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Verfahren zur Umwandlung schwerer Kohlenwasserstoffe in leichte Kohlenwasserstoffe.
Bei den bekannten Verfahren zum Spalten (Kracken) schwerer Kohlenwasserstoffe in leichtere, d. h. solche von niedrigerem spezifischen Gewichte, Siedepunkt und Viscosität, werden Rohöle, Gasöle od. dgl. als Ausgangsmaterial verwendet, welche zufolge ihrer Herstellung (durch Verdampfung und Verflüssigung) und Herkunft nur minimale Mengen Teer enthalten. Nach dem vorliegenden Verfahren können nun beliebige schwere Öle, teerreiche Rückstände, z. B. Masut, Vulkanöl oder asphaltartige Rohöle, Teer usw. ebenfalls mit Erfolg in wertvoller leichte Kohlenwasserstoffe zersetzt werden. Gemäss der Erfindung wird dies dadurch erreicht, dass man die Erhitzung und die Zersetzung (und auch die Verdampfung) in zwei (bzw. drei) voneinander räumlich und zeitlich getrennten Arbeitsphasen bewirkt.
Gemäss der Erfindung wird das Ausgangsmaterial (Rohöle, schwere Öle, Rückstände usw., im nachfolgenden kurz Öl genannt) unter hohem Druck rasch auf die Zersetzungstemperatur erhitzt, wobei es nicht nur seine flüssige Form möglichst beibehält, sondern auch keine wesentliche Zersetzung erleidet, so dass sich während des Erhitzens kein Kohlenstoff (Koks) ausscheidet. Das rasche Erhitzen wird z. B. in einer von aussen geheizten Rohrschlange vorgenommen. Es wurde bereits verschiedentlich vorgeschlagen, das Rohmaterial bei Krackprozessen durch Heizschlangen durchzuleiten, wobei die Heizschlange ganz oder teilweise als Zersetzer diente.
Nach vorliegendem Verfahren dient jedoch die Heizschlange nur zur Erwärmung und das unter Druck stehende Öl nimmt darin nur die im voraus bestimmte Zersetzungstemperatur an und wird hierauf, aber ausserhalb der Heizschlange, bei der hier erreichten Temperatur und unter gleichem Druck so lange gehalten, bis es sich in gewünschtem Grade zersetzt, wobei sich die entstandenen Zersetzungsprodukte jedoch nicht von dem flüssigen Öl trennen können.
Diese zweite Operation. das Zersetzen, wird in einem Zersetzungsapparat (Digestor) vorgenommen ; der hiebei ausgeschiedene Kohlenstoff sinkt hier zu Boden. Das zersetzte, die leichten Kohlenwasserstoffe enthaltende Öl gelangt aus dem Digestor in einen Verdampfer, in welchem die leichten Kohlenwasserstoffe unter vermindertem oder atmosphärischem Druck verdampen, um dann zwecks Verflüssigung zum Kühler geleitet zu werden.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Hochdruckpumpe A drückt das Öl durch die Leitung B kontinuierlich durch die in den Ofen C eingebaute Heizschlange D. Gleichzeitig mit dem Öl kann in die Leitung B aus der mit Rückschlagventil versehenen Leitung E überhitzter Wasserdampf eingeführt werden. Die Länge der Heizschlange, die Menge des zuzuführenden Wasserdampfes und die Geschwindigkeit des Ölstromes sind bis zu einem gewissen Grade von der Beschaffenheit des Öles abhängig. Versuche haben ergeben, dass die Dimensionen der Schlange und die sonstigen Bedingungen so zu wählen sind, dass das Rohmaterial bei schweren amerikanischen Rohölrückständen etwa zwei Minuten im Ofen verweilt und ohne wesentliche Zersetzung mit einer Temperatur von etwa 400 bis 420 C austritt.
Das auf die Zersetzungstemperatur erhitzte Öl wird aus der Heizschlange in den Zersetzer (Digestor) F geleitet, in welchem es hei gleicher Temperatur und Druck so lange verweilt,
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Digestort'1l F verwenden.
Aus dem obigen geht hervor, dass das Öl in der Heizschlange nur so lange verbleibt, bis es die Zersetzungstemperatur annimmt, ohne.'aber sich hier wesentlich zu zersetzen, so dass in der Schlange Kohlenstoffablagerungen nicht stattfinden können. Das Zersetzen erfolgt im Digestor, in welchem der hiebei ausgeschiedene Kohlenstoff zu Boden sinkt und in bekannter Weise entfernt werden kann.
Das im Digestor F zersetzte Öl gelangt durch das Reduzierventil G in die Verdampfung- kammer 1, in welcher der Druck wesentlich niedriger ist als im Digestor (und in der Schlange) und höher oder niedriger gehalten werden kann als der atmosphärische Druck. Ein Überdruck von zwei Atmosphären gab bei Versuchen sehr giinstige Resultate.
Die Menge und Qualität der verdampfenden Kohlenwasserstoffe sind vom Druck in der Kammer I, von der Temperatur des aus dem Digestor einströmenden Öles und von der Wirksamkeit der der Kammer angeschlossenen Fraktionier-und Kühlvorrichtungen abhängig, so dass diese Faktoren je nach der Qualität des Ausgangsmaterials und dem gewünschten Grade des Zersetzen zu ändern sind. Die Temperatur des der Kammer zugeführten Öles kann durch den zwischen dem Digestor F und der Kammer I angeordneten, mit Leitungen und Ventilen zur Aus-und Einschaltung versehenen Kühler J reguliert werden. Das Reduzierventil G wird natürlich unmittelbar vor der Kammer J angeordnet.
Wird das zersetzte 01 aus dem Digestor l" unmittelbar, d. h. unter Ausschaltung des Kühlers J, in die Kammer I geleitet, so verdampft es fast zur Gänze, wobei durch fraktionierte Kühlung eine ganze Reihe von leichten Kohlen- wasserstoffen (Benzin, Leuchtöl usw. ) gewonnen werden kann.
Die aus der Kammer I entweichenden Dämpfe gelangen durch den Fraktionierturm K und die Leitung L in den Kühler M ; in welchem sie verflüssigt werden und in den Behälter N abfliessen.
Mit Hilfe des Reduzierventils 0 kann in der Kammer-T Überdruck gehalten werden und die Verflüssigung der Dämpfe unter atmosphärischem Druck erfolgen. Ist es wünschenswert, die Dämpfe unter höherem Druck zu verflüssigen, so wird ein zweites Reduzierventil P in Gebrauch genommen, das hinter dem Kühler M angeordnet ist.
Nach Verdampfen der leichten Kohlenwasserstoffe fliesst der Rückstand aus der Kammer I durch die mit dem Regulierventil B versehene Leitung S ab und gelangt in den Kühler T.
Die vorbeschriebene Verdampfungsphase, also die Weiterleitung des zersetzten Öles aus dem Digestor in die Kammer 1, ist wohl sehr zweckmässig, ohne jedoch einen wesentlichen Teil des Verfahrens zu bilden, da das den Dingestor verlassende Öl die gewünschten Kohlenwasserstoffe (Benzin) schon in dieser Form und in der gewünschten Menge und Qualität enthält ; dieselben können demnach mittels beliebiger Raffinierverfahren in beliebiger Apparatur verarbeitet werden.
In der gezeichneten Ausführungsform besteht der Digestor aus zwei Behältern ; die Form derselben ist nebensächlich, es ist aber von Wichtigkeit, dass sie genügend gross dimensioniert werden, damit in ihnen das aus der Heizschlange kommende heisse Öl genügend lange verweilen könne. Um die Zersetzungstemperatur aufreehtzuerhatten. kann der Digestor, nötigenfalls auch die Verdampfkammer, gewärmt werden.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Umwandlung schwerer Kohlenwasserstoffe in leichte Kohlenwasserstoffe, dadurch gekennzeichnet, dass das zu spaltende Rohmaterial kontinuierlich unter hohem Druck und möglichster Beibehaltung seiner flüssigen Form vorerst durch eine Erhitzungszone geleitet und dabei ohne Ausscheidung von Kohlenstoff auf Spalttemperatur erhitzt wird, worauf das so erhitzte Material unter Aufrechterhaltung des Druckes in einer anschliessenden Zersetzungszone so lange auf Spalttemperatur erhalten wird, bis der gewünschte Zersetzungsgrad erreicht ist.