Verfahren und Einrichtung zur thermischen Behandlung von Kohlenwasseratoffen. flegenatand der Erfindung ist ein Verfah ren und eine Einrichtung zur thermischen Be handlung einer Charge von flüssigen Kohlen wasserstoffen in der Dampfphase bei relativ hohen Temperaturen, das heisst bei Tempera turen, bei welchen wahrscheinlich eine Kohle hildung stattfindet.
Bei der thermischen Behandlung von flüs sigen Kohlenwasserstoffen ist. es bekannt, die Kohlenwasserstoffe in der Dampfphase gleich zeitig durch eine Anzahl von Reaktionsge fässen zu leiten, welche in einem gemeinsamen Ofen auf die erforderliche Temperatur erhitzt werden. In solchen Fällen ist es üblich, einen einzigen Verdampfer zu verwenden, welche sämtliche Reaktionsgefässe durch ein gemein sames Kopfstück speist.
Das erfindungsgemässe Verfahren mir theimisehen Behandlung einer Charge von flüssigen Kohlenwasserstoffen in der Dampf phase bei relativ hohen Temperaturen ist. da durch gekennzeiehnet, dass die flüssige Charge von einer gemeinsamen Quelle durch ge trennte Zuführungsrohre einer Anzahl von Verdampfern zugeleitet wird, und der in diesen erzeugte Dampf ebenfalls durch ge trennte Zuführungsrohre einer Anzahl von Reaktionsgefässen zugelegt wird, welche auf die zur thermischen Behandlung erforder liche Temperatur in einem gemeinsamen Ofen erhitzt werden, und zwar in der Weise,
dass von der gemeinsamen Versorgungsquelle eine getrennte Zuführungsleitung bis zu jedem Reaktionsgefäss vorhanden ist, wobei in der Zuführungsleitung zu jedem Reaktionsgefäss an einem Punkt zwischen der gemeinsamen Quelle und dem entsprechenden Verdampfer ein Organ zur Regelung des Zuflusses der Charge eingebaut. ist.
Die Produkte von jedem Reaktionsgefäss werden zweekmässig am Ausgang jedes Reak tionsgefässes sofort. durch Einführen eines Kühlmittels, z. B. Wasser, abgekühlt. und ge langen durch ein Auslassrohr zu dem gemein samen Ableitungsrohr und durch dieses zu einem Pechtopf.
Beim erfindungsgemässen Verfahren wird der Zufluss zu jedem Reaktionsgefäss an einer kalten Stelle geregelt, wo das Ausgangsmate rial noeh im flüssigen ZiLstand sieh befindet. Hierdurch wird eine genauere und gleiehmä.ssi- gere Einstellung des Zuflusses zu jedem Reak tionsgefäss und damit der Reaktionsbedingun gen in jedem einzelnen Reaktionsgefäss er möglicht als beim bisher üblichen Verfahren. Zudem besteht der Vorteil, dass eine über mässige Kohlebildung in irgendeinem der Re aktionsgefässe leichter vermieden werden kann.
Ferner kann die Speisung jedes Reaktions gefässes in der Weise geregelt. werden, dass praktisch konstante Temperaturen in den Re aktionsgefässen aufrechterhalten werden. Sollte in einem der Reaktionsgefässe die Tem peratur zu hoch ansteigen, so kann die Zu fuhr zu diesem Reaktionsgefäss erhöht wer den, wodurch die Temperatur ermässigt wird. Sollte die Temperatur zu gering werden, so wird der Zufluss vermindert, wodurch die Temperatur erhöht wird.
Die erfindungsgemässe Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist gekenn zeichnet durch einen Behälter für die flüssige Charge, eine Anzahl von Verdampfern und eine entsprechende Anzahl von Reaktions gefässen, wobei diese letzteren in einem ge meinsamen Ofen angeordnet sind, ferner ein getrenntes Zuführungsrohr von dem genann ten Flüssigkeitsbehälter zu jedem Verdampfer sowie von jedem Verdampfer zu dem zuge hörigen Reaktionsgefäss, wobei in jedem der Zuführungsrohre von dem Flüssigkeitsbehäl ter zu den Verdampfern ein Regelorgan ein gebaut ist, womit der Zufluss zu jedem Reak tionsgefäss einzeln geregelt werden kann.
Die Verdampfer der erfindungsgemässen Einrichtung werden vorzugsweise in einem Zemeinsanien Ofen angeordnet.
Eine Ausführungsform der erfindungsge mässen Einrichtung ist in den beiliegenden Zeichnungen schematisch dargestellt.
Fig. 1 ist. ein schematischer Aufriss der Einrichtung.
Fig. 2 zeigt. einen Schnitt. durch den Ofen. Der rohrförmige Flüssigkeitsbehälter 10 wird mit der Charge von flüssigen Kohlen- wasserstoffen unter Druck gespeist. Er ist. durch die Zuführungsleitungen 1.1 mit den Verdampfern 12 verbunden, welche ihrerseits durch die Zuführungsleitungen 13 mit den Reaktionsgefässen 14 verbunden sind. Ge nannte Reaktionsgefässe 14 sind in einem ge- nfeinsamen Ofen 15 angeordnet, welcher mit den öl- oder Gasbrennern 16 geheizt wird.
Die Verdampfer 12 sind in einer gemeinsamen Heizkammer 17 angeordnet, welche durch die Abgase des Ofens 15 geheizt wird, die der ge nannten Heizkammer zugeführt. werden durch die Kanäle 18, 19 und über die Prallwand 20. Die verbrauchten Abgase werden sodann durch die Kanäle 21, 22 dem Hochkamin zu geleitet. Jedes der Reaktionsgefässe 14 ist mit einem Auslassrohr 23 versehen, welches mit. dem gemeinsamen Ableitungsrohr 24 verbun den ist. Vom Ableitungsrohr 24 gelangen die Reaktionsprodukte zu einem nicht gezeigten Pechtopf und weiter zu den ebenfalls nicht gezeigten Kühlern. Am.
Ausgang der Reak tionsgefässe sind Mittel zum Einführen von Wasser oder einem andern geeigneten Kühl mittel vorhanden, um die Reaktionsprodukte abzukühlen.
Jede der Zuleitungen 1.1 ist. mit einem Ventil 26, einem Durehflussanzeiger 27, einem zweiten Ventil 28 und einem -Manometer 29 versehen. Jede der Zuleitungen 1.1 ist ferner mit einer Ansehlussleitun# 30 zur Zufuhr von Wasserdampf und Luft \aus den Rohren 40 bzw. 41 und mit einer Ansehlussleitung 31 zur Zufuhr von Wasser versehen. Die Rohre 40 und 41 sind mit. Durehflussmessgeräten ver sehen (42, 43).
Die Auslassrohre 23 der Reaktionsgefässe sind mit Ventilen 32 ausgerüstet und mit Ab leitungen 33 verbunden, welche über die Ven tile 34 zu dem Ableitungsrohr 35 führen, welches mit dein Schornstein 36 verbunden ist.
Unterhalb der Verdampfer 12 ist. ein mit Abwärme geheizter Dampfkessel 37 angeord net.
Die Reaktionsgefässe 14 sind am untern Ende starr befestigt, dagegen können sie sich am obern Ende frei ausdehnen. Es können am obern Ende der Reaktionsgefässe die Expan- sionsmesser 38 montiert werden, um die Tem peraturverhältnisse in den Reaktionsgefässen zu kontrollieren. Die Angaben der genannten Messinstrumente 38 können z. B. durch Bow denzüge auf einen Punkt. in der Nähe der Ventile 26 übertragen werden.
Anderseits können auch P@-rometer an verschiedenen Punkten im Reaktionsgefäss montiert und die Messwerte auf einen Punkt nahe am zugehöri gen Regelorgan übertragen werden.
Die Zuführungsrohre 1.3 zu den Reaktions gefässen 14 sind in den Kanälen 44, 45 oben an beiden Seiten des Ofens 15 montiert.
Obwohl in der Zeichnung gerade rohrför mige Reaktionsgefässe dargestellt sind, können sie auch die form von Rohrschlangen haben und einen beliebigen geeigneten Querschnitt aufweisen. Im Betrieb werden getrennte Ströme flüs siger Kohlenwasserstoffe vom rohrförmigen Behälter 10 durch die Zuleitungsrohre 11 den Verdampfern 12 zugeführt, wo das Ausgangs material verdampft und gegebenenfalls auch überhitzt wird. Die entwickelten Dämpfe wer den sodann in getrennten Strömen mittels der Zuführungsrohre 13 den Reaktionsgefässen 14 zugeleitet, welche im Ofen 15 auf die ge wünschte Temperatur erhitzt. werden.
Die in den Reaktionsgefässen gebildeten Reaktionsprodukte werden am Ausgangsende derselben durch die Einspritzv orrichtungen 25 mit. einer in feiner Verteilung zugeführten Flüssigkeit abgekühlt (gelöscht) und gelan gen sodann durch die Auslassrohre 23 in das gemeinsame Auslassrohr 24 und von dort zu dem Peehtopf und den Kühlern.
Die Regelung des Zuflusses zu jedem Re aktionsgefäss 14 erfolgt mittels den Ventilen 26, wobei die jedem Reaktionsgefäss zuge- f ührte -Menge durch die Durchflussmesser 27 kontrolliert wird. Der Zufluss zu den Reak tionsgefässen wird im allgemeinen konstant gehalten, doch kann sie auch entsprechend geregelt werden, um praktisch konstante Tem peraturen aufrechtzuerhalten, wenn Anzei chen vorhanden sind, dass die Arbeitstempera tur über die gewünschten Grenzen hinaus fällt oder steigt.
Ferner dienen die Manometer 29 dazu, die Zustände in den Reaktionsgefässen zu kon trollieren. Sollte der Rückdruck in irgend einem Reaktionsgefäss übermässig hoch wer den, zufolge Verstopfung durch abgelagerte Kohle, so kann das betreffende Reaktions gefäss durch Schliessen der zugehörigen Ven tile 26 und 32 ausser Betrieb gesetzt werden, worauf an Stelle von Kohlenwasserstoffen durch die entsprechende Zuführungsleitung 11 aus dem zugehörigen Rohr 30 Wasser zu geführt wird, um ein Überhitzen des verstopf ten Reaktionsgefässes zu verhindern. Die übri- g-en Reaktionsgefässe bleiben in Betrieb.
An Stelle von Wasser kann dem verstopften Re aktionsgefäss auch Luft und Wasserdampf mittels der zugehörigen Zufuhrleitung 11 aus dem entsprechenden Rohr 30 zugeführt wer- den, um die abgelagerte Kohle abzubrennen, während die übrigen Reaktionsgefässe normal weiterarbeiten. Wird einem Reaktionsgefäss Wasser oder Dampf und Luft zugeführt, so wird dasselbe durch das Rohr 34 und das Ab leitungsrohr. 35 direkt mit dem Schornstein verbunden zwecks Entfernung der Reaktions produkte.
Anderseits kann das Rohr 40 auch mit. einer Quelle von inertem Gas verbunden werden, so da.ss mit dem inerten Gas ver dünnte Luft durch die Rohre 30 in die Reak tionsgefässe 14 eingeleitet wird zum Abbren nen der Kohleablagerung.
Wenn alle oder eine Mehrzahl der Reak tionsgefässe einen übermässigen Rückdruek aufweisen, so kann die Zufuhr der Charge ab Uestellt und Schritte eingeleitet werden, um die abgelagerte Kohle abzubrennen durch Lei tung von Luft gemischt mit Wasserdampf oder inertem Gas durch die Reaktionsgefässe. Auch in diesem Fall werden die Reaktions produkte durch das Ableitungsrohr 35 dem Schornstein zugeführt.
Es ist ersichtlich, dass die beschriebene Einrichtung eine genaue Regelung der Zu fuhr zu jedem Reaktionsgefäss ermöglicht und ferner, dass, wenn ein oder mehr Reaktions gefässe ausser Betrieb gesetzt werden müssen, keine Notwendigkeit besteht, die ganze Anlage stillzulegen.
Das Verfahren und die Einrichtung ge mäss der Erfindung werden vorteilhaft ver wendet für die thermische Behandlung von flüssigen Kohlenwasserstoffen in der Dampf phase bei Temperaturen über 500 C und ins besondere zur Herstellung von aromatischen iohlenwasserstoffen nebst olefinhaltigen Gasen aus Erdölen und andern flüssigen Kohlenwasserstoffen mit Siedegrenzen von 50 bis 400 C durch thermisehe Behandlung in der Dampfphase bei Temperaturen zwi schen 500 und 800 C.
Solche Verfahren sind in den britischen Patentschriften Nr. 552216, 571973, 575766 und<B>575771</B> sowie im Schweizer Patent Nr. 275431 beschrieben.
Bei der erfindungsgemässen Einrichtung kann jedes Reaktionsgefäss aus einem Ein- gangsteil mit grossem Verhältnis von Ober fläche zu Voliunen und einem anschliessen den Abschnitt mit kleinem Verhältnis von Oberfläche zu Volumen bestehen. Ferner können Mittel vorgesehen sein, um eine Kühl schicht von Gasen zwischen beiden Enden des Ofens dort einzuführen, wo der Eingangs teil mit dem nachfolgenden Abschnitt des Reaktionsgefässes verbunden ist.
Method and device for the thermal treatment of hydrocarbons. The invention relates to a method and a device for the thermal treatment of a batch of liquid hydrocarbons in the vapor phase at relatively high temperatures, that is to say at temperatures at which coal formation is likely to take place.
In the thermal treatment of liquid hydrocarbons is. it is known to conduct the hydrocarbons in the vapor phase at the same time through a number of reaction vessels, which are heated to the required temperature in a common oven. In such cases it is common to use a single evaporator which feeds all reaction vessels through a common head piece.
The method according to the invention involves treating a batch of liquid hydrocarbons in the vapor phase at relatively high temperatures. as marked by the fact that the liquid charge is fed from a common source through separate feed pipes to a number of evaporators, and the steam generated in these is also fed through separate feed pipes to a number of reaction vessels, which are brought to the temperature required for thermal treatment be heated in a common oven in such a way that
that from the common supply source there is a separate feed line up to each reaction vessel, an organ for regulating the flow of the charge being built into the feed line to each reaction vessel at a point between the common source and the corresponding evaporator. is.
The products from each reaction vessel are immediately two-way at the exit of each reaction vessel. by introducing a coolant, e.g. B. water, cooled. and go through an outlet pipe to the common drainage pipe and through this to a pitch pot.
In the process according to the invention, the inflow to each reaction vessel is regulated at a cold point where the starting material is still in the liquid level. This enables a more precise and equally reliable setting of the inflow to each reaction vessel and thus of the reaction conditions in each individual reaction vessel than in the previously customary process. There is also the advantage that excessive carbon formation in any of the reaction vessels can be avoided more easily.
In addition, the feed to each reaction vessel can be regulated in this way. that practically constant temperatures are maintained in the reaction vessels. If the temperature in one of the reaction vessels rises too high, the supply to this reaction vessel can be increased, whereby the temperature is reduced. Should the temperature become too low, the inflow is reduced, whereby the temperature is increased.
The inventive device for carrying out the method is characterized by a container for the liquid charge, a number of evaporators and a corresponding number of reaction vessels, the latter being arranged in a common oven, and a separate supply pipe from the named liquid container to each vaporizer and from each vaporizer to the associated reaction vessel, with a control element being built into each of the supply pipes from the liquid container to the vaporizer, with which the inflow to each reaction vessel can be regulated individually.
The evaporators of the device according to the invention are preferably arranged in a Zemeinsanien oven.
An embodiment of the device according to the invention is shown schematically in the accompanying drawings.
Fig. 1 is. a schematic elevation of the facility.
Fig. 2 shows. a cut. through the oven. The tubular liquid container 10 is fed with the charge of liquid hydrocarbons under pressure. He is. connected by the supply lines 1.1 to the evaporators 12, which in turn are connected to the reaction vessels 14 by the supply lines 13. The reaction vessels 14 mentioned are arranged in a common furnace 15 which is heated with the oil or gas burners 16.
The evaporator 12 are arranged in a common heating chamber 17, which is heated by the exhaust gases from the furnace 15, which is fed to the ge-called heating chamber. are through the channels 18, 19 and over the baffle 20. The used exhaust gases are then passed through the channels 21, 22 to the high chimney. Each of the reaction vessels 14 is provided with an outlet pipe 23, which with. the common discharge pipe 24 is verbun the. From the discharge pipe 24, the reaction products reach a pitch pot, not shown, and on to the coolers, also not shown. At the.
At the outlet of the reac tion vessels, means are provided for introducing water or another suitable coolant in order to cool the reaction products.
Each of the leads 1.1 is. with a valve 26, a flow indicator 27, a second valve 28 and a manometer 29 provided. Each of the supply lines 1.1 is furthermore provided with a connection line 30 for the supply of water vapor and air from the pipes 40 or 41 and with a connection line 31 for the supply of water. The tubes 40 and 41 are with. Provide flow meters (42, 43).
The outlet pipes 23 of the reaction vessels are equipped with valves 32 and connected to lines 33 which lead via the valves 34 to the discharge pipe 35 which is connected to your chimney 36.
Below the evaporator 12 is. a steam boiler 37 heated with waste heat net angeord.
The reaction vessels 14 are rigidly attached at the lower end, but they can expand freely at the upper end. The expansion meters 38 can be mounted on the upper end of the reaction vessels in order to control the temperature conditions in the reaction vessels. The details of the aforementioned measuring instruments 38 can, for. B. by Bow denzug on one point. in the vicinity of the valves 26 are transmitted.
On the other hand, P @ -rometers can be mounted at various points in the reaction vessel and the measured values can be transferred to a point close to the associated control element.
The feed pipes 1.3 to the reaction vessels 14 are mounted in the channels 44, 45 above on both sides of the furnace 15.
Although tubular reaction vessels are shown in the drawing, they can also be in the form of coiled tubes and have any suitable cross section. In operation, separate streams of liquid hydrocarbons are fed from the tubular container 10 through the feed pipes 11 to the evaporators 12, where the starting material is evaporated and possibly also overheated. The vapors developed who then fed in separate streams by means of the feed tubes 13 to the reaction vessels 14, which are heated in the furnace 15 to the desired temperature. will.
The reaction products formed in the reaction vessels are at the output end of the same through the injection devices 25 with. a finely distributed liquid is cooled (quenched) and then gelan conditions through the outlet pipes 23 into the common outlet pipe 24 and from there to the peeling pot and the coolers.
The flow to each reaction vessel 14 is regulated by means of the valves 26, with the quantity supplied to each reaction vessel being controlled by the flow meter 27. The inflow to the reaction vessels is generally kept constant, but it can also be regulated accordingly in order to maintain practically constant temperatures if there are indications that the working temperature is falling or rising above the desired limits.
Furthermore, the pressure gauges 29 are used to control the conditions in the reaction vessels. If the back pressure in any reaction vessel is excessively high, due to clogging by deposited coal, the reaction vessel in question can be put out of operation by closing the associated valves 26 and 32, whereupon instead of hydrocarbons through the corresponding supply line 11 from the associated pipe 30 is fed to water in order to prevent overheating of the clogged reaction vessel. The other reaction vessels remain in operation.
Instead of water, air and water vapor can also be fed to the clogged reaction vessel from the corresponding pipe 30 by means of the associated feed line 11 in order to burn off the deposited coal while the other reaction vessels continue to operate normally. If water or steam and air are supplied to a reaction vessel, the same is passed through the pipe 34 and the discharge pipe. 35 connected directly to the chimney to remove the reaction products.
On the other hand, the pipe 40 can also. a source of inert gas, so that air diluted with the inert gas is introduced through the tubes 30 into the reaction vessels 14 to burn off the carbon deposits.
If all or a majority of the reaction vessels have excessive back pressure, the feed of the batch can be started and steps can be initiated to burn off the deposited coal by passing air mixed with water vapor or inert gas through the reaction vessels. In this case too, the reaction products are fed to the chimney through the discharge pipe 35.
It can be seen that the device described enables precise control of the supply to each reaction vessel and, furthermore, that if one or more reaction vessels have to be put out of operation, there is no need to shut down the entire system.
The method and the device according to the invention are advantageously used for the thermal treatment of liquid hydrocarbons in the vapor phase at temperatures above 500 ° C. and in particular for the production of aromatic hydrocarbons along with olefin-containing gases from petroleum and other liquid hydrocarbons with boiling points of 50 up to 400 C through thermal treatment in the vapor phase at temperatures between 500 and 800 C.
Such methods are described in British Patent Nos. 552216, 571973, 575766 and 575771 and in Swiss Patent No. 275431.
In the device according to the invention, each reaction vessel can consist of an inlet part with a high ratio of surface to volume and an adjoining section with a small ratio of surface to volume. Furthermore, means can be provided to introduce a cooling layer of gases between the two ends of the furnace where the input part is connected to the subsequent section of the reaction vessel.