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Verfahren zur Herstellung eines kollleartigen Brennstoifes beim Kracken von Kohlen- wasserstoffen.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines kohleartigen Brennstoffes aus dem beim Kracken von Kohlenwasserstoffen unter Zusatz von mineralischen Stoffen verbleibenden flüssigen Rückstand.
Bei der üblichen Destillation von Kohlenwasserstoffen (Mineralöl) zwecks Erzeugung von
Benzin werden als Rückstandsprodukte Heizöl. Koks und Abgase gebildet. Die Mengen dieser Rückstandsprodukte hängen von den angewendeten Temperaturen und Drucken und der
Intensität des angewendeten Krackverfahrens ab. Gegen die Erzeugung von Heizöl und Koks erheben sich nicht nur wirtschaftliche Bedenken wegen des niedrigen Verkaufswertes dieser Produkte, sondern die Bildung des letzteren tritt auch erst bei einer so hohen Temperatur ein, die die Lebensdauer der hiezu verwendeten Apparatur herabsetzt, und bei gleichzeitiger
Anwendung eines hohen Druckes kann das Verfahren ausserdem auch noch gefährlich werden.
Es wurden bereits verschiedene Verfahren vorgeschlagen, um das Auftreten von Heizöl als Endprodukt des Krackverfahrens zu vermeiden ; ein bekanntes Verfahren besteht z. B. darin, dieses Heizöl unter Atmosphärendruck zu destillieren, wobei ein leicht umwandelbares Destillationsprodukt als Hauptprodukt und ein harter Retortenkoks als Nebenprodukt anfällt. Ein solches Verfahren erfordert allerdings die Behandlung verhältnismässig grosser Ölmengen in Retortenbatterien. was wieder relativ grosse Betriebs-, Erhaltungs-und Anlagekosten verursacht. Nach einem andern vorgeschlagenen Verfahren wird pechartiger Kohlenstoff gewonnen, der infolge eines Gehaltes an flüssigem Ölrückstand feucht ist.
Auch gegen dieses Verfahren lässt sich der Einwand erheben, dass man grosse Mengen eines Stoffes mit grossem Platzl) edarf mitzuverarbeiten hat, ferner dass es unwirtschaftlich ist, weil der Gehalt an Öl den niederen Verkaufswert bekommt wie der pechförmige Kohlenstoff selbst und schliesslich auch noch, dass dieses Produkt nicht in vollkommen trockenem Pulverzustand übergeführt werden kann, der für den modernen Feuerungsbetrieb mit Einblasung erstrebenswert ist.
Nach einem bekannten Verfahren werden ölhaltige, beim Kracken gebildete Kohlenstoffreaktionsprodukte, die mit den dem Rohöl als Adsorptionsmittel beigegebenen mineralischen Zusatzstoffen, z. B. hydraulischem Kalk, vermengt sind, aus dem krackenden Öl abgezogen und durch Entfernung eines Teiles der flüchtigen Bestandteile in einem Verdampfer in ein feuchtes Rückstandsprodukt übergeführt. Gemäss der Erfindung wird dieser Rückstand einer weiteren Behandlung unterworfen, indem er vorerst unter Druck eine Zeit hindurch erhitzt wird, die ein Kracken im wesentlichen nicht herbeiführt.
Die Vermeidung des Krackens hat den Zweck, ein schliessliches Absetzen der Zusatzstoffe und der Kohlenstoffreaktionsprodukte aus dem Öl zu verhindern, und es wird so eine kolloidale Suspension der Zusatzstoffe und der Kohlenstoffreaktionsprodukte im Öl erhalten. Hierauf wird zwecks Verdampfens der restlichen flüchtigen Bestandteile der Druck herabgesetzt. Das hiebei erhaltene flüssige Rückstandsprodukt wird schliesslich vor seiner Abkühlung aus der Apparatur abgezogen und verfestigt sich nun zu einem harten, trockenen, leicht brechbaren Produkt von gleichmässiger Zusammensetzung, das ähnliche Eigen-
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Auf der Zeichnung ist 1 ein Krackkessel der bekannten Art. aus dem eine hohe Ausheute von Benzin und gleichzeitig ein etwas aufgespaltenger, primärer Rückstand erhalten werden kann und der für die Zwecke der geschilderten Umwandlung hervorragend geeignet ist. Dieser Kessel besteht aus einem liegenden Walzenkessel 2, der auf der Unterseite einen vorderen und rückwärtigen Stutzen 3 bzw. 4 besitzt. Die letzteren münden von oben in eine
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bunden sind, so dass eine Reihe freier Verbindungskanäle entsteht, die von dem das Material zuführenden Kessel : 2 gespeist werden.
Der Kessel list mit einem Flüssigkeitsstandanzeiger 8, Sicherheitsventilen 9 und 10 sowie einem Treibflügel 11 versehen. Der letztere ist im rückwärtigen Stutzen 4 an einer durch die Stopfbüchse 13 geführten und von einem Motor 14 angetriebenen Welle 12 angebracht. Der Kessel liegt über der Feuerung 15, die mit jedem beliebigen Brennstoff geheizt werden kann. Die Brenner 16 und 16'zeigen beispielsweise eine für Gas-oder Ölfeuerung geeignete Ausführung. Die Abgase der Feuerung 15 ziehen durch den Fuchs 17 und die Esse 18 ins Freie ab.
Die Dampfleitung 19 führt zum Rückflussturm 20, der ausserdem eine freie Verbindung mit dem Kessel 1 in der Rückflussleitung 21 besitzt. Wenn Krackverhältnisse im Kessel 1 hergestellt sind und damit der Übertritt von Benzin durch die Dampfleitung 19 begonnen hat, wird die sekundäre Speisung des Systems vom Mischbehälter 22 durch die Hoehdruekpllmpe 23 bewirkt, welche zwischen die mit Regelventil 24' verschene Saugleitung 24 und die Druckleitung 25 eingeschaltet ist, welch letztere mit einem Absperrventil 25'versehen ist und zum oberen Ende des Rückf1ussturms 20 führt. Gleichzeitig wird eine bestimmte Menge Adsorptions-
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System eingeführt.
Ferner wird auch noch gleichzeitig eine nicht unbeträchtliche Menge etwas aufgespaltenen Materials von dem zwangsläufig kreisenden Kesselinhalt ständig durch die
Ventile 27, 27', 27" zu regelnde Leitung 26', in der noch ein selbsttätiges oder ein von
Hand zu betätigendes Entlastungsventil 28 sitzt, in den Niederdruckdampfabscheider 29 ab- gelassen. Aus diesem entweicht der darin abgeschiedene Rückflussdampf durch die Leitung 30 zu einer im weiteren zu beschreibenden Verwendung. In besonderen Fällen ist ein Ablassen des Kesselinhaltes durch die Leitung 31, die durch das Absperrventil 31' beaufsichtigt werden kann, in den Kühler 32 für besondere Fälle möglich.
Der zuerst anfallende Rückstand im Niederdruckdampfabscheider 29 (oder ein natürliches Produkt ähnlicher Zusammensetzung) fliesst durch das Abschlussventil 33 und durch die Leitungen 34 und 26, durch das Absperrventil 35 in das Druckausgleichsgefäss 36, das mit Probierhähnen 37, 371, 379 ausgestattet ist.
Der heisse, reduzierte Rückstand wird dann von der Druckpumpe 38 durch die Leitung 39 mit Regelventil 39' (wobei Vorsorge für den Gebrauch einer geregelten Menge von überhitztem Dampf getroffen ist, die durch die vom Ventil 401 überwachte Leitung 40 eingeführt wird) der sekundären Heizschlange 41'zugeführt, die in einer Feuerung 42 angeordnet ist, die auf beliebige Weise beheizt werden kann ; die Brenner 43 und 43' zeigen eine für Gas-und Ölbeheizung geeignete Ausführung, wobei die Feuerungsabgase durch die Esse 44 ins Freie abziehen ; auch kann die heizschlange, wenn gewünscht, durch die Einrichtung der primären Feuerung 15 beheizt werden.
Der obenerwähnte Rückstand wird fortgesetzt in der Schlange 41 (die auch durch ein mehrfach gebogenes Röhrensystem oder eine Retorte ersetzt werden kann) auf einer solchen Temperatur und unter solchem Druck gehalten, dass eine Zeitlang das eigentliche Kracken verhindert wird, aber unter so intensiven Bedingungen, dass ein Kracken nach Aufhören des Druckes oder nach Druckverminderung im sekundären Niederdruckdampfabscheider 47 erfolgt. dem der Rückstand aus der Schlange 41 ständig durch die Leitung 4a zufliesst, die durch das Ventil 46 überwacht wird : dabei wird im Niederdruckdampfabscheider so viel Dampf abgeschieden, dass der darin entstehende Rückstand sich ausserhalb der Anlage zu einem kohlen- ähnlichen Stoff verfestigen kann.
Die dampfförmige, sekundäre Rückflusskomponente, die sich im Niederdruckdampfab- scheider 47 abgeschieden hat, fliesst durch die Leitung 48 in den Austauscher 49 und von hier aus durch die Kondensatorschlange 50, die in dem kastenförmigen Kondensator 50' liegt, in den Behälter al, in dem ein wechselnder Druck angewendet wird ; durch diesen kann die Qualität und Menge von RÜckf1ussdampf und flüssigem Rückstand, die im Nieder- druckdampfabscheider 17 getrennt werden, überwacht werden.
Dieser wechsclade Druck kann auf das System durch die Leitung 52 ausgeübt werden, die durch das Ventil 52' überwacht wird ; eine weitere Regelung der Temperatur der Rückflussdampfmenge und seiner Wirkung auf Qualität und Menge der hergestellten Zwischenprodukte kann ih Verbindung mit der vor-
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Das Rückflusskondensat wird aus dem Behälter 51 durch die Pumpe 53, deren Saugwirkung durch das Absperrventil 5 überwacht wird durch die Leitung 54 in den Mischbehälter 22 zur weiteren Umwandlung befördert, wozu die richtige Einstellung der Ventile 55 und 55' notwendig ist ; dieses Kondensat kann aber auch zur Schmierölgewinnung durch die Leitung 56 gepumpt werden, oder, falls eine andere Behandlung erwünscht wäre, kann diese durch ge- änderte Einstellung der erwähnten Ventile erreicht werden.
Die heisse, flüssige Mischung von freiem Kohlenstoff und Adsorptionsmittel in Suspension in den hochkomplexen Verbindungen, die im Niederdruckverdampfer 47 abgeschieden wurde, kann von dort durch die Leitung 57 in Formen oder in andere Behälter geführt werden, wo sie in Kürze die trockene, kohlen artige Beschaffenheit annimmt, wie sie vorher beschrieben wurde, oder sie kann auch durch die Wirkung der Pumpe 58 und der Regelventile 59, 59', 59"in flüssigem Zustand durch eine entsprechend isolierte Leitung andern Verbrauchsstellen zugepumpt werden.
Wenn erforderlich, kann man die kohlen artige Beschaffenheit des Reaktionsendprodukts ändern, u. zw. entweder indem man dem Rückstand irgendein zur Erzielung der Ver- änderung geeignetes Mittel zumischt oder ihn, solange er sich im Niederdruckdampfab- scheider 47 befindet, weiterbehandelt ; dies allerdings unter der Voraussetzung, dass das zu- gemischte Mittel und die zusätzliche Behandlung bzw. nur die letztere die Menge und Eigen- schaften des entstehenden Rückflussdampfes nicht wesentlich beeinflusst.
Wenn aber eine solche Behandlung den Flüssigkeitszustand der Rückstandsubstanz im
Abscheider 47 so verändert, dass sie sich nicht mehr aus dem letzteren herauspumpen lässt, kann zu ihrer Entfernung ein Schneckenförderer oder ein anderes bekanntes und geeignetes
Mittel verwendet werden ; es kann aber auch diese oder eine andere den Rückstand verändernde Behandlung nach seiner Entfernung aus der Apparatur stattfinden, bevor sein Erstarren im bereits beschriebenen kohlenartigen Zustand erfolgt.
Die primäre Beschickung der Apparatur erfolgt durch die Zentrifugalpumpe 60, die vor- teilhaft von einem Elektromotor 60'angetrieben wird und selbsttätige Regelung und eine Reserveturbopumpe für den Fall von Betriebsstörungen der Hauptpumpe 60 besitzt und die zu behandelnden Kohlenwasserstoffe von einer ursprünglichen Beschickungsquelle (die auf der Zeichnung nicht gezeigt ist) durch die Saugleitung 61 ansaugt ;
die Weiterleitung erfolgt durch Leitung 61', Wärmeaustauscher 62, Leitung 63, Wärmeaustauscher 64, Leitung 65, Wärmeaustauscher 66 und Leitung 67'in den Mischhehälter 22, zu dem der Zufluss durch ein Ventil 68 mit Gewichtsausgleich und eine Schwimmereinriehtung 68'geregelt wird ; die Wärmeaustauscher liegen hintereinander geschaltet im Gegenstrom zum Weg der heissen Dämpfe (hauptsächlich der fortgesetzt kreisenden Dampfmenge), um die primäre Beschickung auf eine Maximaltemperatur innerhalb der Grenzen der wirtschaftlichen Erhaltung der Wärme zu erhitzen und einen teilweisen Ausgleich mit den zurückkehrenden Besehickungdämpfen in den erwähnten Austauschern zu erreichen.
Hiebei sei erwähnt, dass als Hilfsmittel zur wirtschaftlichen Erhaltung der Wärme alle notwendigen Apparatteile für das bereits erwähnte und im folgenden noch weiter zu beschreibende Verfahren einschliesslich des eigentlichen Kessels, der Niederdruckverdampfer, Dephlegmationstürme, Mischbehälter, Wärmeaustauscher und deren Verbindungsleitungen als hinreichend gegen Wärmeverluste isoliert vorauszusetzen sind, obwohl dies auf der Zeichnung nicht besonders angedeutet ist.
Die zuerst entstehenden und vom Niederdruckdampfabscheider 29 in den Kreislauf gelangenden Dämpfe strömen von dort durch die Dampfleitung 30 zur Ventilanordnung 69, 69' und 69", die die Strömung oder den Durchfluss der heissen Dämpfe zum Austauscher 70 regeln, der am Boden des Dephlegmationsturmes 71 angeordnet ist.
Die heissen Dämpfe sowie bzw. oder das Kondensat der kreisenden Beschickung gehen dann durch den Austauschermantel 64' ; sie heizen dabei die primäre Beschickung, die durch den Austauscher 64 strömt, und gehen durch die Leitung 72, das Absperrventil 72'zum zweiten Dephlegmatorturm 73, worauf der dort niedergeschlagene Rücklauf durch die Leitung 74, die von dem ausbalancierten Ventil 75 und der Schwimmereinrichtung 75'überwacht wird, in den Mischbehälter 22 strömt.
Der Behälter 22 ist wieder mit dem Turm 73 verbunden, u. zw. durch die Leitung 76, so dass die im Behälter 22 entstehenden leichten Dämpfe in den oberen Teil des Turmes 73 eintreten können ; die leichteren Benzinfraktionen treten aus dem Turm durch die Leitung 77 in den Austauschermantel 62'ein und erwärmen dort anfänglich die primäre Beschickung, die durch die Leitung 61'in den Apparat eingeführt wird, gehen dann durch die Kondensatorschlange 78, die im Kondensator 78'liegt, in den Aufnahmebehälter 79, von wo das kondensierte Benzin aus der Apparatur entfernt werden kann ; es kann aber auch ein Teil desselben wieder in den Oberteil des Turmes 73 zwecks Regelung der Dephlegmation zurück-
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Die Dämpfe des rohen Benzins aus dem Rückflussturm 20 treten in den Dephleg- mationsturm 71 ein durch die Leitungen 80 und 81 unter vermindertem Druck. der durch die Ventilanordnung 82, 82', 82" und bzw. oder 83 (für Ferneinstellung) regelbar ist ; die bevorzugten Fraktionen entweichen hiebei aus dem Turm 71 durch die Leitung- 84 in die
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behälter 86.
Die schweren, kondensierten Benzinanteile, die im Turm'71 dephlegmiert werden, indem der Flüssigkeitsspiegel durch das ausgewuchtete Ventil 87 und die Schwimmervorrichtung 87'aufrechterhalten wird. enhveichen durch die Leitung 88 in den Kondensatorteil 89, der im Kondensator 89'liegt, und strömen von hier in den Aufnehmerbeh1ilter 90.
PATENT-ANSPRÜCHE :
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Kohlenwasserstoffen unter Zusatz von mineralischen Stoffen verbleibenden flüssigen Rückstand, dadurch gekennzeichnet, dass dieser Rückstand abgezogen, unter Druck eine Zeit hindurch erhitzt wird, die ein Kracken im wesentlichen nicht herbeiführt, wodurch eine kolloidale Suspension der mineralischen Zusatzstoffe und der damit verbundenen Kohlenstoffreaktionsprodukte im Öl erhalten wird, worauf man zwecks Verdampfens der flüchtigen Bestandteile den Druck herabsetzt, wobei ein flüssiges Rückstandsprodukt erhalten wird, das nach dem Abkühlen einen trockenen, festen Brennstoff von gleichmässiger Zusammensetzung ergibt.