modifizierten Rohölstrom 5a werden durch Mittel 7 gasförmige Bestandteile (vorwiegend Wasserstoff und Methan) abgetrennt. Wasserstoff bzw. Methan können als Plasmagas und/oder zur Energieversorgung, insbesondere für die Erzeugung des Plasmas, verwendet werden. Nach Abtrennen der gasförmigen Bestandteile liegt ein modifizierter Rohölstrom 5b vor.
Figur 6 zeigt ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens. Aus einer Erdölquelle austretendes Erdöl-Begleitgas 3a wird in einer Vorrichtung 3b entspannt und auf eine Temperatur im Bereich von 100 °C bis 1200 °C, vorzugsweise von 200 °C bis 1000 °C, besonders bevorzugt von 400 °C bis 700 °C, vorgeheizt.
Der entspannte und vorgeheizte Gasstrom (und gegebenenfalls entsprechend vorgeheiztes Rohöl 2c) wird sodann in eine erfindungsgemäß zu verwendende Vorrichtung 4 zum Erzeugen einer oder mehrerer organischer Verbindungen mit einem Siedepunkt von 15 °C oder höher aus Bestandteilen des aufgefangenen Erdöl-Begleitgases mit einem Siedepunkt unterhalb von 15 °C (wie oben beschrieben) eingeleitet. Bevorzugt handelt es sich bei dieser Vorrichtung um eine der oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen.
Der aus dieser Vorrichtung austretende Stoffstrom umfasst gasförmige Bestandteile (z.B. Wasserstoff und nicht umgesetztes Methan), organische Verbindungen 4a mit einem Siedepunkt von 15 °C oder höher (z.B. Benzen) sowie gegebenenfalls Ruß. Dieser Stoffstrom wird mittels einer Vorrichtung 5 in den aus einer Erdölquelle (nicht dargestellt) entnommenen Rohölstrom 2a eingespeist, so dass ein modifizierter Rohölstrom 5a gebildet wird, von dem im nächsten Schritt durch Mittel 7 ein Wasserstoff umfassender Gasstrom 7a abgetrennt wird. Der hier abgetrennte Gasstrom 7a wird nach Kompression und Anreicherung mit weiterem Erdöl-Begleitgas in einer Vorrichtung 8 einer Gasturbine 9 als Brennstoff zugeführt, die die nötige Energie für die Erzeugung des Plasmas liefert. Als Oxidationsmittel für den Wasserstoff umfassenden Gasstrom wird der Gasturbine 9 Luft zugeführt. Der Abtransport des modifizierten Rohölstroms wird durch eine Vorrichtung 6, z.B. in Form eines Anschlusses der Erdölförderanlage an eine Pipeline oder eine Verladestation, bewirkt.
Sämtliche in Figur 6 angegebene Zahlenwerte für Verfahrensparameter sind nur beispielhaft zu verstehen, hinsichtlich bevorzugter Wertebereiche für die entsprechenden Verfahrensparameter wird auf die obigen Ausführungen verweisen.
Alternativ erfolgt die Abtrennung eines Wasserstoff umfassenden Gasstroms aus dem Stoffstrom, der die Vorrichtung zum plasma-unterstützten Erzeugen von einer oder mehreren organischen Verbindungen mit einem Siedepunkt von 15 °C oder höher ver- lässt, vor dem Einspeisen der erzeugten organischen Verbindungen mit einem Siedepunkt von 15 °C oder höher in den aus der Erdölquelle entnommenen Rohölstrom oder einen daraus erzeugten Rohölstrom.

Claims

Patentansprüche
1. Erdölförderanlage umfassend
eine Vorrichtung (2) zum Entnehmen eines Rohölstroms (2a) aus einer Erdölquelle (1 );
eine Vorrichtung (3) zum Auffangen von aus der Erdölquelle (1 ) austretendem Erdöl-Begleitgas (3a, APG);
mindestens eine mit der Vorrichtung (3) zum Auffangen von Erdöl- Begleitgas (3a, APG) verbundene Vorrichtung (4, 4', 4", 4"') zum plasmaunterstützten Erzeugen von einer oder mehreren organischen Verbindungen (4a) mit einem Siedepunkt von 15 °C oder höher aus Bestandteilen des aufgefangenen Erdöl-Begleitgases mit einem Siedepunkt unterhalb von 15 °C, wobei diese Vorrichtung (4, 4', 4", 4"') Mittel (42, 42a, 42b, 42c) zum Erzeugen eines gequenchten Gasstroms durch Kontaktieren eines plasmabehandelten Gasstroms mit einem Quenchfluid (Q1 , Q) umfasst; eine mit der Vorrichtung (4, 4', 4", 4"') zum plasma-unterstützten Erzeugen von einer oder mehreren organischen Verbindungen (4a) mit einem Siedepunkt von 15 °C oder höher verbundene Vorrichtung (5) zum Einspeisen der erzeugten organischen Verbindungen (4a) mit einem Siedepunkt von 15 °C oder höher in den aus der Erdölquelle (1 ) entnommenen Rohölstrom (2a) oder in einen daraus erzeugten Rohölstrom, so dass ein modifizierter Rohölstrom (5a, 5b) gebildet wird; und
eine Vorrichtung (6), um den Abtransport des modifizierten Rohölstroms (5a, 5b) zu bewirken.
2. Erdölförderanlage nach Anspruch 1 , wobei die Vorrichtung (4, 4', 4", 4"') zum plasma-unterstützten Erzeugen von einer oder mehreren organischen Verbindungen (4a) mit einem Siedepunkt von 15 °C oder höher umfasst
Mittel zum Erzeugen eines Plasmas,
einen Plasma-Reaktionsraum (41 , 41a, 41 b, 41 c), um das Erdöl-Begleitgas (3a, APG), gegebenenfalls gemeinsam mit Rohöl, dem erzeugten Plasma auszusetzen, Mittel (42, 42a, 42b, 42c), um den plasma-behandelten Gasstrom mit einem Quenchfluid (Q1 , Q) in Kontakt zu bringen, so dass ein gequenchter Gasstrom gebildet wird,
gegebenenfalls einen oder mehrere weitere Reaktionsräume (43, 43a, 43b, 43c) zur weiteren Behandlung des gequenchten Gasstroms.
Erdölförderanlage nach Anspruch 2, wobei in der Vorrichtung (4) zum plasmaunterstützten Erzeugen von einer oder mehreren organischen Verbindungen (4a) mit einem Siedepunkt von 15 °C oder höher
die Mittel zum Erzeugen eines Plasmas, der Plasma-Reaktionsraum (41 ) und die Mittel (42) zum Erzeugen eines gequenchten Gasstroms so eingerichtet sind, dass ein gequenchter Gasstrom enthaltend einen oder mehrere Kohlenwasserstoffe mit einem Siedepunkt von 15 °C oder höher und gegebenenfalls Ruß gebildet wird.
Erdölförderanlage nach Anspruch 2, wobei in der Vorrichtung (4', 4", 4"') zum plasma-unterstützten Erzeugen von einer oder mehreren organischen Verbindungen (4a) mit einem Siedepunkt von 15 °C oder höher
die Mittel zum Erzeugen eines Plasmas, der Plasma-Reaktionsraum (41a, 41 b, 41 c) und die Mittel (42a, 42b, 42c) zum Erzeugen eines gequenchten Gasstroms so eingerichtet sind, dass ein gequenchter Gasstrom enthaltend Acetylen und/oder Ethylen gebildet wird, und
ein weiterer Reaktionsraum (43a, 43b, 43c) zur Bildung einer oder mehrerer organischer Verbindungen (4a) mit einem Siedepunkt von 15 °C oder höher und gegebenenfalls Ruß aus in dem gequenchten Gasstrom enthaltenem Acetylen und/oder Ethylen vorgesehen ist.
Erdölförderanlage nach Anspruch 4,
in dem weiteren Reaktionsraum ein oder mehrere Katalysatoren zur Bildung einer oder mehrerer organischer Verbindungen mit einem Siedepunkt von 15 °C oder höher aus in dem gequenchten Gasstrom enthaltenem Acetylen und/oder Ethylen angeordnet sind. Erdölförderanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, zusätzlich umfassend:
Mittel (7) zum Abtrennen eines Wasserstoff umfassenden Gasstroms (7a) aus dem Stoffstrom, der die Vorrichtung (4, 4', 4", 4"') zum plasmaunterstützten Erzeugen von einer oder mehreren organischen Verbindungen (4a) mit einem Siedepunkt von 15 °C oder höher verlässt, oder aus einem daraus erzeugten Stoffstrom (5a),
eine Vorrichtung (9) zum Erzeugen von elektrischer Energie, die verbunden ist mit den Mitteln (7) zum Abtrennen eines Wasserstoff umfassenden Gasstroms (7a) aus dem Stoffstrom, der die Vorrichtung (4, 4', 4", 4"') zum plasma-unterstützten Erzeugen von einer oder mehreren organischen Verbindungen (4a) mit einem Siedepunkt von 15 °C oder höher verlässt, oder aus einem daraus erzeugten Stoffstrom (5a), und
Mittel zur Übertragung der erzeugten elektrischen Energie zu den Mitteln zum Erzeugen eines Plasmas.
Erdölförderanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Mittel zum Erzeugen eines Plasmas umfassen
Mittel zum Einspeisen eines Methan umfassenden Gasstroms aus dem Erdöl-Begleitgas (3a, APG) oder aus einem daraus erzeugten Gasstrom als Plasmagas (P)
und/oder
Mittel zum Einspeisen eines Wasserstoff umfassenden Gasstroms (7a) abgetrennt aus dem Stoffstrom, der die Vorrichtung (4, 4', 4", 4"') zum plasmaunterstützten Erzeugen von einer oder mehreren organischen Verbindungen (4a) mit einem Siedepunkt von 15 °C oder höher verlässt, oder aus einem daraus erzeugten Stoffstrom (5a), als Plasmagas (P).
Verfahren zum Erzeugen eines modifizierten Rohölstroms innerhalb einer Erdölförderanlage, vorzugsweise in einer Erdölförderanlage gemäß den Ansprüchen 1 bis 7, umfassend die Schritte
Entnehmen eines Rohölstroms (2a) aus einer Erdölquelle (1 );
Auffangen von aus der Erdölquelle (1 ) austretendem Erdöl-Begleitgas (3a, APG); plasmaunterstütztes Erzeugen von einer oder mehreren organischen Verbindungen (4a) mit einem Siedepunkt von 15 °C oder höher aus Bestandteilen des aufgefangenen Erdöl-Begleitgases (3a, APG) mit einem Siedepunkt unterhalb von 15 °C, wobei durch Kontaktieren eines plasmabehandelten Gasstroms mit einem Quenchfluid (Q1 , Q) ein gequenchter Gasstrom erzeugt wird;
Einspeisen der erzeugten organischen Verbindungen (4a) mit einem Siedepunkt von 15 °C oder höher in den aus der Erdölquelle (1 ) entnommenen Rohölstrom (2a) oder in einen daraus erzeugten Rohölstrom, so dass ein modifizierter Rohölstrom (5a) gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei zum plasmaunterstützten Erzeugen von7 einer oder mehreren organischen Verbindungen mit einem Siedepunkt von 15 °C oder höher
ein Plasma erzeugt wird,
das Erdöl-Begleitgas (3a, APG), gegebenenfalls gemeinsam mit Rohöl, dem erzeugten Plasma ausgesetzt wird,
der plasma-behandelte Gasstrom mit einem Quenchfluid (Q1 , Q) in Kontakt gebracht wird, so dass ein gequenchter Gasstrom gebildet wird, und der gequenchte Gasstrom gegebenenfalls weiterbehandelt wird. 10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei
in einer solchen Weise ein Plasma erzeugt wird, das Erdöl-Begleitgas (3a, APG) dem erzeugten Plasma ausgesetzt wird und der plasma-behandelte Gasstrom mit einem Quenchfluid (Q1 ) in Kontakt gebracht wird, dass ein gequenchter Gasstrom enthaltend einen oder mehrere Kohlenwasserstoffe mit einem Siedepunkt von 15 °C oder höher und gegebenenfalls Ruß gebildet wird.
1 1. Verfahren nach Anspruch 9, wobei
in einer solchen Weise ein Plasma erzeugt wird, das Erdöl-Begleitgas (3a, APG) dem erzeugten Plasma ausgesetzt wird und der plasma-behandelte Gasstrom mit einem Quenchfluid (Q) in Kontakt gebracht wird, dass ein gequenchter Gasstrom enthaltend Acetylen und/oder Ethylen gebildet wird, und in einem weiteren Schritt aus in dem gequenchten Gasstrom enthaltenem Acetylen und/oder Ethylen eine oder mehrere organische Verbindun- gen (4a) mit einem Siedepunkt von 15 °C oder höher und gegebenenfalls
Ruß gebildet werden.
Verfahren nach Anspruch 1 1 , wobei
aus in dem gequenchten Gasstrom enthaltenem Acetylen und/oder Ethylen in Gegenwart eines oder mehrerer Katalysatoren eine oder mehrere organische Verbindungen mit einem Siedepunkt von 15 °C oder höher gebildet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, wobei das Quenchfluid (Q1 , Q) ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Luft, Erdöl-Begleitgas, Wasser und Roh-Öl und Mischungen daraus.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, zusätzlich umfassend den Schritt
Abtrennen eines Wasserstoff umfassenden Gasstroms (7a) aus dem Stoffstrom, der eine oder mehrere plasma-unterstützt erzeugte organische Verbindungen (4a) mit einem Siedepunkt von 15 °C oder höher enthält, oder aus einem daraus erzeugten Stoffstrom (5a), und
Erzeugen von elektrischer Energie mittels des abgetrennten Wasserstoff umfassenden Gasstroms (7a), und
Benutzen der so erzeugten elektrischen Energie zum Erzeugen eines Plasmas.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 14, wobei
ein Methan umfassender Gasstrom aus dem Erdöl-Begleitgas (3a, APG) oder aus einem daraus erzeugten Gasstrom abgetrennt und als Plasmagas (P) eingesetzt wird
und/oder
ein Wasserstoff umfassender Gasstrom (7a) aus dem Stoffstrom, der eine oder mehrere plasma-unterstützt erzeugte organische Verbindungen (4a) mit einem Siedepunkt von 15 °C oder höher enthält, oder aus einem daraus erzeugten Stoffstrom (5a) abgetrennt und als Plasmagas (P) eingesetzt wird.
Verwendung einer Vorrichtung (4, 4', 4", 4"')
zum plasma-unterstützten Erzeugen von einer oder mehreren organischen Verbindungen (4a) mit einem Siedepunkt von 15 °C oder höher aus Bestandteilen des aufgefangenen Erdöl-Begleitgases (3a, APG) mit einem Siedepunkt unterhalb von 15 °C, wobei diese Vorrichtung Mittel (42, 42a, 42b, 42c) zum Erzeugen eines gequenchten Gasstroms durch Kontaktieren eines plasmabehandelten Gasstroms mit einem Quenchfluid (Q1 , Q) umfasst, innerhalb einer Erdölförderanlage zum Erzeugen von einer oder mehreren organischen Verbindungen (4a) mit einem Siedepunkt von 15 °C oder höher aus Bestandteilen des aus einer Erdölquelle (1 ) austretendem und in der Erdölförderanlage aufgefangenen Erdöl-Begleitgases (3a, APG) mit einem Siedepunkt unterhalb von 15 C.
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