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Kontinuierliehes Verfahren zur Destillation und zum Kracken von Kohlenwasserstoffen.
Die Erfindung bezieht sich auf ein kontinuierliches Verfahren zur Destillation und zum Kracken von Kohlenwasserstoffen. Der Zweck der Erfindung ist, eine hohe Ausbeute niedrig siedender Kohlenwasserstoffe durch eine Regelung der Wärme und der Spaltung während der Zersetzung zu erhalten.
Gemäss der Erfindung werden die schweren Kohlenwasserstoffe vorerst erhitzt, um einen Teil abzudestillieren und ein Rückstromkondensat zu erhalten. Ein Teil des so erhaltenen Kondensates wird in einer erhitzten Schlange einer Zersetzung unterworfen. Die so erhaltenen Produkte werden aus der Schlange in eine Reaktionskammer geleitet, in welcher die Zersetzung fortgeführt wird.
Ein Teil des Kondensates, welches aus der ersten Erhitzung erhalten worden ist, d. h. ein kälteres Öl, wird in den letzten Windungen der Krackschlange, wo der Krackvorgang sehr schnell vor sich geht, in solchen Mengen und mit solcher Temperatur eingeführt, dass eine zu weitgehende Zersetzung und Abscheidung von Kohlenstoff in den Schlusswindungen und in der Verbindungsleitung zur Reaktionskammer verhütet, aber die Spaltreaktion nicht zum Stillstand gebracht wird und die Kracktemperatur in der Reaktionskammer so geregelt wird, dass die Spaltreaktion darin fortschreitet.
Es wurde schon vorgeschlagen, ein kälteres Öl in die Schlusswindungen der Krackschlange hineinzuführen, in einem Krackverfahren, in welchem, nachdem die Kohlenwasserstoffe die Zersetzungsschlange verlassen haben, keine weitere Zersetzung stattfindet, da bei diesem Verfahren die Kohlenwasserstoffe, die aus der Krackschlange strömen, unter der Kracktemperatur gekühlt werden, um das Fortschreiten der Krackreaktion zu verhüten.
Zweck der vorliegenden Erfindung, im Gegensatz zu obigem Verfahren, ist, die Kohlenwasserstoffe, die die Kraekschlange verlassen, in eine Reaktionskammer zu fuhren, in welcher weiteres wesentliches Spalten stattfinden soll.
Um den gewünschten Grad des Krackens in der Reaktionskammer zu erreichen, muss das Öl in der Krackschlange auf eine Temperatur erhitzt werden, die ein Kracken mit hoher Geschwindigkeit hervorruft, und diese Temperatur ist höher als die optimale Temperatur, die in der Reaktionskammer aufrechtzuerhalten ist.
Daher wird das Öl in der Krackschlange auf eine sehr wirksame Kracktemperatur erhitzt, bei welcher die Geschwindigkeit der Reaktion sehr hoch ist, und dann wird die Geschwindigkeit der Reaktion durch die Einführung von geregelten Mengen relativ kühleren Öles in die Schlusswindungen der Krackschlange reguliert, wobei die erwünschten thermischen Wirkungen in der Reaktionszone gleichzeitig erreicht werden.
Die Temperatur des Kondensates (des kälteren Öles), welches in die Kraeksehlange eingeführt wird, kann sehr verschieden sein und das Kondensat kann auch gekühlt werden, bevor es in die Schlange eingeführt wird und kann durch die Wärme des erhitzten Stromes in der Schlange teilweise oder zur Gänze zersetzt werden. Naturgemäss kann die Abwärme des Zersetzungsofens benutzt werden, um das zu behandelnde Öl auf die gewünschte Destillationstemperatur zu erhitzen. Die zersetzten Produkte werden aus der Reaktionskammer in einen Verdampfer geleitet, in welchem leichte Dämpfe, ein Kondensat und ein Rückstand erhalten werden.
Das Kondensat kann zu der Kraeksehlange zusammen mit dem Kondensat zurückgeführt werden, welches beim vorherigen Destillieren des Ausgangsmaterials erhalten worden ist, und kann auch in die Schlusswindungen der Schlange als kälteres Öl eingeführt werden.
Das Verfahren wird beispielsweise folgendermassen durchgeführt : Das Rohöl wird durch Leitung 1, Ventile durch die Pumpe 3 durch Leitung 4 und Ventil 5 zum Dephlegmator 6 und durch die Leitung 7
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zu den oberen Heizschlangensätzen 8 und 9 in den Ofen 10 und 11 geleitet, wobei ein Teil durch die Umgehungsleitung 12 unmittelbar in diese Heizschlangen eingeführt werden kann. Je nachdem mehr oder weniger Rohöl durch Dephlegmator 6 hindurchzieht, ändert sich auch die Behandlung des Öles und der Dämpfe in dem Turm 13. Gleichzeitig kann durch die Pumpe 3 und durch Leitung 4a Öl zu dem Dephlegmator 14 und von hier aus durch die Leitung 16 zu den oberen Heizschlangen 8, 9 gefördert werden. Die Menge dieses Öles reguliert die Fraktionierung der Dämpfe in dem Turm 15.
Die Temperatur des Öles in diesen Heizschlangen bzw. bei seinem Austritt wird durch den Wärmemesser 17 abgelesen.
Vorzugsweise hat das Öl hier eine Temperatur von über 2600. Die Verbrennungsgase in den Öfen 10, 11 haben gewöhnlich eine Temperatur von mehr als 540 , und wenn diese Gase zur Einwirkung auf die Schlagen 8 und 9 gelangen, sind sie also noch genügend warm, um das Rohöl dort auf die gewünschte Temperatur von 260 zu bringen. Dieses Öl mit seiner Temperatur von 260 geht zum Verdampfer 18, wo der Rückstand sofort durch Leitung 19 und Pumpe 20 abgenommen wird, während die Dämpfe durch die Pralleinrichtungen im Turm 13 nach oben ziehen und durch die Leitung 24 in den Verdichter 25 gelangen. Das Rückstromkondensat sammelt sich in dem Abscheider 21 und läuft durch die Leitung 22 in Kühler 23.
Dieses Rückstromkondensat ist ein Gasöl, das sich besonders gut für die nunmehr einsetzende Spaltung eignet. Die Natur dieses Gasöles hängt von der Behandlung im Verdampfer 18 und Turm 13, d. h. von der Menge des Öles, welches durch Dephlegmator 6 fliesst, ab, und natürlich von der Übergangstemperatur, die bei 17 abgelesen werden kann. Selbstverständlich kann ein Kondensat mit andern Eigenschaften benutzt werden.
Dieses zu spaltende Öl aus dem Kühler 23 wird durch Leitung 26, Ventil 27 und Pumpe 26 in die Leitung 29 gedrückt. Gleichzeitig nimmt jedoch vorzugsweise die Pumpe 28 auch aus dem Kühler 48 durch Leitung 58 und Ventil 59 etwas Öl auf. Die Mischung der Öle wird durch die Pumpe 28 durch Leitung 29, Ventil 30 und Leitung 31 in die Schlange 32 gedrückt, worin das Öl durch die Heizgase des Ofens 11 auf die gewünschte Kracktemperatur erhitzt wird. Diese Temperatur kann am Ausgangsende bei Wärmemesser 33 abgelesen werden. Die Erhitzung wird dann in der Schlange 34 im Ofen 10 weiter fortgesetzt oder es wird wenigstens dafür Sorge getragen, dass keine Abkühlung von der bei 33 ablesbaren Temperatur eintritt. Statt zweier solcher Öfen 10 und 11 kann natürlich auch nur ein einziger Ofen angeordnet werden.
Beim Verlassen der Heizschlange 34 fliesst nun das gespaltene Öl durch die Leitung 35 und Ventil 36 in die Kammer 37, worin die Zersetzung fortgesetzt und vollendet wird. Die zersetzten Produkte strömen aus der Kammer 37 durch die Leitung 38, Ventil 39 und Druckreduzierventil 40 in den Verdampfer 41.
Jedenfalls findet hier eine Druckverminderung statt. Auch hier wird in dem Verdampfer eine dreifache Abscheidung bewirkt, indem die Rückstände unten durch die Leitung 42 und Pumpe 43 abgepumpt werden. Die Dämpfe ziehen durch den Turm 15, wo sie fraktioniert werden. Das Rückstromkondensat sammelt sich in Sammler 44. Schliesslich werden die nicht kondensierten Dämpfe durch die Leitung 45 zum Verdichter 46 gebracht. Das Kondensat, das sich in dem Sammler 44 sammelt, ist wohl durch den Spaltungsofen hindurchgegangen, hat jedoch im wesentlichen die Eigenschaften von ungespaltenem' Öl und wird deshalb zu einer nochmaligen Behandlung durch die Leitung 47 und Kühler 48, Leitung 58, Ventil 59 und Pumpe 28 zu den Schlagen 32, 34 zurückgeführt.
Auch hier kann eine weitgehende Regelung der Behandlung in dem Verdampfer 15 stattfinden, indem man beispielsweise mehr oder weniger Rohöl durch den Analysator 14 hindurchdrückt.
Der Ölstrom, der von der Pumpe 28 durch die Leitung 29 gedrückt wird, kann nur in zwei Zweigströme zerlegt werden. Der eine Strom geht durch die Leitung 31 in das Einlassende der Heizschlange 32, wie oben beschrieben, und der andere Strom geht durch Leitung 49, Ventil 50 und Leitung 51 in die letzten Windungen der Spaltungsschlange 34, um sich dort mit dem Öl zu vermischen.
Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, kann das Öl in den Schlusswindungen durch Ventil 52, 53 oder 54 eingeführt werden, aber es ist selbstverständlich, dass die Stelle, wo das kältere Öl eingeführt ist, so gewählt wird, dass eine unerwünschte zu weitgehende Zersetzung und Abscheidung von Kohlenstoff in den Schlusswindungen der Schlange und in der Verbindungsleitung zur Reaktionskammer verhütet wird und doch gleichzeitig die Kracktemperatur in der Reaktionskammer geregelt wird. Jedenfalls wird die Zutrittsmenge dieses Öles und die Zutrittsstelle in die Heizschlange 34 so geregelt werden, dass der Wärmemesser bei 55 eine bestimmte gewünschte Temperatur anzeigt.
Zum Beispiel, wenn die Temperatur des Ölstromes ungefähr 470 und das Kondensat eine Temperatur von ungefähr 55 hat, wird dann durch Einführung von 18 Teilen des Kondensates zu 100 Teilen des Ölstromes eine Temperatur von ungefähr 4050 four die Mischung erreicht. Naturgemäss können diese Verhältnisse zwischen weiten Grenzen verändert werden und je kälter das Kondensat ist, desto weniger wird davon in die Schlusswindungen eingeführt.
Bei langen Versuchen mit diesem Verfahren erhielt man annähernd 35% gespaltenen Motorbrennstoff, ungefähr 50% eines Rückstromkondensates, das in die Krackschlange zurückgeführt wird, und 10% Rückstände. Der Rest geht in Gasform verloren. Das Rohöl wird durch die oberen Heizschlagen 8, 9 bei einem Druck von ungefähr 3'5 kg pro. Quadratzentimeter gepumpt, d. h. einem mässigen
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erhalten. Die Temperaur der Verbrennungsgase im oberen Teil des Ofens, wo die Schlagen 8 und 9 liegen, ist ungefähr 540 , die Ausgangstemperatur des Öles aus den Heizschlangen 8, 9 ist ungefähr 260 .
Die eigentliche Spaltung des Öles geschieht im vorliegenden Verfahren unter höherem Druck, indem das Kondensat aus dem Kühler 23 und das Kondensat aus dem Kühler 48 unter einem Druck von ungefähr 78 kg durch die Anlage befördert werden. Ein solcher Druck überwindet den Widerstand in den Schlagen 32,34. Dabei muss die Pumpe 28 entsprechend höheren Druck aufbringen, da ja noch andere Widerstände, Reibungswiderstände in den Röhren und Wärmeaustauschern, zu überwinden sind, so dass der Druck von 78 kg um 14-35 kg vielleicht erhöht werden muss.
Das Öl, welches durch die Schlange 32 fliesst, wird auf die gewünschte Kracktemperatur erhitzt, um beste Resultate zu erzielen. Das erhitzte Öl wird durch dielSclange 34 und dann durch die Reaktionskammer 37 geführt, in welcher es bei der Reaktionstemperatur für die gewünschte Zeit erhalten wird, die durch die Geschwindigkeit des Öles und die Länge und Gestalt der Schlange und der Kammer bestimmt ist. Diese Faktoren werden so gewählt, dass eine gewünschte Ausbeute von niedrig siedenden Kohlenwasserstoffen und ein Rückstand mit gewünschten Eigenschaften, d. h. Viskosität und Kohlenstoff, erhalten wird.
Die Temperatur in der Schlange 34 wird ungefähr zwischen 425 und 4800 gehalten und vorzugsweise kann diese Temperatur gleich der oder etwas höher sein als die Temperatur, die bei Wärmemesser 33 am Ende der Schlange 32 herrscht. Es ist wichtig, dass mindestens die endothermische Wärme der Krackreaktion während des Durchfliessens des Öles durch die Schlange 34 und die Kammer 37 zugeführt wird.
Das kältere Öl wird z. B. durch Ventil 52 eingeführt, um die Temperatur bei Wärmemesser 55 auf 425 zu reduzieren, und das Gemisch im weiteren Verlauf der Schlange 34 auf die gewünschte maximale Temperatur erhöht. Diese Einführung des kälteren Öles und die Erwärmung ist so reguliert, dass die gewünschte Kraektemperatur bei dem Wärmemesser 57 erreicht wird. Die Einführung des kälteren Öles durch Ventil 52 verlangsamt die Zersetzungsgeschwindigkeit des Ölstromes und gleichzeitig wird das eingeführte kältere Öl zersetzt und auch die Temperatur in der Krackkammer reguliert.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Kontinuierliches Verfahren zur Destillation und zum Kracken von Kohlenwasserstoffen, bei welchem die Kohlenwasserstoffe zunächst einer Destillation zwecks Erreichung eines Rückstrom- kondensates unterworfen werden, das durch ein Krackrohr geführt wird und darin auf die Kracktemperatur erhitzt wird, worauf das auf Kraektemperatur befindliche Produkt in eine Reaktionskammer und die Krackprodukte in eine Verdampfungszone geleitet werden, dadurch gekennzeichnet, dass ein wesentlich kühleres Öl in an sich bekannter Weise in die letzten Windungen des Krackrohres, wo der Krackvorgang sehr schnell verläuft, in solchen Mengen eingeführt wird,
dass eine zu weitgehende Zersetzung und Abscheidung von Kohlenstoff in den Schlusswindungen der Kraeksehlange und in der Verbindungsleitung zur Reaktionskammer verhütet und die Kracktemperatur in der Reaktionskammer geregelt wird.
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Continuous process for the distillation and cracking of hydrocarbons.
The invention relates to a continuous process for the distillation and cracking of hydrocarbons. The purpose of the invention is to obtain a high yield of low boiling hydrocarbons by controlling the heat and cracking during the decomposition.
According to the invention, the heavy hydrocarbons are first heated in order to distill off some of them and to obtain a reflux condensate. Part of the condensate obtained in this way is subjected to decomposition in a heated coil. The products obtained in this way are passed from the coil into a reaction chamber, in which the decomposition continues.
Part of the condensate obtained from the first heating, d. H. A colder oil is introduced into the last turns of the cracking coil, where the cracking process takes place very quickly, in such quantities and at such a temperature that excessive decomposition and deposition of carbon in the end turns and in the connection line to the reaction chamber is prevented, but the cracking reaction is not stopped and the cracking temperature in the reaction chamber is controlled so that the cracking reaction proceeds therein.
It has already been proposed to introduce a colder oil into the final turns of the cracking coil, in a cracking process in which, after the hydrocarbons have left the decomposition coil, no further decomposition takes place, since in this process the hydrocarbons flowing out of the cracking coil are below the level Cracking temperature can be cooled to prevent the cracking reaction from proceeding.
The purpose of the present invention, in contrast to the above process, is to guide the hydrocarbons that leave the Kraekschlange into a reaction chamber in which further essential splitting is to take place.
In order to achieve the desired degree of cracking in the reaction chamber, the oil in the cracking coil must be heated to a temperature that will cause high-speed cracking, and this temperature is higher than the optimal temperature to be maintained in the reaction chamber.
Therefore, the oil in the cracking coil is heated to a very effective cracking temperature at which the rate of reaction is very high, and then the rate of reaction is regulated by the introduction of controlled amounts of relatively cooler oil into the end coils of the cracking coil, the desired ones thermal effects in the reaction zone can be achieved simultaneously.
The temperature of the condensate (the colder oil) that is introduced into the octopus line can vary widely and the condensate can also be cooled before it is introduced into the line and can be partially or partially caused by the heat of the heated stream in the line To be completely decomposed. Naturally, the waste heat from the decomposition furnace can be used to heat the oil to be treated to the desired distillation temperature. The decomposed products are passed from the reaction chamber into an evaporator, in which light vapors, a condensate and a residue are obtained.
The condensate can be returned to the octopus line along with the condensate obtained in the previous distillation of the starting material and can also be introduced into the end turns of the line as colder oil.
The method is carried out as follows, for example: the crude oil is conveyed through line 1, valves through pump 3 through line 4 and valve 5 to dephlegmator 6 and through line 7
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to the upper heating coil sets 8 and 9 in the furnace 10 and 11, a portion of which can be introduced through the bypass line 12 directly into these heating coils. Depending on how more or less crude oil is drawn through dephlegmator 6, the treatment of the oil and vapors in tower 13 also changes. At the same time, oil can be fed through pump 3 and through line 4a to dephlegmator 14 and from here through line 16 the upper heating coils 8, 9 are promoted. The amount of this oil regulates the fractionation of the vapors in the tower 15.
The temperature of the oil in these heating coils or when it emerges is read by the heat meter 17.
The oil here preferably has a temperature of over 2600. The combustion gases in the furnaces 10, 11 usually have a temperature of more than 540, and when these gases reach the impact on the beaters 8 and 9, they are therefore still warm enough to Bring the crude oil there to the desired temperature of 260. This oil with its temperature of 260 goes to the evaporator 18, where the residue is immediately removed through line 19 and pump 20, while the vapors pull up through the impact devices in tower 13 and pass through line 24 into compressor 25. The return flow condensate collects in separator 21 and runs through line 22 into cooler 23.
This backflow condensate is a gas oil that is particularly suitable for the cleavage that is now beginning. The nature of this gas oil depends on the treatment in the evaporator 18 and tower 13; H. on the amount of oil that flows through the dephlegmator 6, and of course on the transition temperature, which can be read off at 17. Of course, a condensate with other properties can be used.
This oil to be split from the cooler 23 is pressed through line 26, valve 27 and pump 26 into line 29. At the same time, however, the pump 28 preferably also takes some oil from the cooler 48 through line 58 and valve 59. The mixture of oils is forced by pump 28 through line 29, valve 30 and line 31 into coil 32, wherein the oil is heated to the desired cracking temperature by the heating gases from furnace 11. This temperature can be read off at the exit end at thermometer 33. The heating is then continued in the queue 34 in the furnace 10 or at least care is taken that no cooling from the temperature readable at 33 occurs. Instead of two such ovens 10 and 11, of course, only a single oven can be arranged.
When leaving the heating coil 34, the split oil now flows through the line 35 and valve 36 into the chamber 37, in which the decomposition is continued and completed. The decomposed products flow from the chamber 37 through the line 38, valve 39 and pressure reducing valve 40 into the evaporator 41.
In any case, there is a pressure reduction here. Here, too, triple separation is effected in the evaporator in that the residues are pumped out through the line 42 and pump 43 at the bottom. The vapors pass through tower 15 where they are fractionated. The backflow condensate collects in collector 44. Finally, the non-condensed vapors are brought to compressor 46 through line 45. The condensate that collects in the collector 44 has passed through the cracking furnace, but has essentially the properties of unreacted oil and therefore becomes re-treatment through line 47 and cooler 48, line 58, valve 59 and pump 28 returned to the beatings 32, 34.
Here, too, extensive regulation of the treatment in the evaporator 15 can take place, for example by forcing more or less crude oil through the analyzer 14.
The oil flow which is pressed by the pump 28 through the line 29 can only be split into two branch flows. One stream goes through line 31 into the inlet end of heating coil 32, as described above, and the other stream goes through line 49, valve 50 and line 51 into the last turns of cleavage coil 34 to mix with the oil.
As can be seen from the drawing, the oil can be introduced in the end turns through valve 52, 53 or 54, but it goes without saying that the point where the colder oil is introduced is chosen so that an undesirable excessive decomposition and Deposition of carbon in the final turns of the coil and in the connection line to the reaction chamber is prevented and at the same time the cracking temperature in the reaction chamber is controlled. In any case, the amount of oil that is admitted and the point of admission into the heating coil 34 are regulated in such a way that the heat meter at 55 indicates a certain desired temperature.
For example, if the temperature of the oil stream is about 470 and the condensate is about 55, then by introducing 18 parts of the condensate to 100 parts of the oil stream a temperature of about 4050 to the mixture is achieved. Naturally, these ratios can be changed between wide limits and the colder the condensate, the less of it is introduced into the final turns.
Long trials of this process resulted in approximately 35% cracked engine fuel, approximately 50% reverse flow condensate which is returned to the cracking coil, and 10% residues. The rest is lost in gaseous form. The crude oil is through the upper heating beats 8, 9 at a pressure of about 3'5 kg per. Square centimeters pumped, d. H. a moderate
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receive. The temperature of the combustion gases in the upper part of the furnace, where the flaps 8 and 9 are located, is approximately 540, the outlet temperature of the oil from the heating coils 8, 9 is approximately 260.
In the present process, the actual splitting of the oil takes place under higher pressure, in that the condensate from the cooler 23 and the condensate from the cooler 48 are conveyed through the system under a pressure of approximately 78 kg. Such a pressure overcomes the resistance in the beats 32,34. The pump 28 has to apply a correspondingly higher pressure, since other resistances, frictional resistances in the tubes and heat exchangers, have to be overcome so that the pressure of 78 kg may have to be increased by 14-35 kg.
The oil flowing through coil 32 is heated to the desired cracking temperature for best results. The heated oil is passed through the coil 34 and then through the reaction chamber 37, in which it is maintained at the reaction temperature for the desired time which is determined by the speed of the oil and the length and shape of the coil and chamber. These factors are chosen to provide a desired yield of low boiling hydrocarbons and a residue with desired properties, i.e. H. Viscosity and carbon.
The temperature in the queue 34 is maintained between approximately 425 and 4800 and preferably this temperature can be equal to or slightly higher than the temperature at the heat meter 33 at the end of the queue 32. It is important that at least the endothermic heat of the cracking reaction be applied during the passage of the oil through the coil 34 and chamber 37.
The colder oil is z. B. introduced through valve 52 to reduce the temperature at heat meter 55 to 425, and the mixture increased further down the coil 34 to the desired maximum temperature. This introduction of the colder oil and the heating is regulated so that the desired Kraekt temperature at the heat meter 57 is reached. The introduction of the colder oil through valve 52 slows the decomposition rate of the oil stream and at the same time the colder oil introduced is decomposed and the temperature in the cracking chamber is also regulated.
PATENT CLAIMS:
1. Continuous process for the distillation and cracking of hydrocarbons, in which the hydrocarbons are first subjected to a distillation in order to achieve a reflux condensate, which is passed through a cracking pipe and heated to the cracking temperature, whereupon the product at cracking temperature is converted into a Reaction chamber and the cracking products are passed into an evaporation zone, characterized in that a much cooler oil is introduced in a manner known per se into the last turns of the cracking pipe, where the cracking process takes place very quickly, in such quantities,
that excessive decomposition and deposition of carbon in the final turns of the Kraeksehlange and in the connecting line to the reaction chamber is prevented and the cracking temperature in the reaction chamber is regulated.