DD201804A5

DD201804A5 - CONTINUOUS THERMAL CRACKING PROCESS FOR HEAVY SOIL

Info

Publication number: DD201804A5
Application number: DD23673782A
Authority: DD
Inventors: Masao Sakurai; Tetsuo Wada
Original assignee: Toyo Engineering Corp; Mitsui Coke Co
Priority date: 1981-01-16
Filing date: 1982-01-14
Publication date: 1983-08-10
Also published as: JPS6256917B2; MX161270A; JPS57119986A; CA1189011A

Abstract

Verfahren zur Erzeugung von thermisch gecrackten Produkten hoher Qualitaet wie Gas, gecracktes Leichtoel und Pech durch kontinuierliches thermisches Cracken von schwerem Erdoeloder schweren Erdoelbestandteilen in einem einkolonnigen Reaktor. Und zwar wird schweres Erdoel, das in einem Erhitzungsofen auf eine Temperatur in einem vorherbestimmten Bereich erhitzt worden ist, kontinuierlich in die unterste Reaktionszone eines kolonnenartigen Reaktors eingefuehrt, der in vertikaler Richtung in eine Vielzahl von Reaktionszonen durch wenigstens eine Trennwand unterteilt ist, durch die jeweils eine Oeffnung hindurchgeht, um die Reaktionszonen miteinander zu verbinden. Das schwere Erdoel wird in dem Reaktor dem thermischen Cracken unterworfen, waehrend seine Temperatur, sein Druck und seine Verweilzeit in dem Reaktor innerhalb entsprechender vorherbestimmter Bereiche gehalten wird und wobei Oel,das in jeder der Reaktionszonen behandelt worden ist,nacheinander unter Ruehrbedingungen zusammen mit Blasen zu seiner oberen Reaktionszone befoerdert wird.Dann wird das so gecrackte Produkt kontinuierlich von der obersten Reaktionszone des Reaktors abgezogen.A process for producing high quality thermally cracked products such as gas, cracked light oil and pitch by continuous thermal cracking of heavy oil or heavy petroleum components in a single column reactor. Namely, heavy oil heated to a temperature in a predetermined range in a heating furnace is continuously introduced into the lowermost reaction zone of a columnar reactor vertically divided into a plurality of reaction zones through at least one partition through each of which an opening passes to connect the reaction zones together. The heavy oil is subjected to thermal cracking in the reactor while maintaining its temperature, pressure and residence time in the reactor within respective predetermined ranges, and oil, which has been treated in each of the reaction zones, being added successively under stirring conditions together with bubbles Then the cracked product is continuously withdrawn from the uppermost reaction zone of the reactor.

Description

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Kontinuierliches thermisches Crackverfahren fürContinuous thermal cracking process for

schweres Erdöl.heavy oil.

Anwendungsgebiet der Erfindung.Field of application of the invention.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum kontinuierlichen thermischen Cracken von schwerem Erdöl bzw. von schweren Erdölbestandteilen. Sie bezieht sich insbesondere auf ein Verfahren zum Herstellen von thermisch gecrackten Produkten mit hoher Qualität wie beispielsweise Gas, gecracktem Leichtöl und Pech aus schweren Erdölbestandteilen, bei dem dasThe invention relates to a process for the continuous thermal cracking of heavy crude oil or heavy petroleum components. More particularly, it relates to a process for producing high quality thermally cracked products such as gas, cracked light oil and heavy petroleum pitch, in which the

LJD / ό / I L JD / ό / I

schwere Erdöl kontinuierlich dem thermischen Cracken in einem einkolonnigen Reaktor unterworfen wird.heavy petroleum is continuously subjected to thermal cracking in a single column reactor.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen. Characteristic of the known technical solutions .

Im Hinblick auf eine wirtschaftliche, effektive Ausnutzung von schwerem Erdöl wurde eine breite Vielfalt von Versuchen angestellt, um Gas, gecracktes Leichtöl und Pech aus derartigen schweren Erdölbestandteilen durch thermisches Crakken derselben zu erhalten.In order to economically and effectively utilize heavy crude oil, a wide variety of experiments have been made to obtain gas, cracked light oil and pitch from such heavy petroleum components by thermal cracking thereof.

Es ist von äußerst hoher Bedeutung für die Einsparung von Kohle für die Stahlindustrie und für die Umwandlung von in der Stahlindustrie brauchbarer Kohle, Pech, das aus dem reichlich vorhandenen schweren Erdöl erzeugt wird, als ein Bindemittel für die Herstellung von Koks für Hochöfen für die Stahlherstellung oder als einen Ersatzstoff für Backkohle, die auch zur Herstellung für derartigen Koks verwendet wird, auszunutzen.It is extremely important for the saving of coal for the steel industry and for the conversion of coal useful in the steel industry, pitch produced from the abundant heavy crude oil, as a binder for the production of coke for blast furnaces for steel making or to use as a substitute for charcoal, which is also used for the production of such coke.

Um Pech mit einer Qualität, die für die vorgenannten Anwendungszwecke geeignet ist, durch das thermische Cracken von schwerem Erdöl zu erhalten, ist es notwendig, daß das Pech eine Zusammensetzung besitzt, die reich an für Benzol unlöslichen Bestandteilen, jedoch arm an für Chinolin (CJ N) unlöslichen Bestandteilen ist, mit anderen Worten, eine Zusammensetzung aufweist, die reich an ß-Harzkomponenten ist, die mittlere Verkohlungs- bzw. Carbonisierungs- und PoIykondensationsgrade aufweisen.In order to obtain pitch with a quality suitable for the above-mentioned applications by the thermal cracking of heavy crude oil, it is necessary that the pitch has a composition rich in benzene-insoluble components but poor in quinoline (CJ N) insoluble constituents, in other words, has a composition rich in beta-resin components having average carbonation and polycondensation degrees.

Es ist offensichtlich wichtig für die Steuerung der Qualität und der Ausbeute eines Produktes, daß die optimalen Reaktionsbedingungen gewählt werden. Darüber hinaus ist es auch wichtig, die so ausgewählten Reaktionsbedingungen so gleichmäßig wie möglich durch das der thermischen Crackbehandlung unterworfene Öl hindurch aufrecht zu erhalten, wenn die Behandlung in einem industriellen Maßstab durchge-It is obviously important for controlling the quality and yield of a product that the optimum reaction conditions be chosen. In addition, it is also important to maintain the reaction conditions so selected as uniformly as possible throughout the thermal cracking treated oil when the treatment is carried out on an industrial scale.

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führt wird. Es ist unerläßlich, auf das der thermischen Crackbehandlung unterworfene Öl eine ausreichende Rührbewegung zu dem Zweck anzuwenden, daß die optimale Reaktionsbedingung so gleichmäßig wie möglich durch das Öl hindurch gehalten wird und die Agglomeration von koksartigen Substanzen vermieden wird, die unvermeidbar während der thermischen Crackreaktion auftritt. Das Rühren oder die Bewegung kann nach irgendeinem beliebigen Verfahren durchgeführt werden, das üblicherweise in der Praxis angewendet wird, und zwar beispielsweise mit Hilfe von Mischschrauben oder Propellern, Fluidinjektion oder Ultraschallwellen. Diese Mittel können je nach belieben allein oder in Kombination eingesetzt werden. Aber selbst wenn das Öl in einem gut gerührten Zustand aufgrund einer Rührbewegung durch derartige Mittel gehalten wird und Reaktionsbedingungen wie die Temperatur, der Druck und die Verweilzeit genau kontrolliert werden, durchläuft ein Teil des behandelten Öles, das eine Mischung aus einer Anzahl von Bestandteilen ist, unvermeidbar einen verkürzten Weg durch den Reaktor, und das Endprodukt enthält unvermeidbar sowohl Substanzen, die im wesentlichen unverändert gegenüber und ähnlich den Bestandteilsubstanzen sind, die in dem schweren Erdöl vorhanden waren, das in den Reaktor eingebracht worden ist, als auch Substanzen, die aufgrund eines übermäßigen Fortschreitens der Carbonisierung und Polykondensation durch das thermische Cracken aufgetreten sind, wenn das Rühren des Öles durch Querströme verursacht wird, wenn die thermische Crackbehandlung in einem Reaktionssystem von dem Typ durchgeführt wird, bei dem das zugeführte schwere Erdöl kontinuierlich in einen herkömmlichen einkolonnigen Reaktor eingebracht wird und das entstehende gecrackte Produkt kontinuierlich abgezogen wird, insbesondere dann, wenn der Reaktor ein großes Volumen besitzt und die Behandlung mit einer relativ langen Verweilzeit durchgeführt wird. Aus diesen beschriebenen Gründen ist es unmöglich, durch die Verwendung eines einkolonnigen Reaktors Pech zu erhalten,leads. It is indispensable to apply sufficient stirring to the oil subjected to the thermal cracking treatment for the purpose of keeping the optimum reaction condition as uniformly as possible through the oil and avoiding agglomeration of coke-like substances inevitably occurring during the thermal cracking reaction. The agitation or agitation may be carried out by any method commonly used in practice, for example by means of mixing screws or propellers, fluid injection or ultrasonic waves. These agents may be used alone or in combination as desired. However, even if the oil is kept in a well-stirred state due to agitation by such means and reaction conditions such as temperature, pressure and residence time are accurately controlled, a part of the treated oil which is a mixture of a number of constituents passes through inevitably a shortened path through the reactor, and the final product unavoidably contains both substances that are substantially unchanged and similar to the constituent substances that were present in the heavy petroleum that has been introduced into the reactor, as well as substances due to a excessive progress of the carbonation and polycondensation by the thermal cracking have occurred when the stirring of the oil is caused by cross flows when the thermal cracking treatment is carried out in a reaction system of the type in which the supplied heavy crude oil continuously in a conven a single-column reactor is introduced and the resulting cracked product is continuously withdrawn, especially if the reactor has a large volume and the treatment is carried out with a relatively long residence time. For these reasons described, it is impossible to obtain pitch by using a single column reactor,

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bei dem speziell die oben beschriebenen spezifischen Bestandteile , das heißt ß-Harzkomponenten, angereichert sind. Die angegebenen Nachteile können auch dann nicht verbessert werden, wenn die Reaktionsbedingungen ganz genau gesteuert werden.in which specifically the above-described specific components, that is, β-resin components, are enriched. The stated disadvantages can not be improved even if the reaction conditions are controlled very accurately.

Es kann nicht erwartet werden, daß selektiv nur gewünschte Bestandteile angereichert werden, wenn nicht eine spezielle Maßnahme ergriffen wird, um das Auftreten des Phänomens zu vermeiden, daß ein Teil des behandelten Öles einen ver-It can not be expected that only desired constituents will be selectively enriched, unless a special measure is taken to avoid the occurrence of the phenomenon that a part of the treated oil has a

^v. kürzten Weg durch den Reaktor nimmt, und andererseits ein ^v . shortened way through the reactor, and on the other hand

' Teil des Restes von dem Öl in dem Reaktor für eine Zeitdauer verbleibt, die langer als die vorherbestimmte Verweilzeit ist. Als eine derartige Maßnahme werden in den Japanischen Patent-Offenlegungsschriften No. 65302/1978 und No. 119903/1978 vorgeschlagen, eine Vielzahl von Reaktionstanks in Serie miteinander zu verbinden, von denen jeder ein Volumen besitzt, das so klein wie vom industriellen Standpunkt aus möglich ist und mit Rühr- und Mischeinrichtungen ausgestattet ist, und zu veranlassen, daß das Öl zur Reaktion gebracht wird, während es nacheinander durch die Reaktionstanks hindurchläuft, um es dadurch zu ermöglichen, .- ·. daß die durch den verkürzten Durchlauf, die verlängerte /^, Aufenthaltsdauer und Querstrommischung des Öles zwischen dem öleinlaß und dem Produktauslaß des einkolonnigen Reaktors erzeugten Nachteile verringert werden. Es wurde jedoch festgestellt, daß ein anderes Problem, das unten noch beschrieben werden wird, bei dem Verfahren in Bezug auf den Übergang des behandelten Öles jeweils zwischen zwei Reaktionstanks auftritt. Dieses andere Problem ist noch völlig ungelöst .Part of the remainder of the oil remains in the reactor for a period of time which is longer than the predetermined residence time. As such a measure, in Japanese Patent Laid-Open Publication Nos. 65302/1978 and no. 119903/1978 proposed to serially connect a plurality of reaction tanks, each having a volume as small as possible from an industrial point of view and equipped with stirring and mixing means, and causing the oil to react is brought as it successively passes through the reaction tanks, thereby enabling .-. that the drawbacks produced by the shortened passage, the extended oil residence time and cross-flow mixing of the oil between the oil inlet and the product outlet of the single-column reactor are reduced. However, it has been found that another problem, which will be described below, occurs in the process with respect to the transition of the treated oil between each two reaction tanks. This other problem is still completely unresolved.

Das thermische Cracken von schwerem Erdöl kann natürlich mit hohem Wirkungsgrad durchgeführt werden, wenn es bei einer Reaktionstemperatur durchgeführt wird, die so hoch wie möglich liegt. Andererseits ist es für ein hochwirksamesOf course, the thermal cracking of heavy crude oil can be carried out with high efficiency when it is carried out at a reaction temperature which is as high as possible. On the other hand, it is highly effective

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thermisches Cracken des schweren Erdöls wichtig, das Auftreten von Verkokung oder Verkohlung, das bei hohen Reaktionstemperaturen unvermeidbar fortschreitet, minimal zu halten. Demzufolge umfaßt das thermische Cracken von schwerem Erdöl zwei Erfordernisse, die vom Prinzip her gegensätzlich sind.Thermal cracking of heavy petroleum important to minimize the occurrence of coking or charring, which inevitably progresses at high reaction temperatures. As a result, thermal cracking of heavy crude oil involves two requirements which are in principle contradictory.

Um die beiden miteinander unverträglichen Erfordernisse zu erfüllen, gäbe es keine andere Wahl als die Anwendung einer Reaktionstemperatur, die vom praktischen Standpunkt so tief wie möglich ist, und die Verweilzeit in der Reaktionszone länger zu machen. Wenn eine lange Verweilzeit gewählt wird, ist die Durchflußrate durch eine Leitung zwischen jeweils zwei Reaktionstanks offensichtlich klein, wenn eine Vielzahl von Reaktionstanks durch Leitungen in Reihe geschaltet sind und Öl durch die Tanks geleitet wird.In order to meet the two mutually incompatible requirements, there would be no choice but to use a reaction temperature which is as low as possible from the practical point of view, and to increase the residence time in the reaction zone. When a long residence time is chosen, the flow rate through a conduit between every two reaction tanks is apparently small when a plurality of reaction tanks are connected in series through conduits and oil is passed through the tanks.

Da die Durchflußrate des Öles, das von einem Reaktionstank zu einem anderen durch eine zwischen diesen Tanks vorgesehene Leitung geleitet wird, klein ist, wird die wirksame Durchflußöffnung der Leitung gedrückt und dann innerhalb einer kurzen Zeitdauer aufgrund von Koagulation einer Mischung aus carbonisierten Teilchen und Polykondensationsprodukten und Ansammlung derselben auf der inneren Wand der Leitung unabhängig von dem Durchmesser der Leitung verstopft, d.h., unabhängig davon, ob der Durchmesser der Leitung für die Durchflußrate geeignet, zu klein oder zu groß ist. So lange jedoch ein glatter übergang des Öles durch die Leitung jeweils zwischen zwei Reaktionstanks nicht aufrechterhalten ist, wird das Problem der Steuerung des Ölniveaus in jedem Reaktionstank praktisch ungelöst bleiben. Wenn es jedoch unmöglich wird, das Ölniveau in jedem Reaktionstank zu steuern, verliert der Reaktionstank seine Gas-/Flüssigkeits-Trennfunktion und macht so eine getrennte oder zusätzliche Gas-/Flüssigkeits-Trennvorrichtung erfor-Since the flow rate of the oil passed from one reaction tank to another through a conduit provided between these tanks is small, the effective flow passage of the conduit is forced and then within a short period of time due to coagulation of a mixture of carbonized particles and polycondensates Accumulation clogged on the inner wall of the conduit regardless of the diameter of the conduit, that is, regardless of whether the diameter of the conduit for the flow rate suitable, too small or too large. However, as long as a smooth transition of the oil through the conduit between each two reaction tanks is not maintained, the problem of controlling the oil level in each reaction tank will remain virtually unresolved. However, if it becomes impossible to control the level of oil in each reaction tank, the reaction tank loses its gas / liquid separation function and thus requires a separate or additional gas / liquid separator.

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derlich.sary.

Ein thermisches Crackverfahren für schweres Erdöl, das äußerst stark zum Einleiten von Verkokung oder Verkohlung neigt, ist grundsätzlich verschieden von solch einem für schweres Kohleöl. Es wurde gefunden, daß das Verfahren, bei dem ein durch Verbinden einer Anzahl von Reaktionstanks in Serie gebildeter Reaktor verwendet wird, nicht kontinuierlich betrieben werden kann und daß darüber hinaus die gesamten Einrichtungen unvermeidbar kompliziert, unwirtschaftlich und unpraktisch gemacht werden.A thermal cracking process for heavy petroleum that is highly prone to induce coking or charring is fundamentally different from that for heavy coal oil. It has been found that the process of using a reactor formed by connecting a number of reaction tanks in series can not be operated continuously and, moreover, that the entire equipment is inevitably made complicated, uneconomical and impractical.

Zur Erzielung eines glatten Überganges des zu behandelnden Öls durch eine Reihe von Reaktionstanks, die in Reihe miteinander verbunden sind, wurden Versuche unternommen, bei denen Leitungen mit guter Oberflächenglattheit auf ihren inneren Wänden verwendet wurden und die schräg oder quer zu dem Ablaufstrom des Reaktors gelegt wurden, oder bei denen die Reaktionstanks so angeordnet wurden, daß jeweils zwischen zwei benachbarten Tanks eine ausreichende Höhendifferenz verblieb, um so die Leitungen zu vertikal abfallenden Leitungen zu machen. Es wurde jedoch gefunden, daß derartige Versuche keinen Erfolg für die Verbesserung des Problems brachten.To achieve a smooth transition of the oil to be treated through a series of reaction tanks connected in series, attempts have been made to use pipes with good surface smoothness on their inner walls and laid obliquely or transversely to the effluent stream of the reactor , or in which the reaction tanks were arranged so that in each case between two adjacent tanks a sufficient height difference remained, so as to make the lines to vertical sloping lines. However, it was found that such attempts did not succeed in improving the problem.

Selbst wenn eine Leitung mit guter Oberflächenglattheit verwendet wird, erscheint eine dünne Kohleschicht zuerst auf der inneren Oberfläche derselben in Form eines dichten Filmes. Dann wird die Kohleschicht sehr schnell dicker. An diesem Punkt fanden die Erfinder der vorliegenden Erfindung, daß es unerläßlich ist, entweder die Übergangsleitung für das zu behandelnde Öl zwischen jeweils zwei Reaktionstanks zu verkürzen oder wegzulassen und eine Art Beförderungsvorrichtung für das zu behandelnde Öl vorzusehen, was zu einer Idee der Lösung des Übertragungsproblems von Öl zwischen Reaktionstanks führte, wobei ein nachfolgenderEven if a lead with good surface smoothness is used, a thin carbon layer first appears on the inner surface thereof in the form of a dense film. Then the carbon layer thickens very quickly. At this point, the inventors of the present invention found that it was necessary to either shorten or omit the transfer line for the oil to be treated between every two reaction tanks and provide a kind of delivery device for the oil to be treated, resulting in an idea of solving the transfer problem of oil between reaction tanks, with a subsequent

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Reaktionstank direkt über seinem vorhergehenden Reaktionstank angeordnet wird, die Leitung weggelassen wird, eine Öffnung für den Durchgang des Öles zu dem nachfolgenden Reaktionstank mit einer scharfen Kante vorgesehen wird und eine Förderungskraft auf das öl durch den Auftrieb von Blasen ausgeübt wird, während kontinuierlich verhindert wird, daß das Öl mit der scharfen Kante, die die Öffnung für den Durchgang des Öles festlegt, während des Betriebes durch aufsteigende Blasen in Kontakt kommt, um so das Problem des Haftenbleibens von carbonisierten Teilchen und Polykondensationsprodukten zu vermeiden.Reaction tank is placed directly above its previous reaction tank, the line is omitted, an opening for the passage of the oil to the subsequent reaction tank is provided with a sharp edge and a conveying force is exerted on the oil by the buoyancy of bubbles, while continuously preventing that the oil with the sharp edge defining the opening for the passage of the oil comes into contact during operation by rising bubbles so as to avoid the problem of sticking of carbonized particles and polycondensation products.

Die Erfinder der vorliegenden Erfindung führten ihre Untersuchungen über wiederholtes Herstellen von Testeinrichtungen und über wiederholte Experimente durch, um ein kontinuierliches thermisches Crackverfahren zu schaffen, das in der Lage ist, schweres Erdölpech zu liefern, bei dem die gewünschten Bestandteile, z.B. ß-Harzbestandteile, angereichert sind, durch Lösen der unangenehmen Nachteile des aus einer Anzahl in Reihe miteinander verbundener Reaktionstanks gebildeten Reaktors und verwendeten stattdessen eine Vorrichtung mit einem einfachen Aufbau und ließen die Reaktion ablaufen, während sie die verkürzten Durchgangswege und die Querstrommischung des Öles durch den Reaktor auf der Grundlage der oben angegebenen Idee minimalisierten. Diese Untersuchungen führten zur Fertigstellung des Verfahrens gemäß der Erfindung, mit dem auf einfache Weise ein Produkt mit hoher Qualität hergestellt werden kann, indem die Anteile der verschiedenen Bestandteile in dem entstehenden Pechprodukt mit hoher Selektivität gesteuert werden können, so daß die Zusammensetzung des Pechs insbesondere mit den gewünschten Bestandteilen angereichert werden kann, und indem der Übergang des zu behandelnden Öles durch das Ausüben einer Förderungskraft auf das Öl aufgrund aufsteigender Blasen vollständig verbessert wird.The inventors of the present invention conducted their studies of repeated testing and repeated experimentation to provide a continuous thermal cracking process capable of producing heavy petroleum pitch, in which the desired constituents, e.g. By eliminating the unpleasant drawbacks of the reactor formed from a number of series-connected reaction tanks, β-resin components were enriched and instead used a device of simple construction and allowed the reaction to proceed through the shortened passageways and cross-flow mixing of the oil through the reactor Minimized reactor on the basis of the idea given above. These studies led to the completion of the process according to the invention, with which a product of high quality can be easily prepared by controlling the proportions of the various constituents in the resulting pitch product with high selectivity, so that the composition of the pitch especially with can be enriched in the desired ingredients, and by the transition of the oil to be treated by the exertion of a conveying force on the oil due to rising bubbles is completely improved.

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Object of the invention.

Ein Ziel dieser Erfindung ist es, ein kontinuierliches thermisches Crackverfahren für schweres Erdöl bzw. für schwere Erdölbestandteile mit hoher Umwandlungsrate zu schaffen, das ein Reaktionsprodukt liefert, das selektiv reich an gewünschten Bestandteilen ist. Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, das kontinuierliche thermische Crackverf ahren so auszulegen, daß es kontinuierlich auf stabile Weise durchgeführt werden kann. Weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung im Zusammenhang mit der beige-' fügten Zeichnung.An object of this invention is to provide a continuous thermal cracking process for heavy petroleum components or heavy petroleum components with high conversion rate which provides a reaction product which is selectively rich in desired constituents. Another object of the invention is to design the continuous thermal cracking process so that it can be carried out continuously in a stable manner. Other objects, features and advantages of the present invention will become apparent from the following description taken in conjunction with the accompanying drawings.

Explanation of the essence of the invention.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein kontinuierliches thermisches Crackverfahren für schweres Erdöl und umfaßt das kontinuierliche Einbringen des schweren Erdöls, das in einem Erhitzungsofen auf eine Temperatur in einem vorherbestimmten Bereich erhitzt worden ist, in die unterste Reaktionszone eines kolonnenartigen Reaktors, der in vertikaler Richtung in eine Vielzahl von Reaktionszonen durch wenigstens eine Trennwand unterteilt ist, in der eine hindurchgehende Öffnung vorgesehen ist, um diese Reaktionszonen miteinander kommunizieren zu lassen; das Unterwerfen des schweren Erdöls der thermischen Crackung, während seine Temperatur, sein Druck und seine Verweilzeit in dem Reaktor innerhalb der jeweiligen vorherbestimmten Bereiche gehalten werden, und weiterhin, daß das Öl, das in jeder der einzelnen Reaktionszonen behandelt worden ist, nacheinander zu seiner obersten Reaktionszone zusammen mit Blasen unter Rührbedingungen geführt wird; und dann das kontinuierliche Entnehmen des so gecrackten Produktes von der obersten Reaktionszone dieses Reaktors. Die Vorerhitzung in dem Erhitzungsofen wird durchgeführt, um die TemperaturThe present invention relates to a continuous thermal cracking process for heavy petroleum and comprises continuously introducing the heavy petroleum heated in a heating furnace to a temperature in a predetermined range into the lowermost reaction zone of a columnar reactor arranged vertically in a plurality is subdivided by reaction zones through at least one partition in which a through opening is provided to allow these reaction zones communicate with each other; subjecting the heavy petroleum to thermal cracking while maintaining its temperature, pressure and residence time in the reactor within the respective predetermined ranges, and further that the oil which has been treated in each of the individual reaction zones successively becomes its uppermost one Reaction zone is conducted together with bubbles under stirring conditions; and then continuously withdrawing the thus-cracked product from the uppermost reaction zone of this reactor. The preheating in the heating furnace is performed to the temperature

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des schweren Erdöls auf 450 bis 52O°C anzuheben, wenn Pech, das reich an ß-Harzbestandteilen ist, erhalten werden soll. Um ein derartiges Pech zu erhalten, werden die Temperatur, der Druck und die Verweilzeit des zu behandelnden Öles in dem Reaktor im allgemeinen in den Bereichen 370 bis 45O°C, 1 bis 20 Atmosphären und 1 bis 10 Stunden gehalten-of heavy petroleum to 450 to 52O ° C when pitch rich in beta-resin components is to be obtained. In order to obtain such a pitch, the temperature, pressure and residence time of the oil to be treated in the reactor are generally maintained in the ranges of 370 to 45 ° C, 1 to 20 atmospheres and 1 to 10 hours.

Gas und Dampf werden in der obersten Reaktionszone voneinander getrennt. Die thermische Crackreaktion wird unter einer Durchflußbedingung durchgeführt, die als kolbenartiger Durchfluß durch das gesamte Reaktionssystem angesehen werden kann, um sowohl Kurzschlußströme des zu behandelnden Öles zu minimalisieren und gleichmäßige Verteilung und Rührung des ₍zu behandelnden Öles zu erreichen, während seine QuerStrommischung vollständig vermieden wird, als auch einen glatten gleichmäßigen Übergang des Öles jeweils zwischen zwei Reaktionszonen zu gewährleisten, wodurch ein Produkt der gewünschten Qualität mit einer hohen Ausbeute erhalten wird. Da das Verfahren dieser Erfindung ein Produkt mit gewünschter Qualität liefern kann, mit anderen Worten, ein Produkt, das mit gewünschten Bestandteilen besonders angereichert ist, wird die Umwandlung des schweren Erdöls in die unerwünschten Bestandteile niedrig gehalten, was offensichtlich zu einer hohen Ausbeute in Bezug auf die gewünschten Bestandteile führt.Gas and steam are separated in the uppermost reaction zone. The thermal cracking reaction is carried out under a flow condition, which can be regarded as a piston-like flow through the entire reaction system in order to minimize both short-circuit currents of the treated oil and to achieve uniform distribution and stirring _(oil to be treated, while its cross-flow mixture is completely avoided, as well as to ensure a smooth smooth transition of the oil between each two reaction zones, thereby obtaining a product of the desired quality with a high yield Since the process of this invention can provide a product of desired quality, in other words, a product associated with When the desired constituents are particularly enriched, the conversion of the heavy petroleum oil into the undesirable constituents is kept low, which obviously results in a high yield with respect to the desired constituents.

Ein wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung liegt darin, daß in einer thermischen Crackreaktion von schweren Erdölbestandteilen, in der Gas und Dampf immer stärker auftreten, wenn die Reaktion fortschreitet, das Befördern des zu behandelnden Öles zu einer nachfolgenden Reaktionszone glatt und einfach mit Hilfe der Auftriebskräfte von Blasen, die in einem verteilten, dispergierten Zustand durch das zu behandelnde öl in vertikaler Richtung entlang der Fließrichtung des zu behandelnden Öles aufsteigen, durchgeführt wird, daß die Querstrommischung ζwischenReaktionszonenAn essential feature of the present invention is that in a thermal cracking reaction of heavy petroleum constituents in which gas and steam are increasingly occurring as the reaction progresses, conveying the oil to be treated to a subsequent reaction zone smoothly and simply by means of the buoyancy forces of Bubbles that rise in a dispersed, dispersed state through the oil to be treated in the vertical direction along the flow direction of the oil to be treated, is performed so that the cross-flow mixture ζ between reaction zones

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vollständig vermieden wird und so auch die Querschnittsverringerung an Leitungen, die die Reaktionszonen miteinander verbinden, nicht auftritt.is completely avoided and so does not occur the reduction in cross-section of lines that connect the reaction zones together.

embodiment

Es wird nun das Verfahren dieser Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.The method of this invention will now be described with reference to the drawings.

Die einzige Zeichnung ist ein Fließdiagramm einer Ausführungsform des kontinuierlichen thermischen Crackverfahrens für schweres Erdöl gemäß der Erfindung.The sole drawing is a flow diagram of one embodiment of the heavy oil continuous thermal cracking process of the invention.

Schweres Erdcjl oder schwere Erdölbestandteile, die ein Ausgangsmaterial sind, wird von einem Tank 1 in eine Pumpe 2 angesaugt und kontinuierlich unter Druck zu einem Erhitzungsofen 3 gefördert, der mit einer wendeiförmigen Spule ausgestattet ist, in dem das öl auf eine Temperatur in einem Bereich von 450 bis 520 C erhitzt wird. Das so vorerhitzte schwere Erdöl wird dann kontinuierlich in die unterste Reaktionszone eines Reaktors 4 eingebracht. Innerhalb des Reaktors 4 sind vier Trennwände 9 vorgesehen, von denen jede in ihrem mittleren Abschnitt eine öffnung besitzt, die alle entlang der vertikalen Längsachse des Reaktors 4 liegen, wodurch fünf Reaktionszonen 12 gebildet werden. Durch die Öffnungen der Trennwände 9 hindurchreichend, ist eine Antriebswelle 10 für die Drehung von Rührpropellern 11 vorgesehen.Heavy Erdcjl or heavy petroleum components, which are a starting material is sucked from a tank 1 in a pump 2 and continuously fed under pressure to a heating furnace 3, which is equipped with a helical coil in which the oil to a temperature in a range of 450 to 520 C is heated. The thus preheated heavy crude oil is then introduced continuously into the lowest reaction zone of a reactor 4. Within the reactor 4 there are four dividing walls 9, each of which has an opening in its central portion, all of which lie along the vertical longitudinal axis of the reactor 4, forming five reaction zones 12. Passing through the openings of the partition walls 9, a drive shaft 10 is provided for the rotation of stirring propellers 11.

Die Anzahl der Trennwände 9 ist in keiner Weise auf irgendeine spezielle Zahl beschränkt. Sie wird grundsätzlich durch die Verweilzeit des zu behandelnden Öles in dem Reaktor bestimmt. Wenn eine längere Verweilzeit angewendet werden soll, sind mehr Trennwände erforderlich. Die Anzahl der Trennwände kann innerhalb von zwei bis zehn liegen und beträgt im allgemeinen zwei bis fünf. Der Abstand zwischenThe number of partitions 9 is in no way limited to any specific number. It is basically determined by the residence time of the oil to be treated in the reactor. If a longer residence time is to be used, more partitions are required. The number of partitions may be within two to ten and is generally two to five. The distance between

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jeweils zwei benachbarten Trennwänden kann auf einen Faktor von 0,5 bis 2 mal dem inneren Durchmesser des Reaktors eingestellt werden, wird jedoch im allgemeinen gleich dem inneren Durchmesser gewählt.each two adjacent partitions can be adjusted to a factor of 0.5 to 2 times the inner diameter of the reactor, but is generally chosen to be equal to the inner diameter.

Um gute und gleichmäßige Zirkulation und Durchmischung des zu behandelnden Öles in dem Raum einer Reaktionszone, der zwischen jeweils zwei Trennwänden ausgebildet ist, zu gewährleisten, ist es am meisten zu bevorzugen, daß der Abstand zwischen den Trennwänden gleich dem inneren Durchmesser des Reaktors ist. Wenn der Abstand zwischen den Trennwänden größer als doppelt so groß wie der innere Durchmesser des Reaktors ist, werden zwei oder mehr Wirbelströme gebildet, was zu einer ungleichmäßigen Rührung und Mischung führt. Wenn andererseits dieser Abstand kleiner als 0,5 mal dem inneren Durchmesser des Reaktors ist, wird die Bildung von Wirbelstrom unstabil. Jede Trennwand ist mit einer Öffnung in ihrem mittleren Abschnitt versehen, durch die das zu behandelnde Öl nach oben in die obere Reaktionszone übergeführt werden kann, wobei der Transport durch die Auftriebskraft der Blasen unterstützt wird. ;In order to ensure good and uniform circulation and mixing of the oil to be treated in the space of a reaction zone formed between each two partitions, it is most preferable that the distance between the partitions be equal to the inner diameter of the reactor. If the distance between the partitions is greater than twice the inner diameter of the reactor, two or more eddy currents are formed, resulting in uneven stirring and mixing. On the other hand, if this distance is smaller than 0.5 times the inner diameter of the reactor, eddy current generation becomes unstable. Each partition is provided with an opening in its central portion, through which the oil to be treated can be transferred upwards into the upper reaction zone, the transport being assisted by the buoyant force of the bubbles. ;

Die Rührpropeller 11 werden durch einen Antriebsmotor 5 über die Antriebswelle 10 so zum Rotieren angetrieben, daß sie das durch die einzelnen Öffnungen aufsteigende öl erzwungen radial gegen die Innenwand des Reaktors fördern. Beim Auftreffen auf die innere Wandung des Reaktors 4 fließt das öl durch einen oberen Abschnitt der einzelnen jeweiligen Reaktionszone 12 zurück zu der Mitte der gleichen Reaktionszone und wird dann gezwungen, nach oben in die nächste Reaktionszone zu fließen.The stirring propellers 11 are driven by a drive motor 5 via the drive shaft 10 to rotate so that they promote the oil ascending through the individual openings radially against the inner wall of the reactor. Upon impinging on the inner wall of the reactor 4, the oil flows back through an upper portion of each reaction zone 12 back to the center of the same reaction zone and is then forced to flow up into the next reaction zone.

Die Rotationsgeschwindigkeit der Propeller 11, ihr Aufbau und ihre Installationshöhen in Bezug auf ihre jeweiligen darunter liegenden Trennwände müssen sorgfältig bestimmt werden, um zu verhindern, daß das zu behandelnde Öl einenThe speed of rotation of the propellers 11, their structure and their installation heights with respect to their respective underlying partitions must be carefully determined to prevent the oil to be treated

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Kurzschlußweg durch die Öffnungen nur durch die Auftriebskräfte der Blasen nimmt.Short-circuit path through the openings only by the buoyancy forces of the bubbles takes.

Jede Trennwand ist im allgemeinen mit einer nach oben gerichteten Neigung von 5 bis 45° von der inneren Wandung des Reaktors in Richtung auf die Kante der Öffnung versehen, wodurch verhindert wird, daß Blasen unterhalb der Trennwand hängen bleiben. Eine geeignete Anzahl von kleinen Öffnungen kann ebenfalls durch die einzelnen Trennwände hindurch entlang der unteren Umfangskante derEach divider wall is generally provided with an upward slope of 5 to 45 degrees from the inner wall of the reactor towards the edge of the opening, thereby preventing bubbles from becoming trapped beneath the divider wall. A suitable number of small openings may also pass through the individual partitions along the lower peripheral edge of the

/ Trennwand vorgesehen'werden, um so einem Niederschlag, der/ Trennwandwerden, so as a precipitate, the

sich auf der Trennwand bildet, zu gestatten, daß er in die tiefer gelegene Reaktionszone tropft.forming on the partition to allow it to drip into the deeper reaction zone.

Das Verhältnis der Öffnungsfläche jeder Trennwand zu der horizontalen Querschnittsfläche jeder Reaktionszone kann üblicherweise im Bereich von 1/10 bis 1/4,und vorzugsweise 1/3 bis 1/4, liegen. Die Aufsteiggeschwindigkeit der Blasen durch die einzelnen Öffnungen wird in solch einer Weise bestimmt, daß das zu behandelnde Öl nicht übermäßig durch die aufsteigenden Blasen begleitet wird, um auf diese Weise ausreichend Öl in der niedrigeren Reaktionszone zu halten.The ratio of the opening area of each partition wall to the horizontal cross-sectional area of each reaction zone may usually be in the range of 1/10 to 1/4, and preferably 1/3 to 1/4. The rate of ascension of the bubbles through the individual apertures is determined in such a manner that the oil to be treated is not excessively accompanied by the rising bubbles so as to maintain sufficient oil in the lower reaction zone.

Das zu behandelnde Öl wird allmählich in Pech umgewandelt, während aufgrund des Fortschreitens der thermischen Crack- und Polykondensationsreaktionen bei seiner Bewegung zu oberen Reaktionszonen Blasen gebildet werden, und' eine vorher bestimmte Umwandlungsrate wird am oberen Teil des Reaktors erzielt, wenn die Reaktionsmischung kontinuierlich aus dem Reaktor ausfließen kann. Danach strömt es in eine Kühlkolonne 7, in der seine Temperatur auf eine niedrigere Temperatur, z.B. unterhalb 3 5O°C, abgekühlt wird, um die thermische Crackreaktion zu beenden. Pech wird in der Kühlkolonne 7 in einem flüssigen Zustand gehalten und kontinuierlich von dem Boden der Kolonne 7 durch eine Leitung 15The oil to be treated is gradually converted into pitch, as bubbles are formed due to the progress of the thermal cracking and polycondensation reactions as it moves to upper reaction zones, and a predetermined conversion rate is achieved at the top of the reactor as the reaction mixture is continuously withdrawn from the reactor Can flow out of the reactor. Thereafter, it flows into a cooling column 7 in which its temperature is lowered to a lower temperature, e.g. is cooled below 50 ° C to terminate the thermal cracking reaction. Pitch is maintained in the cooling column 7 in a liquid state and continuously from the bottom of the column 7 through a line 15th

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- 13 mittels einer Pumpe 8 abgelassen.- 13 discharged by a pump 8.

Der Reaktor 4 kann mit heißem Dampf oder dergleichen an einer geeigneten Stelle beschickt werden, wenn es erforderlich ist.The reactor 4 may be charged with hot steam or the like at an appropriate place, if necessary.

Jegliches Gas und Dampf, die durch die thermische Crackreaktion erzeugt werden, und .Dampf, der in den Reaktor eingespritzt wird, werden von einem Gasphasenraum über der obersten Reaktionszone des Reaktors abgezogen und in eine Fraktionierkolonne 6 eingeleitet, in der sie in gecracktes Gas und thermisch gecracktes leichtes öl fraktioniert werden, die dann entsprechend durch die Leitungen und 14 abgezogen werden. Gemäß dem Verfahren dieser Erfindung wird Pech, bei dem spezifische Bestandteile angereichert sind,und das somit hervorragende Qualität aufweist, unter stabilen Betriebsbedingungen erzeugt. Darüber hinaus ist das Verfahren dieser Erfindung äußerst wirtschaftlich, da es nur einen Reaktor erfordert, wodurch das zugehörige Leitungssystem und andere Hilfseinrichtungen vereinfacht werden, und der Reaktor enthält sehr wenig unwirtschaftliche Volumenbereiche, wodurch die Größe des Reaktors per se verringert wird, und die für die gesamte Anlage erforderliche Installationsfläche ist bemerkenswert klein.Any gas and vapor produced by the thermal cracking reaction and vapor injected into the reactor are withdrawn from a gas phase space above the uppermost reaction zone of the reactor and introduced into a fractionating column 6 where they are separated into cracked gas and thermally cracked light oil, which are then withdrawn through the lines and 14 accordingly. According to the method of this invention, pitch enriched with specific constituents and thus having excellent quality is produced under stable operating conditions. Moreover, the process of this invention is extremely economical as it requires only one reactor, thereby simplifying the associated piping system and other auxiliaries, and the reactor contains very little uneconomical volume areas, which reduces the size of the reactor per se, and which is of great importance entire installation area required is remarkably small.

Im folgenden wird der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens unter Bezugnahme auf das folgende Vergleichsbeispiel und Beispiele für die Erfindung beschrieben.In the following, the advantage of the method according to the invention will be described with reference to the following comparative example and examples of the invention.

Beispiele_

Eine thermische Crackbehandlung wurde unabhängig in vier Reaktoren durchgeführt, wie es in der Zeichnung dargestellt ist. Einer der Reaktoren hatte keine Trennwand, um ihn mit den restlichen drei Reaktoren zu vergleichen, die 2, 5 bzw.A thermal cracking treatment was carried out independently in four reactors as shown in the drawing. One of the reactors did not have a dividing wall to compare it to the remaining three reactors which were 2, 5 or

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10 Trennwände besaßen. Wenn die Trennwände vorgesehen waren, war die Bewegung des zu behandelnden Öles in dem Reaktor gut, und es wurden keine Behinderungen durch das Vorsehen derartiger Trennwände festgestellt. In jedem der Vergleichsbeispiele und.bei den Beispielen der Erfindung besaß der Reaktor eine Höhe von 2600 mm und einen inneren Durchmesser von 400 mm. Die Verweilzeit des Öles in jedem der Reaktoren wurde auf 2 Stunden eingestellt.Had 10 partitions. When the partitions were provided, the movement of the oil to be treated in the reactor was good, and no hindrance was found by providing such partitions. In each of Comparative Examples and Examples of the invention, the reactor had a height of 2600 mm and an inner diameter of 400 mm. The residence time of the oil in each of the reactors was set to 2 hours.

In den Beispielen dieser Erfindung wurden die Trennwände mit gleichen Abständen angeordnet und das Verhältnis der Öffnungsfläche zu der horizontalen Querschnittsfläche des Reaktors betrug 0,3.In the examples of this invention, the partitions were arranged at equal intervals and the ratio of the opening area to the horizontal cross-sectional area of the reactor was 0.3.

Die bei diesen Experimenten erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 1 angegeben.The results obtained in these experiments are shown in Table 1.

Wie aus Tabelle 1 ersichtlich ist, ist im Vergleich zu dem Pech, das in den mit den Trennwänden ausgestatteten Reaktoren, erzeugt wurde, das Pech, das in dem Reaktor ohne Trennwand erzeugt wurde, reich an Bestandteilen, die in Chinolin unlöslich sind, und ebenfalls reich an solchen, die in Benzol unlöslich sind. Demzufolge enthält es weniger ß-Harzbestandteile.As is apparent from Table 1, unlike the pitch produced in the reactors equipped with the partition walls, the pitch produced in the reactor without the partition wall is rich in components insoluble in quinoline, and also rich in those that are insoluble in benzene. As a result, it contains less beta resin components.

Außerdem steigt der Gehalt an ß-Harzbestandteilen an, wenn die Anzahl der Trennwände wächst. Dieser Unterschied ist jedoch nicht so groß wie der, der zwischen den Reaktoren, die mit Trennwänden ausgestattet waren, und dem ohne Trennwände gefunden wurde. Es kann daher angenommen werden, daß der Hauptbeitrag zu dem obigen Effekt von der Tatsache abzuleiten ist, daß das zu behandelnde Öl durch die einzelnen Reaktoren, die mit Trennwänden ausgestattet waren, in Form eines nach oben aufsteigenden Stromes zu strömen gezwungen wurde, wobei Kurzschlußströme oder Querstrommischung des Öles verhindert wurde.In addition, the content of β-resin components increases as the number of partition walls increases. However, this difference is not as great as that found between the reactors equipped with partitions and that without partitions. It can therefore be assumed that the main contribution to the above effect is to be deduced from the fact that the oil to be treated has been forced to flow in the form of an ascending stream through the individual reactors equipped with dividing walls, with short-circuit currents or Crossflow mixture of the oil was prevented.

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- 15 Tabelle 1- 15 Table 1

Anzahl der Trennwände 10Number of partitions 10

Reaction conditions t

Zugeführtes öl + + + +Feed oil + + + +

Durchflußrate des zugeführten Öles (kg/h) 100 100 100 100Flow rate of the supplied oil (kg / h) 100 100 100 100

Temperatur am Auslaß des Erhitzungsofens (⁰C)Temperature at the outlet of the heating furnace ( ⁰ C)

Temperatur am Auslaß des Reaktors (⁰Q)Temperature at the outlet of the reactor ( ⁰ Q)

Druck im Reaktor (ata) 490 490 490 490Pressure in reactor (ata) 490 490 490 490

410 395 390 386410 395 390 386

1,05 1,05 1,05 1,051.05 1.05 1.05 1.05

Ausbeute;Yield;

Gecracktes Gas (Gew.%) Gecracktes Öl (Gew.%) Pech (Gew.%)Cracked Gas (wt.%) Cracked Oil (wt.%) Pitch (wt.%)

5,0 4,0 4,5 4,4 60,0 59,9 59,9 59,8 35,0 35,4 35,6 35,85.0 4.0 4.5 4.4 60.0 59.9 59.9 59.8 35.0 35.4 35.6 35.8

Eigenschaften des Pechs: Erweichungspunkt (⁰C) Properties of the pitch: softening point ( ⁰ C)

Gegen Benzol unlösliche Bestandteile (Gew.%)Benzene-insoluble components (% by weight)

Gegen Chinolin unlösliche Bestandteile (Gew.%)Quinoline insolubles (% by weight)

ß-Harzbestandteile (Gew.%)β-resin components (% by weight)

175 180 181 183175 180 181 183

48,5 47,6 46,5 46,048.5 47.6 46.5 46.0

30.2 15,4 8,5 7,030.2 15.4 8.5 7.0

18.3 32,2 38,0 39,018.3 32.2 38.0 39.0

+ Rückstand aus unter verringertem Druck durchgeführte Destillation von Kuwait Rohöl+ Residue from reduced pressure distillation of Kuwait crude

++ Gemessen durch das Ring- und Kugelverfahren.++ Measured by the ring and ball method.

Claims

236737 7 Claim for information.

A continuous thermal cracking process for heavy petroleum or heavy petroleum constituents, characterized in that the heavy petroleum, which has been heated to a temperature in a predetermined range in a kiln, is continuously fed to the lowest reaction zone of a columnar reactor.

.. \ tigen reactor is introduced, in verti

is divided into a plurality of reaction zones by at least one partition wall, wherein in each case an opening passes through the partition wall or the partition walls in order to connect the reaction zones and communicate with each other; that this heavy crude oil is subjected to thermal cracking while maintaining its temperature, pressure and residence time in the reactor within respective predetermined ranges, and oil which has been treated in each of the reaction zones is successively added to its upper reactor

'' tion zone together with bubbles under Rührbedin

is promoted, and that then the thus cracked product is withdrawn continuously from the uppermost reaction zone of the reactor.

2. Continuous thermal cracking process

heavy crude oil according to item 1, characterized in that the temperature in the reactor is maintained within a range of 350 to 52 ° C.

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"_

A heavy oil continuous thermal cracking process according to item 1, characterized in that the pressure in the reactor is maintained within a range of 1 to 20 ata (atmospheres).

4. A heavy oil continuous thermal cracking process according to item 1, characterized in that the residence time in the reactor is maintained within a range of 1 to 10 hours.

5. Continuous thermal cracking method _# for heavy crude oil according to one of the items 1 to 4, characterized in that the number of partitions from 2 to 10 is selected.

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