AT102801B - Verfahren und Vorrichtung zur Umwandlung schwerer Kohlenwasserstoffe in leichte. - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Umwandlung schwerer Kohlenwasserstoffe in leichte.

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AT102801B
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Adolphe Antoine Francoi Seigle
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Adolphe Antoine Francoi Seigle
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  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)

Description


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   Die vorliegende Erfindung betrifft die Behandlung von rohen flüssigen oder   verflüssigbaren Kohlen-   wasserstoffen oder von   Rückständen   solcher, wie z. B. Paraffinen, Naphthalinen, Kolophonium, Roh- 
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   ändern   beim Betrieb von Verbrennungsmotoren verwendet werden. 



   Bei den bekannten Aufspaltverfahren unterwirft man die zu behandelnden Kohlenwasserstoffe einer starken Uberhitzung mit oder ohne Verwendung von   Metallspäne   und erreicht hiedurch den Zerfall eines grossen Teiles der Kohlenwasserstoffe in Kohlenstoff und Wasserstoff, wobei sich grosse Mengen Koks oder Russ in den Retorten oder Kesseln und Leitungen abscheiden. Sehr häufig wird diese Operation unter mehr oder minder hohen Drucken vorgenommen, was sehr gefährlich ist. weil die   Kohlenwasger-   
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 und explosiv sind. 



   Das Wesen der Erfindung besteht darin, dass die Verdampfungsprodnkte einer allmählichen und methodischen   fberhitzung   unterworfen werden, während welcher sie dem natÜrlichen Auftrieb folgend, in einer Leitung mit   Prullflächen aufsteigen,   die den Katalysator enthält. Das aus der hiebei sich einstellenden Depolymerisation herrührende Gemisch von Dämpfen und Gasen wird sodann der gleich- 
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 vorbestimmten Drucken und unter neuerlicher katalytischer Einwirkung von Metallspänen. Die nach dieser Periode des fraktionierten Druckabfalles und der   Abkühlung zurückbleibenden   Dämpfe werden in einem gewöhnlichen Kondensator mit Luft-oder Wasserkühlung geleitet. 



   Da die Gase und Dämpfe während der   Uberhitzungsperiode   infolge des natürlichen Auftriebs aufsteigen, so vermeidet man   Explosions-und Feuersgefahr, sowie   jede   Gefahr des Entweichensvon   heisser   Flüssigkeit.   Ausserdem wird nicht nur das Ausgangsöl in eine Reihe von leichten   Kohlenwasser-   stoffen zerlegt, sondern auch infolge der verlängerten   katalytisehen   Einwirkung der Metallspäne unter den oben angegebenen   Umständen   eine Depolymerisation der leichten Kohlenwasserstoffe in noch leichtere erreicht. Es gibt in der Tat im Gegensatz zur Dissoziation einen Depolymerisationsvorgang, ohne dass beim normalen Verlauf desselben Kohlenstoff abgeschieden würde, wie dies beim Aufspalten eintritt. 



   Die Verwendung von siedendem Wasser als Kühlmittel. hat eine augenblickliche Wärmeaufnahme zur Folge, die im Verein mit der erneuten katalytischen Einwirkung der Metallspäne nicht eine einfache Kondensation der Dämpfe herbeiführt, wie hei den bekannten Verfahren, sondern mehr oder minder weitgehende molekulare Umlagerung, deren   Ergebnis das schliesslich   erhaltene neue Gemenge von Kohlenwasserstoffen ist. 



   Die Erfindung hat ferner eine Anlage zur Durchführung des vorstehend angedeuteten Verfahrens   zum   Gegenstand, welche im wesentlichen darin besteht, dass in jeder der stehenden   Überhitzungsretorten   für die Ausgangskohlenwasserstoffe die Leitung mit Prallflächen für den Durchgang von Kohlenwasser- 
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  Windungen abwechselnd im entgegengesetzten Sinne laufen. 



   Im folgenden ist eine beispielsweise Ausführungsform des Verfahrens und der Anlage beschrieben ; die Zeichnungen zeigen ein Ausführungsbeispiel der Anlage : Fig. 1 ist eine Ansicht des vollständigen Apparates, Fig. 2 ist eine Seitenansicht und Fig. 3 eine Draufsicht hiezu, Fig. 4 ist ein senkrechter Schnitt durch die Retorte, Fig. 5 ist eine schaubildliche Ansicht eines Teiles dieser Retorte, Fig. 6 ist ein Schnitt nach der Linie   L--A   der Fig. 4. 



   Die erste Reihe der zur Verwendung gelangenden Apparate und ihrer   Zubehörteile   ist mit 1-7 bezeichnet.   j ! bezeichnet   den Behälter für den unter Druck stehenden Brennstoff. Von letzterem geht ein biegsames Rohr 2 zu dem   Brenner 3. Mit 4-   ist das Heizrohr bezei   lmet   und mit 5 die   Wärmeaustausch-   vorrichtungen. 6 bezeichnet eine Turbine zum Absaugen der verbrannten Gase. Das Abführrohr für die verbrannten Gase ist mit 7 bezeichnet. Aus den Figuren erkennt man den Verlauf des Brennstoffes und der Verbrennungsgase, sowie ausserdem, dass   die gro sstmogliche undrationelleWärmeausnutxung zunächst   in dem   Heizrohr und schliesslich   in den   Wärmeaustauschvorrichtungen   erhalten wird. 



   Die zweite Reihe der Apparate ist mit A, B, 0, D, D'bezeichnet. Diese verschiedenen Hauptorgane dienen zur Erzielung des   Arbeitskreislaufes   für die Destillation und Spaltung. Hievon dient der Apparat A zur Zuführung des Masuts oder des Rohpetroleums. B ist die primäre Heizschlange für den Masut, C die Retorte, D der erste und D'der zweite Dephlegmator. Die genannten Apparate sind mit Entleerungshähnen d, d' verschen. 
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 sichert die Erzielung des Arbeitskreislaufes von dem einen bis zum andern Ende, sowie eine schnelle und   natürliche   Zirkulation der Kohlenwasserstoffe bei einem schwachen Druck, wobei die Kohlenwasserstoffe zunächst flüssig und darauf gasförmig sind. 
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 Apparate dienen zur Erhitzung des Wassers und zur Zirkulation bis zu den Kühlern.

   Mit F ist der   Kon-   densationsbehälter für die Kohlenwasserstoffe und für die primäre Erwärmung des Wassers bezeichnet. 



  G bezeichnet die sekundäre Heizschlange für das Wasser, das hier bis auf   1000 erhitzt   wird.   H und H'   sind   Zir1nùationspumpen   für die Emporhebung des Wassers. I,   1',   I" und I''' sind die Leitungen für das Wasser. Der erzeugte Dampf kann durch die Leitungen J, J',   J"entweichen. Mit K und X'sind   Schmutzventile bezeichnet, während die Wasserstandsrohre an den Dephlegmatoren mit N und   JV'   bezeichnet sind. 



   Zur Erleichterung des Verständnisses des   thermoehemisehen Arbeitskreislaufes   ist es notwendig, einige dieser Apparate näher zu beschreiben. Diese Apparate sind einerseits die Retorte und anderseits   die'beiden Dephlegmatoren,   die gleichartig ausgebildet sind. 



   Es ist zunächst zu erkennen, dass das Heizrohr a eine intensive Erhitzung der Retorte an ihrem oberen Ende gewährleistet (die Heizflamme wird von oben nach unten in das mittlere Rohr. 3 und 4 der   Fig. l gedrückt). Ausserdem   wird   eine vollständige Ausnutzung   der strahlenden Wärme dadurch gesichert, dass die Flamme von den zu destillierenden oder zu spaltenden Dämpfen nur durch die sehr dünne metallische Wand getrennt ist, welche dieses zentrale Heizrohr bildet. Ausserdem wird die Flamme an mehreren Punkten des Heizrohres mit kalter oder mit angewärmter Luft gespeist, wodurch eine vollständige Verbrennung des zerstäubten Brennstoffes erreicht wird, wobei gleichzeitig die Ablagerung von Kohle an der Wandung vollständig vermieden wird. 



     Die erwähnte Zuführung   der Luft kann auf zweierlei Art erfolgen, je nachdem man kalte oder warme   Luft zuführen   will. Zur Einführung von kalter Luft ordnet man Hohlzapfen b (Fig. 4 und 6) an, die mit Gegenmuttern versehen sind. Letztere bewirken eine luftdichte Verbindung der Zapfen an der Retorte und lassen lediglich die Luft durch die in der Mitte des Hohlzapfens vorhandene Bohrung eintreten. Zur Einführung von warmer Luft ordnet man Rohre b'längs des Heizrohres derart an, dass die Luft, welche an dem oberen Teil der Retorte eintritt, in die   einzelnen ringförmigen Ausnehmungen/,/"   
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 worden ist. 



   Das Innere der Retorte wird durch wagrechte Scheiben unterteilt. Letztere verlaufen parallel zueinander (Fig. 4 und 5) und sind an dem Heizrohr a   angeschweisst.   Die praktische Bedeutung einer derartigen Retorte beruht nicht nur darin, dass ihr Heizrohr eine intensive Erhitzung zulässt, sondern dass auch eine Zirkulation der Kohlenwasserstoffdämpfe in aufsteigender Richtung und in der Umfangsrichtung in einer jeden der übereinanderliegenden Einzelretorten eintritt. Beim   Ausführungsbeispiel   sind in den Fig. 4, 5 und 6 zwölf derartige   Einzelletorten   vorhanden. 



   Die   flüssigen   oder verflüssigbaren Kohlenwasserstoffe, die der Destillation ausgesetzt werden sollen, treten in die untere Teilretorte ein. Der   Behälter   A (Fig. 1) wird zweckmässig so angeordnet, dass er ein konstantes Niveau aufrecht erhält, welches nicht das Niveau   p'übersehreitet, welch   letzteres gewissermassen die obere Wand der unteren Teilretorte bildet. Die Temperatur wird so geregelt, dass die Verdampfung an dieser Stelle ausreichend ist. Die Kohlenwasserstoffdämpfe durchströmen die Ab- 
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 ist teilweise in   Fig. o angedeutet. Man   erkennt biebei. dass die   D1impfr,   welche beispielsweise von der Platte pS kommen, auf die Platte p6 auftreffen und durch diese mittels der Bohrung os hindurchgehen. 



  An dieser Stelle ist eine senkrechte Scheidewand zwischen den aufeinanderfolgenden Platten vorhanden. 



  Diese Scheidewand zwingt die Dämpfe zur Zirkulation um das Heizrohr und zum Entweichen durch das Loch   07.   Hiebei nimmt die Temperatur der Dämpfe ständig zu und erreicht am oberen Ende der Retorte ungefähr   6000 C.   Zum   Schutz ges : en Wärmeverluste   ist die Retorte mit einem Isoliermantel versehen. 



   Die Kohlenwasserstoffdämpfe werden bei der Erhitzung keinem höheren Druck als 15 oder 20 mm Wassersäule ausgesetzt. Vom unteren Teil der Retorte   emporgehend   erfahren sie eine fortschreitende 
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   Die Dephlegmatoren D,   D'   (Fig. 1, 2 und   3)   haben die Form eines   umgekehrten   Kegelstumpfes und sind mit einem konzentrisch angeordneten Mantel umgeben. In dem so gebildeten Hohlraum wird zweckmässig Wasser eingeführt, welches vorzugsweise vorher bis zur Siedetemperatur durch die von den Verbrennungsgasen abgegebene Wärme erhitzt wird. Das innere wird so ausgebildet, dass man leicht Platten anbringen kann, auf die als Katalysatoren dienende Metallspäne od. dgl. gelegt werden können, um die bereits in der Retorte begonnene Katalyse zu vervollständigen.

   Die Kohlenwasserstoffdämpfe, welche aus der Retorte mit hoher Temperatur austreten, erleiden   zunächst   in dem ersten Dephlegmator und darauf in dem zweiten Dephlegmator zwei   aufeinanderfolgende plötzlich eintretende.   aber unvollständige   Abkühlungen   infolge der schnellen Wärmeabsorption durch das verdampfende Wasser. Das Wasser wird in den Dephlegmator auf einer bestimmten und regelbaren Temperatur mittels der   Rohre V   und   1" gehalten, welche   mit einem Hahn versehen sind. Letzterer wird auf Wunsch geöffnet oder geschlossen, derart, dass man einen Dampfdruck erhält, welcher der gewünschten Temperatur entspricht, die für den ersten Dephlegmator ungefähr 250 -300 C und für den zweiten   ungefähr     120 -130  C ist.   



   Man fiigt dem Speisewasser des ersten Dephlegmators eine mehr oder weniger grosse Menge von   Kalziumchlorid   oder eines andern Salzes zu, wobei durch die bewirkte Siedepunkterhöhung die Notwendigkeit der Aufrechterhaltung eines hohen Dampfdruckes in dem äusseren Behälter vermieden wird, um die erwähnte Temperatur von   250 -300  C   zu erhalten. 



   Das Speisewasser für die Dephlegmatoren wird vorher in der Heizschlange   cl   oder einer andern   Wärmeaustauschvorrichtung erhitzt,   so dass die konstante Speisung der äusseren Behälter mit fast kochendem Wasser gewährleistet ist. Dieses Wasser wird darauf dem zweiten Dephlegmator D'mittels der Pumpe 11 durch die   Leitung I, l'gefuhrt   und darauf von diesem durch die Pumpe   77'abgesaugt.   



   Die Arbeitsweise ist folgende : Der Behälter A dient nur dazu, ein konstantes Niveau in der Retorte nach dem Prinzip der kommunizierenden Röhren aufrecht zu erhalten. Die Kohlenwasserstoffe, die aus diesem Behälter austreten, gelangen in die   Heizschlange B,   woselbst sie eine vorläufige Erwärmung bis zu ungefähr 200  C erleiden. Die erzeugten Dämpfe   steigen   in den übereinander angeordneten Teilretorte empor, wie dies bereits oben erwähnt wurde und indem sie über die Metallspäne aus Kupfer, Eisen, Aluminium, Nickel od. dgl. streichen, tritt die gewünschte Spaltung ein. 



   Die   Dämpfe   treten aus der Retorte mit einer Temperatur zwischen   5500 und 6500 C aus, um   in den ersten Dephlegmator   f)   zu gelangen, welcher auf einer   Temperatm von 2500-3000   C gehalten wird. 
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 scharfe Expansion. Die schwereren Kohlenwasserstoffe kondensieren sich und werden darauf direkt zu dem Behälter   A   mittels des Rohres T   zurückgeführt,   um von neuem den Kreislauf auszuführen. 



  Die Temperatur von 250 -300 C, welche in dem ersten Dephlegmator aufrecht erhalten wird,   ermöglicht   ferner infolge des Vorhandenseins der Metallspäne die Vollendung der katalytischen Reaktionen, die in der Retorte stattfinden. Diese Reaktionen werden hier durch die Expansion und plötzliche Abkühlung der Kohlenwasserstoffdämpfe eheichtert, wodurch ein neues Zerreissen des chemischen Gleichgewichts eintritt. 



   Die Kohlenwasserstoffdämpfe, die aus dem ersten Dephlegmator mit einer Temperatur von annähernd 280  C austreten. erleiden eine neue Expansion und eine neue plötzliche Abkühlung in dem zweiten Dephlegmator, in dessen Inneren eine Temperatur von annähernd   80  C herrseht,   und woselbst sich dieselben Erscheinungen, jedoch in minderem Masse wiederholen. 



   Die kondensierbaren Dämpfe, die auf den Boden dieses zweiten Dephlegmators fallen, werden gesammelt, um nach Bedarf ausgenutzt oder rektifiziert zu werden, da sie nur die verhältnismässig leichten Produkte, wie beispielsweise die leichten Öle des Kerosens od. dgl. enthalten. Die noch nicht kondensierten Kohlenwasserstoffdämpfe werden in eine   Kühlschlange T ? geführt,   wo sie sieh kondensieren und die sehr leichten und flüchtigen Produkte bilden. 



   Die bei der gewöhnlichen Temperatur unkondensierbaren Gase werden aus dem Kühler E entfernt. 



  Dieselben enthalten noch sehr flüchtige Kohlenwasserstoffe, die beispielsweise in der Parfümerie oder Pharmazie, sowie zur Fabrikation von Firnis verwendet werden können. 



   Das Metallgestell, welches die einzelnen Apparate trägt, ermöglicht einen leichten Zutritt zur Retorte und den Dephlegmatoren. Das Gestell weist einen ausschwingbaren Träger X mit einem Roll- 
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   Statt dass man die Kohlenwasserstoffe im flüssigen Zustand in den unteren Teil der Retorten einführt, kann man sie auch vorher in einem Behälter verdampfen und erst die Dämpfe in die Retorte ein-   führen.   



   PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Umwandlung von schweren Kohlenwasserstoffen in leichte, sehr leicht ent-   zündliche,   das eine Periode der Verdampfung bei einem dem   Atmosphärendruck   nahekommenden Druck unter Verwendung der katalytischen Wirkung von Metallspänen und eine Periode der fraktionierten   DepHegmation umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass   die in der Verdampfungsperiode erzeugten Dämpfe 
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 Dephlegmation durch siedendes Wasser bei verschiedenen, bestimmten Drücken unter neuerlicher katalytiseher Einwirkung von Metallspänen unterzogen werden, und die nach dieser Periode verbleibenden Dämpfe der üblichen Kondensation zugeführt werden.

   
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 stehenden Retorten mit innerem Heizrohr, dadurch gekennzeichnet, dass der Weg für die aufwärtssteigenden Dämpfe aus einer Anzahl von zur Achse des Heizrohres senkrechten, kreisförmigen Kanälen besteht, die untereinander in Verbindung stehen und Scheidewände besitzen, die Gase und Dämpfe zur Änderung der Bewegungsrichtung zwingen.

Claims (1)

  1. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die kreisförmigen Kanäle durch gelochte Metallplatten gebildet werden, die am Heizrohr befestigt und in dem Ringraum zwischen diesem und der Aussenwand angeordnet sind und die zur Aufnahme der Metallspäne für die Behandlung der Kohlenwasserstoffe bestimmt sind.
    4. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass entlang der Retorte gelochte Pfropfen für die Einführung kalter Luft in die Feuerung angeordnet sind.
    5. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass kleine gegen die Aussenluft offene Kanäle vom Oberteil der Retorte in das innere Heizrohr führen und stellenweise in dasselbe ausmünden.
    6. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dephlegmationsvorriehtungen übereinander angeordnet sind und die unterste derselben über der Retorte liegt.
    7. Vorrichtung nach Anspruch fi, dadurch gekennzeichnet, dass in jeder Dephlegmationsvor- richtung der Raum, durch welchen das aus der Retorte kommende Gemisch von Gasen und Dämpfen strömt, mit aushebbaren Platten ausgestattet ist. auf welchen Metallspäne angeordnet sind.
AT102801D 1921-12-22 1922-12-19 Verfahren und Vorrichtung zur Umwandlung schwerer Kohlenwasserstoffe in leichte. AT102801B (de)

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