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Verfahren und Vorrichtung zur Umwandlung hochsiedender Öle in Öle von niedrigerem
Siedepunkte.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Umwandlung hochsiedender Öle in Öle von niedrigerem Siedepunkte, wobei 01 od. dgl. leichter und in wirksamerer und ökonomischerer Weise gekrackt werden kann als durch die bisher bekannten Verfahren und Apparate.
Das Kracken von Ölen macht es erforderlich, die Öle einem hohen Hitzegrade, u. zw. zu meist unter beträchtlichem Drucke zu unterwerfen. Während des Krackens wird eine bedeutende Menge von Kohlenstoff frei und es bedecken sich bald die beheizten Oberflächen mit e : ner beträchtlichen Lage von Kohlenstoff. Diese Lage von Kohlenstoff ist ein schlechter Wärmeleiter, so dass bei Krackeinrichtungen oft Überhitzung und Explosion eintritt.
Es sind viele Krackprozesse vorgeschlagen worden, in denen 01 in engen Rohren, die eine Heiz- einrichtung durchsetzen, gekrackt werden soll. Diesen in Rohren arbeitenden Krackprozessen ist nur ein beschränkter Erfolg in der Prax : s beschieden gewesen, we'l die engen Querschnitte der Rohre bald durch Kohlenstoffablagerung verlegt werden oder die Rohre ausbrennen, wenn der Kohlenstoffniederschlas ; bis zu einem gewissen Grade die Leitfähigkeit der Rohre herabgesetzt hat.
Bei den bisher bekannten Krackverfahren ist man gezwungen gewesen, zeitwe'Fg den Vorgang zu unterbrechen, um die Kohlenstoffablagerungen zu entfernen, so dass tatsächlich bisher die Krackprozesse diskontinuierlich gearbeitet haben. Bei diesen Verfahren wird das Öl an den geheizten Oberflächen gekrackt und die zersetzten Dämpfe bleiben in enger Berührung mit der heissen Fläche, während sie aus dem flüssigen Öl aufsteigen und werden hiebei leicht mehr als erwünscht zersetzt, wobei sich permanente Gase bilden.
Die vorliegende Erfindung besteht aus einem Verfahren zum Kracken durch Erhitzen einer Menge von Olin einem geschlossenen Behälter unter Druck und unter Nachfliessenlassen von Ölin diesen Behälter, Kondensieren der entstehenden Dämpfe und wirksamen Entfernen der sich abscheidenden Kohle von den erhitzten Wandungen des Behälters und ist dadurch gekennzeichnet, dass das 01 in einem Ringraum von geringer Dicke der Kracktemperatur ausgesetzt wird. Ferner umfasst die vorliegende Erfindung einen Apparat zur Ausübung dieses Verfahrens, der im wesentlichen aus einem zylindrischen Behälter besteht, in dem ein zylindrischer Körper angeordnet ist, und in dessen verbleibenden ringförmigen Raum das Öl der Kracktemperatur ausgesetzt wird.
Im nachfolgenden ist eine beispielsweise Ausführungsform dieses Apparates beschrieben und in der Zeichnung schematisch in einem Längsschnitt dargestellt.
Der Apparat, Konverter genannt, besteht aus einem Gefäss 1 aus feuerfestem Stoff und einem flüssiges 01 und Öldämpfe aufnehmenden Behälter oder Dom 2, der oberhalb des Gefässes 1 angeordnet und mit dem Deckel 3 verschlossen ist. Das Öl tritt durch das Rohr 4 und weiter durch die Rohre 5 und 6 in das Gefäss 1 und den unteren Teil des Domes 2. Diese Rohre können mit e : nem die Standgläser 7 und 7' tragenden Rohre 8 in Verbindung gebracht sein, so dass Lage und Verfassung des Konverterinhaltes stets erkennbar sind. Den Boden des Konverters bildet ein mit dem Gefäss 1 verbundener Behälter 9, der die schweren Rückstände, den niedergeschlagenen Kohlenstoff und Fremdstoffe aufnimmt und mit einem Ablauf-oder Tropfrohr 10 mit Ventil 11 versehen sein kann.
Der Behälter 9 ist unten durch eine Platte 12 verschlossen.
Da die aufsteigenden und im oberen Teile des Domes angesammelten Dämpfe mitunter so schnell entwickelt werden, dass sie einen unzulässigen Druck ausüben, so ist hier eine Haube 13 mit einem Sicher-
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Steinen schräg zur Wandung des Raumes 1 angeordnet sind und denen Gas und Luft durch getrennte Rohrleitungen 19, 20 zugeführt werden. Die Verbrennungsgase entweichen durch das Rohr 18.
Um die Hitze der Retorte beurteilen zu können, sind im Mantel 17 Schaulöcher angebracht.
Die Wand des Raumes 1 mag aus hitzebeständigem Metall, Legierung, Kohle, Graphit u. dgl. bestehen. Die von aussen wirkende ungeheure Hitze führt eine sofortige Spaltung und Umwandlung des im Raume 1 befindlichen Rohöles herbei. Im Raum 1 ist ein zylindrischer Kern 21 vorgesehen, der den mittleren Teil dieses Raumes ausfüllt, so dass nur ein schmaler Ringraum für das 01 verbleibt und das 01 daher in Berührung mit der stark erhitzetn Wandung des Raumes 1 kommen muss. Dieser Kern 21 wird von zwei koaxialen Stangen 22 und 22'getragen und bildet mit ihnen eine Welle, die auf einem Spurlager in 12 ruht und in einer Stopfbüchse des Domdeckels 3 geführt ist.
Durch ein Getriebe 23,24 kann diese Welle von einer beliebigen Kraftquelle aus in Drehbewegung gesetzt werden. Ein Schraubenband 25 ist um den Kern 21 gewickelt und kann sich frei mit dem Kern drehen, d. h. ohne die Wandung des Gefässes 1 zu berühren, wodurch das Öl immer wieder mit der Wandung des Gefässes in Berührung gebracht und daher schneller zerlegt, gespalten und umgewandelt wird, als wenn es diese Bewegungen in dem R'iume nicht ausführte. Weiter dient das Schraubenband 25 auch dazu, die an der Innenwand des Raumes 1 abgesetzten Schlacken, Koks-und Kohlenstoffteilehen fortzunehmen.
Ist das Rohöl eingelassen worden und bis zur Linie Xim Dom 2 gestiegen, was in den Standgläsern
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Die aus hitzebeständigem Material bestehende Retorte. 17 bringt die intensive Hitze gerade dort zur Wirkung, wo sie am meisten nötig ist, nämlich in der unmittelbaren Nachbarschaft des mittleren Teiles des Zerlegungsraumes 1. Anderseits wird das unzersetzte Öl im unteren Teile des Raumes 2 nicht so weit erhitzt, dass eine zweckwidrige Verdampfung eintritt, es lässt vielmehrdie leichteren und flüchtigeren Öle durchgehen und in den oberen Domteil entweichen, von wo sie dann in der Form von Dämpfen durch ein Rohr 26 zum Kondensator fortgeleitet werden, während das unzerlegte schwerere Öl durch ein Rohr 27 in den Überlauf 28 abgeführt wird, um von da wieder in den Konverter zu gelangen.
Offenbar hat die starke Beheizung des Raumes 1 mittels der Retorte die Wirkung, dass das in nächster Nähe der Wandung des Raumes 1 befindliche Öl zerlegt und in Öl von niedrigerem spezifischen Gewichte umgewandelt wird. Der Vorgang ist von sehr stürmischer Art ; das gespaltene Öl wird unmittelbar verdampft und das Aufsteigen des Dampfes erzeugt eine äusserst lebhafte örtliche Bewegung. Um diese Bewegung zu zügeln und zu verhüten, dass Ölteile über die Ölmasse im Dome 2 hinausgeworfen werden und in die heisse Masse wieder als Tropfen einfallen, so dass eine schädliche Reaktion eintritt, sind an der Stange 22 gelochte Prallplatten 29, 29'so angeordnet, dass sie in der Ölmasse liegen.
Infolge der ausserordentlichen Hitze und da ein grosser Teil der Hitze in Teile des Öles ausstrahlt, die sich weitab von der glühenden Wandung des Zersetzungsraumes befinden, wird eine erhebliche Menge Öl, ohne eine Umwandlung zu erfahren, verflüchtigt. Durch das Arbeiten unter Druck wird diese unerwünschte Verflüchtigung ohne Umwandlung auf eine Mindestmass herabgesetzt und infolge davon eine vollkommener Umwandlung oder Zerlegung des Rohöles herbeigeführt.
Das 0l fliesst ununterbrochen gegen die Wandung des Zerlegungsraumes 1 nach, um die Stelle des bereits verdamften Öles einzunehmen.
Der abgeschiedene Kohlenstoff wird zum Teil auf die heisse Wandung des Raumes 1 abgesetzt und zum Teil in dem Öl niedergeschlagen, bleibt zum Teil darin schweben und sinkt im übrigen in den unteren Bodenraum nieder. Offenbar kommt nur ein Teil der schliesslich verdampften Flüssigkeit in unmittelbare Berührung mit der hocherhitzte Wandung des Raumes 1, da die Hitze hinreicht, um einen bestimmten, etwas entfernten Teil des Öles bei einer niedrigeren Temeperatur als zum Zerlegen nötig ist, zu verdampfen.
Bei manchen Ölsorten muss in der ganzen Apparatur ein Druck von mehr als einer bis zu mehreren Atmosphären während der Ausführung des Verfahrens aufrecht erhalten werden, denn dadurch kann in gewissem Masse die Überproduktion an Dämpfen und die Verflüchtigung von 01 eingeschränkt werden.
Weiter gewährleistet der höhere Druck auch eine Gleichförmigkeit und Sicherheit in den Zersetzungsvorgängen, so dass dieser Druck ein wesentliches Merkmal des Verfahrens darstellt. Er verzögert im Konverter die Verflüchtigung der leichteren Kohlenwasserstoffe, unterstützt die Umwandlung des Öles in die erwünschten Kohlenwasserstoffe und sichert einen gleichmässigen Abfluss der Produkte aus der Apparatur.
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Um den Durchlauf des Öles durch den Zersetzungsraum 1 nicht nur von unten nach oben, sondern auch von oben nach unten vor sich gehen zu lassen, ist das Rohr 6 vorgesehen. Durch entsprechende Stellung der Ventile 30, 31, 32 und 33 kann der gewünschte Kreislauf erzielt werden.
Nach den neuen Verfahren lassen sich verhältnismässig billige Öle in Produkte von höherem Handelswert umwandeln. Auch Öle anderer Art als die genannten lassen sich darnach verarbeiten, wobei die Apparatur entsprechend abgeändert werden kann.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Umwandlung hochsiedender Öle in Öle von niedrigerem Siedepunkte (Kracken) durch Erhitzung einer Menge des Öles in einem geschlossenen Behälter unter Druck und Nachfliessenlassen von 01 in diesen Behälter, Kondensieren der entstehenden Dämpfe und wirksamen Entfernen der sich abscheidenden Kohle von den erhitzten Wandungen des genannten Behälters während des Krackens, dadurch gekennzeichnet, dass das Öl in einem Ringraums von geringer Dicke der Kracktemperatur ausgesetzt wird.