DE1005218B - Process for coking heavy oil - Google Patents
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Description
Verfahren zur Verkokung von Schweröl Die Erfindung bezieht sich auf ein Wirbelschichtverfahren zur Verkokung von Schwerölen, insbesondere schwerer Erdölfraktionen, z. B. der Rückstandsöle von Normaldruck- und/oder Vakuumdestillationen u. dgl., wobei die Verkokungsverfahren derart verbessert sind, daß die Beschickungsgeschwindigkeit und der Durchsatz bei einem Verkokungssystem erhöht werden können.Process for coking heavy oil The invention relates to a fluidized bed process for coking heavy oils, especially heavy petroleum fractions, z. B. the residual oils from normal pressure and / or vacuum distillation and the like, the coking processes being improved so that the feed rate and throughput can be increased in a coking system.
Man hat in der Technik bisher bei zahlreichen Gelegenheiten vorgeschlagen, schwere Kohlenwasserstofföle, insbesondere Erdölrückstände, unter Abscheidung eines Teils der Beschickung als Koks in flüchtigere Produkte umzuwandeln. Eines der vorteilhaftesten bisherigen Verfahren hierfür besteht darin, daß man die Ausgangsstoffe in feinverteilter Form mit einer Masse oder einem Strom wärmeübertragender fester Teilchen zusammenbringt, um die Umsetzung durch thermische Crackung zu erreichen. Vorzugsweise nimmt man dafür katalytisch inerte Feststoffe, wie Sand, Koks, Metallteilchen oder Glasperlen. Die die Wärme mit sich führenden Teilchen können in Form einer beweglichen aufgewirbelten dichten Phase, einer sogenannten Wirbelschicht, vorliegen, oder sie können in einem Strom in Form einer Dispersion, z. B. bei dem sogenannten Staubfließverfahren, fließen. In beiden Fällen werden die Feststoffteilchen mit geeigneter Teilchengrößenverteilung auf meist über etwa 540 bis zu 760° oder höher vorgewärmt.It has been suggested on numerous occasions in the art that heavy hydrocarbon oils, especially petroleum residues, with separation of a Convert part of the feed as coke to more volatile products. One of the most beneficial previous method for this is that the starting materials in finely divided Brings form together with a mass or a stream of heat-transferring solid particles, to achieve conversion through thermal cracking. Preferably one takes instead, catalytically inert solids such as sand, coke, metal particles or glass beads. The particles carrying the heat can be whirled up in the form of a moving one dense phase, a so-called fluidized bed, or they can be in a Stream in the form of a dispersion, e.g. B. in the so-called dust flow process, flow. In both cases, the solid particles will have a suitable particle size distribution preheated to usually over about 540 up to 760 ° or higher.
Sie werden mit dem feinverteilten Öl in Form eines Sprühstrahls oder in ähnlicher Form zusammengebracht, und die fühlbare Wärme der Feststoffe dient dazu, 1. die Beschickung auf die Cracktemperatur zu erwärmen und zu verdampfen und 2. die nicht verdampften Teile zu cracken. Da die Vorgänge Wärme von den Feststoffen verbrauchen, liegt die tatsächliche Arbeitstemperatur der Wirbelschicht oder sonstigen Kontaktmassen, beispielsweise einer Suspension in einer Förderleitung, niedriger als die Anfangstemperatur der in die Reaktionszone eintretenden Feststoffe.You will be with the finely divided oil in the form of a spray or brought together in a similar form, and the sensible heat of the solids is used to 1. heat the feed to cracking temperature and vaporize it, and 2. to crack the non-vaporized parts. Because the processes heat from the solids consume, is the actual working temperature of the fluidized bed or other Contact masses, for example a suspension in a delivery line, are lower than the onset temperature of the solids entering the reaction zone.
Die Betriebstemperatur der Reaktionszone liegt vorzugsweise zwischen 450 und 6500, meist in dem engeren Bereich znrischen 480 und etwa 545°. Für die Herstellung eines hochwertigen Gasöls zur weiteren Crackung in Benzin hält man für viele Ausgangsstoffe die Reaktionsschicht- oder -tone vorzugsweise etwa bei 510°. Bei höheren Betriebstemperaturen entsteht gewöhnlich mehr Gas, das meist schwerer zu verwerten ist. Bei erheblich niedrigeren Temperaturen dagegen überziehen sich die Feststoffteilchen leicht stark mit viskosen klebrigen Abscheidungen, da diese Abscheidungen dann nicht in dem Maße abtrocknen wie sie sich bilden. Dies führt zu Zusammenballungen und Störungen, außerdem wenn man die Beschickungsgeschwindigkeit des Ölsunerwünscht niedrig hält.The operating temperature of the reaction zone is preferably between 450 and 6500, mostly in the narrower range between 480 and about 545 °. For the Production of a high-quality gas oil for further cracking in gasoline is believed to be many starting materials the reaction layer or clays preferably at about 510 °. At higher operating temperatures, more gas is usually produced, which is usually heavier is to be exploited. At significantly lower temperatures, on the other hand, coat each other the solid particles easily become strong with viscous sticky deposits as these Deposits then do not dry out to the extent that they are formed. this leads to to agglomerations and disturbances, moreover if one considers the loading speed of the oil keeps it undesirably low.
Der günstigste Verkokungstemperaturbereich und die höchste Beschickungsgeschwindigkeit schwanken beträchtlich, je nach Art und Eigenschaften der Beschickung, Art und Größenverteilung der Feststoffteilchen und Bauart der Anlage. Im allgemeinen wurde gefunden, daß Ausgangsstoffe mit hohem Kohlenstoffgehalt nach Conradson infolge ihrer Neigung zu Zusammenballungen der Feststoffteilchen und Verstopfung der Anlage keine hohen Beschickungsgeschwindigkeiten zulassen. Umgekehrt können Ausgangsstoffe mit niedrigem Kohlenstoffgehalt nach Conradson unter sonst gleichen Bedingungen mit höheren Geschwindigkeiten zugeführt werden. Es wurde gefunden, daß die Beschickungsgeschwindigkeit im Temperaturbereich zwischen 480 und 565° für jede Erhöhung der Betriebstemperatur um etwa 19 bis 22° verdoppelt werden kann. Die fraktionsmäßige Zusammensetzung und die Eigenschaften der Produkte begrenzen jedoch häufig die Betriebstemperatur nach oben, während das Auftreten von Zusammenballungen und Verstopfungen bei tieferen Temperaturen für die zulässigen Beschickungsgeschwindigkeiten eine scharfe obere Grenze ziehen.The most favorable coking temperature range and the highest loading speed vary considerably depending on the type and properties of the feed, type and size distribution the solid particles and the type of plant. In general it has been found that Raw materials with a high carbon content according to Conradson due to their tendency no high concentrations of solid particles and clogging of the system Allow loading speeds. Conversely, starting materials with low Carbon content according to Conradson under otherwise identical conditions at higher speeds are fed. The feed rate has been found to be in the temperature range between 480 and 565 ° for each increase in operating temperature of approximately 19 to 22 ° can be doubled. The fractional composition and properties of the products, however, often limit the operating temperature upwards, while the Appearance of agglomerations and blockages at lower temperatures for the permissible loading speeds draw a sharp upper limit.
Die sorgfältige und gleichförmige Verteilung der Beschickung über die ganze Masse der wärmeübertragenden Feststoffteilchen vermindert bei unveränderten anderen Bedingungen leicht die Neigung einer aufgewirbelten Masse von Feststoffteilchen zum Zusammenballen und/oder zur Verstopfung. Es wurde nun gefunden, daß man diese Neigung zur Verstopfung noch weiter zurückdrängen kann, indem man einige Feststoffteilchen, vorzugsweise und insbesondere einige der feineren Teilchen, unmittelbar dem in die Verkokungszone einzuführenden flüssigen Ölstrom einverleibt. Die Wirkung dieser Maßnahme besteht darin, daß dadurch bei gegebener Temperatur, insbesondere in bei niederen Verkokungstemperaturen, beispielsweise zwischen 450 und 565°; die zulässige Ölbeschickungsgeschwindigkeit wesentlichhöher sein kann. Eine derartige Erhöhung der Beschickungsgeschwindigkeit und die dadurch gleichzeitig ermöglichte höhere Leistung der Anlage ist ein Hauptziel der vorliegenden Erfindung.Careful and uniform distribution of the feed over the whole mass of the heat-transferring solid particles diminishes with unchanged under other conditions the tendency for a fluidized mass of solid particles to occur easily for balling up and / or for constipation. It has now been found that this The tendency to clog can be suppressed even further by removing some solid particles, preferably, and particularly some of the finer particles, immediately after that in the Coking zone to be introduced liquid oil stream incorporated. The effect of this Measure consists in that at a given temperature, especially in at lower coking temperatures, for example between 450 and 565 °; the permissible Oil feed rate can be much higher. Such an increase the loading speed and the higher speed made possible at the same time Plant performance is a primary objective of the present invention.
Man kann das angestrebte Ergebnis nach vorliegender Erfindung erreichen, indem man dem Verkokungsbehälter als Beschitkurig eine Aufschlämmung zuführt, die eine verhältnismäßig kleine Menge einer ausgewählten feinverteilten Feststoffteilchenfraktion in dem Beschikkungsöl suspendiert enthält. Vermutlich haften die in der Aufschlämmung suspendiert enthaltenen feinen Feststoffteilchen an den größeren wärmeübertragenden Feststöffteilchen und machen ihre Oberfläche rauh. Diese eine rauhe Oberfläche zeigenden Teilchen haften dann offenbar weniger aneinander, und dies macht es möglich, die Beschickungsgeschwindigkeit ohneGefahrübermäßiger Zusammenballung der Feststoffteilchen oder Verschmierungen in der Wirbelschicht durch solche Feststoffteilchen ganz bedeutend zu steigern.One can achieve the desired result according to the present invention, by feeding a slurry to the coking tank as a charging agent which a relatively small amount of a selected finely divided particulate fraction contains suspended in the feed oil. Presumably they stick in the slurry suspended contained fine solid particles on the larger heat-transferring Solid particles and make their surface rough. This showing a rough surface Particles then apparently adhere less to one another, and this makes it possible for the Feeding speed without risk of excessive agglomeration of the solid particles or smearings in the fluidized bed due to such solid particles are very important to increase.
Statt die feinen Feststoffteilchen in der Beschickung äüfgeschlämmt in den Reaktionsbehälter einzuführen, kann man sie auch in trockenem Zustand unmittelbar in den Reaktionsbehälter einführen und dabei ähnliche Ergebnisse erzielen. In beiden Fällen ist das Ergebnis die Bildung knotiger unregelmäßiger Koksteilchen, die weniger zum Zusammenballen neigen. Man kann zwar beide Verfahren für die Zugabe der Feststoffteilchen anwenden, die unmittelbare Zugabe der feinen Feststoffteilchen zu der aus den Rückstandsölen bestehenden Beschickung ist jedoch zur besseren Verteilung der feinen Teilchen meist vorteilhafter.Instead of fine solid particles in the feed, it is slurried to introduce them into the reaction vessel, they can also be used directly in the dry state Introduce it into the reaction vessel and get similar results. In both Cases the result is the formation of nodular, irregular coke particles that are less tend to clump together. One can use both methods for the addition of the solid particles apply the direct addition of the fine solid particles to that from the residual oils However, the existing charge is mostly used for better distribution of the fine particles more advantageous.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnungen noch näher erläutert.The invention is explained in more detail below with reference to the drawings explained.
Fig. 1 und 2 sind vergrößerte Photographien von wärmeübertragenden Koksteilchen, einerseits von früheren Verkokungsverfahren, andererseits nach dem vorliegenden Verfahren.Figs. 1 and 2 are enlarged photographs of heat transferring Coke particles, on the one hand from earlier coking processes, on the other hand after the present proceedings.
Fig.3 zeigt eine Verkokungsanlage, bei der das Öl zuerst mit den feinen Feststoffteilchen unter Bildung einer Aufschlämmung zusammengebracht wird, bevor es in die Reaktionszone eintritt.Fig.3 shows a coking plant, in which the oil first with the fine Solid particles are brought together to form a slurry before it enters the reaction zone.
Wenn die feinen Feststoffteilchen, wie in der Anlage nach Fig.3, in dem Rückstandsöl suspendiert sind, scheinen sie an den größeren wärmeübertragenden Feststoff teilchen im Reaktionsbehälter zu haften und ihnen unregelmäßige Formen zu geben, die dem Zusammenbacken entgegen«irken. Die durch das Anhaften der sehr kleinen herausragenden Teilchen (Fig.2) entstandenen kleinen Vorsprünge (Protuberanzen) verhindern eine enge Berührung der größeren Teilchen auf großen Oberflächenbereichen. Infolgedessen bindet der auf den größeren Teilchen befindliche klebende Überzug diese Teilchen weniger fest aneinander, verursacht keine so starke Zusammenballung und stört die Verwirbelung weniger. Die Bereiche zwischen den Vorsprüngen können mit Tälern verglichen werden, die als Reservoire für die Ansammlung der klebenden Bestandteile der Beschickung dienen. In diesen verhältnismäßig geschützten Stellen wandeln sich die klebenden Bestandteile allmählich in Koks um, ohne daß sie mit ähnlichen Bestandteilen der Beschickung auf anderen Teilchen in wesentliche Berührung kommen. Die rauhen unregelmäßigen Oberflächen scheinen deshalb in beträchtlichem Umfang, wenn auch nicht ausschließlich, die höheren zulässigen Beschickungsgeschwindigkeiten möglich zu machen.If the fine solid particles, as in the system according to Fig. 3, in When the residual oil are suspended, they appear to be the larger heat-transferring ones Solid particles adhere to the reaction vessel and give them irregular shapes to give that prevent caking. The by clinging to the very small protruding particles (Fig. 2) resulting small protrusions (protuberances) prevent close contact of the larger particles on large surface areas. As a result, the adhesive coating on the larger particles will bond these particles are less tightly connected to one another and do not cause such a strong agglomeration and disturbs the turbulence less. The areas between the protrusions can can be compared with valleys that act as reservoirs for the accumulation of the adhesive Components of the feed are used. In these relatively sheltered places the sticky components gradually transform into coke without them similar components of the load on other particles in substantial contact come. The rough irregular surfaces therefore seem to be considerable Extent, if not exclusively, the higher permissible loading speeds to make possible.
Im allgemeinen gehören die der Beschickung zuzusetzenden feinen Teilchen in den unteren Bereich der Größen aller im Verkokungssystem vorkommenden Teilchen. Der Durchmesser der zugesetzten feinen Teilchen sollte innerhalb eines gewissen kleinen Bereichs liegen, der einen Bruchteil des mittleren Durchmessers der umlaufenden Feststoffteilchen ausmacht. Wenn beispielsweise der mittlere Durchmesser D", der umlaufenden Feststoffteilchen 250a beträgt, sollte derjenige der zugefügten feinen Teilchen (dm) zwischen 15 und 75p, liegen, d.h. dm = 0,05 bis 0,3 D",. Vorzugsweise ist das Verhältnis dm = 0,1 bis 0,2 D,".In general, the fine particles to be added to the feed are in the lower range of sizes for all particles in the coking system. The diameter of the fine particles added should be within a certain small range which is a fraction of the mean diameter of the circulating solid particles. For example, if the mean diameter D "of the rotating solid particles is 250a, that of the added fine particles (dm) should be between 15 and 75p, that is, dm = 0.05 to 0.3 D",. The ratio dm is preferably 0.1 to 0.2 D, ".
Wenn man nach dem günstigsten, mit der Aufschlämmung in der Beschickung arbeitenden System arbeitet, nimmt man für die der Beschickung zuzusetzenden Feststoffteilchen vorzugsweise die kleineren Teilchen aus der Gesamtheit der in der Anlage befindlichen Teilchen. Es ist tatsächlich sehr erwünscht, daß sich die Größenbereiche der zugesetzten Teilchen und der feinsten eingeführten oder sonst in die Verkokungszone zurückgeführten Teilchen nur wenig oder nicht überschneiden. Die Menge der vorzugsweise sehr feinen Feststoffteilchen, die man der Beschickung vor ihrer Verteilung in der oder auf die Hauptmasse der wärmeübertragenden Teilchen zusetzt, kann zwischen 0,1 bis 10 Gewichtsprozent der Ölbeschickung betragen. Ein bevorzugtes Mengenverhältnis liegt zwischen etwa 0,25 bis 7 ljo, wovon der Bereich zwischen 1 und 3 °% gegenwärtig für die meisten Fälle am meisten in Betracht kommt. Diese feinen Feststoffteilchen können aus demselben Stoff bestehen wie diejenigen, die die für die Verkokung erforderliche `'Wärme mit sich führen oder auch aus einem anderen Stoff. Zum Beispiel können diese Feinteilchen aus Carborund, Glas, Tonerde, Koks oder Metall bestehen. Gewöhnlich sind es jedoch Koksteilchen, da Koks ein Produkt des Verfahrens selbst ist und infolgedessen leicht erhältlich und gewöhnlich ziemlich billig ist.If you're after the cheapest, with the slurry in the feed working system, one takes for the solid particles to be added to the feed preferably the smaller particles from all those in the plant Particle. Indeed, it is very desirable that the size ranges of the added Particles and the finest introduced or otherwise returned to the coking zone Particles overlap only a little or not at all. The amount of preferably very fine Solid particles that are added to or in the feed before they are distributed the main mass of the heat-transferring particles adds, can be between 0.1 and 10 Weight percent of the oil charge. A preferred proportion is between about 0.25 to 7 Ijo, of which the range between 1 and 3% is currently in most cases is the most suitable. These fine solid particles can consist of the same substance as those that are necessary for coking `` 'Carrying heat with you or from another material. For example, this can Fine particles consist of carborundum, glass, alumina, coke or metal. Usually however, they are coke particles as coke is a product of the process itself and consequently easily available and usually quite cheap.
Aus den gleichen Gründen nimmt man auch meist Koks für die größeren wärmeübertragenden Teilchen in der Wirbelschicht oder dem Suspensionsstrom in der Förderleitung. Grundsätzlich sind aber auch andere, praktisch katalytisch inerte Feststoffteilchen als Ausgangsstoffe verwendbar; sie überziehen sich übrigens sämtlich sehr bald weitgehend mit Koks. Tatsächlich kann man sogar Feststoffteilchen mit geringer katalytischer Wirksamkeit, z. B. verbrauchte Crackkatalysatoren, verwenden; ihre katalytische Wirksamkeit hält aber wegen der schnellen Bildung von Abscheidungen und Katalysatorgiften während des Verkokungsverfahrens gewöhnlich nicht lange an.For the same reasons, coke is usually used for the larger ones heat transferring particles in the fluidized bed or the suspension flow in the Delivery line. In principle, however, others are also practically catalytically inert Solid particles can be used as starting materials; by the way, they all cover one another very soon largely with coke. In fact, you can even use solid particles low catalytic effectiveness, e.g. B. spent cracking catalysts, use; but their catalytic effectiveness is maintained because of the rapid formation of deposits and catalyst poisons usually do not last long during the coking process.
Fig. 3 stellt ein Wirbelschicht-Verkokungssystem dar. Die Anlage besteht hauptsächlich aus einer V erkok-ungskammer 11 und einer Verbrennungskammer 13 mit den zugehörigen Verbindungsleitungen und Zuführungsrohren, die nachstehend näher beschrieben werden.Fig. 3 shows a fluidized bed coking system. The plant consists mainly composed of a coking chamber 11 and a combustion chamber 13 the associated connecting lines and supply pipes, which are detailed below to be discribed.
Die hier gezeigte Verkokungskammer 11 hat unten einen Abtreibabschnitt 15, einen sich nach oben weitenden kegelstumpfförmigen Abschnitt 17, darüber einen zylindrischen Abschnitt 19, dann einen über diesem zylindrischen Abschnitt befindlichen kegelstumpfförmigen oder reduzierenden Abschnitt 21 und schließlich einen oberen, eine disperse Phase enthaltenden Abschnitt 23 von mehr oder weniger zylindrischer Form. Eine Wirbelschicht reicht darin oben bis an die Grenzfläche. Heiße Feststoffe werden in diese Wirbelschicht nahe der Grenzfläche 25 durch ein Steigrohr 27 eingeführt, das vorzugsweise durch eine verhältnismäßig scharfe U- oder Winkelbiegung 29 mit einem Fallrohr 31 in Verbindung steht. Das letztere ist mit einem Überlauf-Auslaßrohr oder Behälterausschnitt 33 in der Verbrennungskammer 13 verbunden. Hähne t1, t2, t3 und t4 sind in Abständen voneinander zur Einführung von Gas und zur Beförderung der Feststoffteilchen in die Verkokungskammer vorgesehen. Die verbrauchten Feststoffteilchen aus der Verkokungskammer gelangen durch eine Siebvorrichtung 35 in ein Abfluß-Standrohr 37 und durch eine scharfe U- oder Winkelbiegung 39 in ein Steigrohr 41 mit einem senkrechten Endabschnitt 43, durch den die verbrauchten Feststoffteilchen nach oben in die Verbrennungskammer strömen, wo sie durch Prallbleche verteilt werden. Gaszuführungshähne t5, 1B, t, sind in dem Steigrohr 41, 43 an den erforderlichen Stellen angebracht, um die Feststoffteilchen nach der Verbrennungskammer zu befördern. Ein Drosselventil 47 in dem Rohr 41 und eins, 49, in dem Rohr 27 dienen zum Regulieren des Stromes oder notfalls zum Abstellen. Die scharfen U- oder Winkelbiegungen können ebenfalls bei entsprechender Gaszuführung die Strömungsgeschwindigkeit regulieren und, wie es in der Technik bekannt ist, das System im allgemeinen im Gleichgewicht halten.The coking chamber 11 shown here has at the bottom a stripping section 15, an upwardly widening frustoconical section 17, above a cylindrical section 19, then a frustoconical or reducing section 21 located above this cylindrical section and finally an upper section 23 of which contains a disperse phase more or less cylindrical shape. A fluidized bed extends up to the interface. Hot solids are introduced into this fluidized bed near the boundary surface 25 through a riser pipe 27, which is preferably connected to a downpipe 31 by a relatively sharp U or angled bend 29. The latter is connected to an overflow outlet pipe or container cutout 33 in the combustion chamber 13. Taps t1, t2, t3 and t4 are provided at a distance from one another for the introduction of gas and for the conveyance of the solid particles into the coking chamber. The spent solid particles from the coking chamber pass through a sieve device 35 into a drain standpipe 37 and through a sharp U or angled bend 39 into a riser 41 with a vertical end portion 43 through which the spent solid particles flow up into the combustion chamber, where they are are distributed by baffles. Gas supply taps t5, 1B, t, are installed in the riser pipe 41, 43 at the required locations in order to convey the solid particles to the combustion chamber. A throttle valve 47 in the pipe 41 and one, 49, in the pipe 27 are used to regulate the flow or, if necessary, to switch it off. The sharp U-bends or angular bends can also regulate the flow rate with the appropriate gas supply and, as is known in the art, generally keep the system in equilibrium.
In der Verbrennungskammer wird durch Verbrennung des Kokses Wärme erzeugt; hierfür wird Luft oder ein sauerstoffhaltiges Gas durch eine Leitung 51 und weiter durch die Hähne 1, 1s, t7 USW. zugeführt, so daß ein Teil des bei der Verkokung entstandenen Kokses verbrannt und die nicht verbrannten Feststoffteilchen erwärmt werden. Die letzteren werden zur Wärmezuführung in die Reaktionskammer zurückgeleitet. Man kann auch zusätzliche Brennstoffe in die Verbrennungskammer durch eine Leitung 53 einführen; dies ist gewöhnlich für die Inbetriebsetzung erforderlich.In the combustion chamber, heat is generated by burning the coke; for this purpose, air or an oxygen-containing gas is fed through a line 51 and further through the taps 1, 1s, t 7, etc. supplied, so that part of the coke formed during coking burns and the unburned solid particles are heated. The latter are returned to the reaction chamber for heat supply. Additional fuels can also be introduced into the combustion chamber through line 53; this is usually required for commissioning.
Das zu verkokende Öl fließt durch eine Zuführleitung 61 den Sprühdüsen 63 und 65 zu, die vorzugsweise an verschiedenen Stellen und in verschiedenen Höhen über die gesamte Wirbelschicht verteilt angeordnet sind, so daß die Beschickungszufuhr sich über eine größere Zone erstreckt. Die flüchtigeren Fraktionen der Beschickung verdampfen rasch, und die Dämpfe ziehen durch die Wirbelschicht nach oben, wobei sie die Aufwirbelung der Schicht unterstützen. Die höhersiedenden Anteile der Beschickung schlagen sich auf den Feststoffteilchen der Schicht nieder und werden allmählich gecrackt und in flüchtigere Produkte umgewandelt. A11 diese dampfförmigen Produkte steigen nach oben in eine disperse Zone oder Trennzone 23, in der sie sich von der Hauptmenge der mitgerissenen Feststoffteilchen absondern. Dann gelangen sie in einen Zyklonabscheider, aus dem auch die abgetrennten feinen Feststoffteilchen durch eine Rückführleitung oder ein Fallrohr 69 in die Wirbelschicht zurückrieseln. Die Dämpfe steigen nach oben weiter in einen Reinigungsabschnitt 71, der im vorliegenden Fall über der Verkokungskammer liegt; er kann sich aber gegebenenfalls auch an einer anderen Stelle befinden. Hier werden die Gase durch eine strömende Flüssigkeit, vorzugsweise eine Fraktion aus schweren Rückstandsölen, gewaschen und steigen dann weiter in einen Fraktionierabschnitt 73. Die dampfförmigen Produkte ziehen am oberen Ende durch eine Auslaßleitung 75 nach einer Gewinnungsanlage. Die bei der Fraktionierung erhaltenen hochsiedenden Anteile können durch eine Pumpe 77 abgezogen und durch die Leitung 79 in den Oberteil des Fraktionierabschnittes zurückgeführt werden, als Waschflüssigkeit durch die Leitung 81 in den Reinigungsabschnitt fließen oder als Produkt durch die Leitung 83 abgezogen werden.The oil to be coked flows through a feed line 61 to the spray nozzles 63 and 65 too, preferably at different locations and at different heights are arranged distributed over the entire fluidized bed, so that the feed supply extends over a larger zone. The more volatile fractions of the charge evaporate rapidly, and the vapors pull up through the fluidized bed, whereby they support the fluidization of the layer. The higher boiling parts of the feed precipitate on the solid particles of the layer and gradually become cracked and converted into more volatile products. A11 these vapor products rise up into a disperse zone or separation zone 23 in which they are separated from the Separate the bulk of the entrained solid particles. Then they get into one Cyclone separator, from which the fine solid particles separated by a Return line or a downpipe 69 trickle back into the fluidized bed. The fumes rise further up into a cleaning section 71, which in the present case is above the coking chamber; but he can also contact a located elsewhere. Here the gases are passed through a flowing liquid, preferably a fraction of heavy residual oils, washed and then rising further into a fractionation section 73. The vaporous products pull at the top Ends through an outlet line 75 to a recovery plant. The one in fractionation High-boiling fractions obtained can be drawn off by a pump 77 and through the line 79 can be returned to the top of the fractionation section, flow as washing liquid through the line 81 into the cleaning section or withdrawn as product through line 83.
Die Waschflüssigkeit, die sich am Boden des Reinigungsabschnitts ansammelt, kann durch eine Pumpe P1 in der Leitung 84 abgezogen und durch die Leitung 85 wieder in den Oberteil des Reinigungsabschnittes gedrückt werden. Da die gebrauchte Waschflüssigkeit aus dem Reinigungsabschnitt gewöhnlich einige aus der Wirbelschicht mitgerissene sehr feine Koksteilchen oder sonstige sehr feine Feststoffteilchen enthalten, kann man sie auch durch eine Leitung 87 in den Unterteil der Verkokungskammer zurückfließen lassen; oder es ist auch eine Abzweigleitung 89 vorgesehen, durch die das gebrauchte Waschöl aus dem Reinigungsabschnitt mit den darin enthaltenen feinen Feststoffteilchen in eine Mischvorrichtung 91 fließen kann, wo sie mit der frischen Ölbeschickung vermischt wird. Diese Feststoffteilchen können ebenfalls dazu beitragen, die allgemeinen Ziele der vorliegenden Erfindung zu erreichen, d. h. die Klumpenbildung und Verschmierungen in der Wirbelschicht zu verhüten. Die Ventile 93 und 95 ermöglichen wahlweise eine Rückleitung des gebrauchten Waschöls aus dem Reinigungsabschnitt entweder unmittelbar in die Wirbelschicht der Verkokungskammer oder eine Vermischung mit der frischen Beschickung, um die erwünschten Feststoffteilchen dem Beschickungsöl einzuverleiben.The washing liquid that collects at the bottom of the cleaning section, can be withdrawn by a pump P1 in line 84 and again through line 85 be pressed into the top of the cleaning section. As the used washing liquid usually some fluidized bed entrainment from the cleaning section contain very fine coke particles or other very fine solid particles they also flow back through a line 87 into the lower part of the coking chamber permit; or a branch line 89 is also provided through which the used Washing oil from the cleaning section with the fine solid particles contained therein can flow into a mixer 91, where it can flow with the fresh oil charge is mixed. These solid particles can also contribute to the general To achieve objects of the present invention, i. H. the clumping and smearing to prevent in the fluidized bed. The valves 93 and 95 optionally allow one Return of the used washing oil from the cleaning section either directly into the fluidized bed of the coking chamber or a mixture with the fresh Feed to incorporate the desired particulate matter into the feed oil.
Die aus der Verkokungskammer abgezogenen Feststoffteilchen werden in dem eine Abtreibzone darstellenden Bodenabschnitt 15 durch ein nach oben strömendes Gas, z. B. Wasserdampf, das durch eine Leitung 101 eintritt, von den öligen Bestandteilen usw. befreit. Klumpen oder zusammengeballte Teilchen, die zu groß sind, um durch das Sieb 35 in die Rückführungsleitungen 37 und 41 zu gelangen, können vom Boden des Abtreibabschnitts durch einen mit einem Absperrventil 105 versehenen Auslaß 103 entnommen werden.The solid particles withdrawn from the coking chamber are in the bottom section 15, which is a stripping zone, by an upwardly flowing gas, e.g. B. water vapor that enters through a line 101 , freed from the oily components, etc. Lumps or agglomerated particles which are too large to pass through the sieve 35 into the return lines 37 and 41 can be removed from the bottom of the stripping section through an outlet 103 provided with a shut-off valve 105.
Die in dem gebrauchten Waschöl des Reinigungsabschnitts aufgeschlämmten Feinteilchen sind zwar nützlich, wenn man die Beschickung mit höherer Geschwindigkeit zugeben will; jedoch muß man hierfür gewöhnlich der Beschickung noch mehr Feststoffteilchen zusetzen und sie gründlich damit durchmischen, damit sie darin gut verteilt und suspendiert werden. Es gibt in der hier dargestellten Anlage mehrere geeignete Quellen für derartige Feststoffe. So kann man den entstehenden Produktkoks aus der Leitung 37 am Boden der Verkokungskammer durch ein Ventil 125 und eine Leitung 121 abziehen und durch ein schräges Steigrohr 123 und ein senkrechtes Steigrohr 111 in eine Mahl- oder Zerkleinerungsvorrichtung 113 leiten, wobei zum Hochbefördern Gasströme aus Wasserdampf oder einem anderen inerten Gas bei 1a, ts, tlo und t11 eingeblasen werden. Auf diese Weise kann man die erforderliche Menge an Feststoffen, vorzugsweise Koks, erzeugen, der in die frische Beschickung hinein gemahlen und gemischt «>erden kann. Die Mahlvorrichtung 113 kann etwa aus einem Walzenstuhl, einer Kugelmühle oder einer ähnlichen Vorrichtung bestehen. Man kann aber auch Gas-oder Wasserdampfströme mit hoher Geschwindigkeit in eine Wirbelschicht, Förderleitung oder eine andere Masse aus abgetrennten Koksteilchen einblasen, um diese zu feinen Teilchen zu zerkleinern.Those slurried in the used washing oil of the cleaning section Fine particles are useful when you are charging at a higher speed wants to admit; however, this usually requires more particulate matter in the feed add it and mix it thoroughly with it so that it is well distributed and be suspended. There are several suitable sources in the system shown here for such solids. So you can get the resulting product coke out of the pipe 37 at the bottom of the coking chamber through a valve 125 and a line 121 and through an inclined riser pipe 123 and a vertical riser pipe 111 into a grinding or the comminution device 113 conducts, with gas streams being conveyed upwards Steam or another inert gas can be blown in at 1a, ts, tlo and t11. In this way you can get the required amount of solids, preferably coke, which can be ground and mixed «> into the fresh charge. The grinding device 113 can consist of a roller mill, a ball mill or a similar device exist. But you can also use gas or water vapor streams high speed in a fluidized bed, conveyor line or other mass from separated coke particles to crush them into fine particles.
Wenn man eine :Mahlvorrichtung außerhalb der Wirbelschicht im Verkokungsabschnitt vorsieht, werden die feingemahlenen Teilchen, deren Größe unter 50#t liegt und vorzugsweise 0,1 bis 0,2 des durchschnittlichen Durchmessers der Hauptmasse der Feststoffteilchen in der Verkokungskammer beträgt, in einen Behälter 115 geleitet, aus dem sie durch die Leitung 117 zur Vermischung mit dem Öl in die Zuführungsleitung 61 gelangen. Eine mit hoher Geschwindigkeit arbeitende Mischdüse, durch die Öl, Dampf oder Wasserdampf eingeführt werden kann, ist bei 119 vorgesehen, um eine gründliche Vermischung der feinen Feststoffteilchen mit dem Öl zu erreichen. In diesem Fall ist die Mischvorrichtung 91 nicht unbedingt notwendig. Vorzugsweise werden die Feinteilchen aus dem Behälter 115 durch die Düse 119 teilweise vermischt und dann zur gründlicheren Vermischung in die Mischvorrichtung 91 geleitet, so daß sie in dem Öl gut dispergiert sind, wenn dieses durch die Düsen 63, 65 in die Verkokungskammer eintritt.If you have a: Milling device outside the fluidized bed in the coking section provides, the finely ground particles, the size of which is less than 50 # t, and preferably 0.1 to 0.2 of the average diameter of the bulk of the solid particles in the coking chamber is passed into a container 115, from which it passes through the line 117 pass into the feed line 61 for mixing with the oil. A high-speed mixing nozzle through which oil, steam or water vapor can be introduced is provided at 119 to ensure thorough mixing of the to reach fine solid particles with the oil. In this case the mixing device is 91 not absolutely necessary. Preferably the fine particles are removed from the container 115 partially mixed by nozzle 119 and then for more thorough mixing passed into the mixing device 91 so that they are well dispersed in the oil when this enters the coking chamber through the nozzles 63, 65.
Eine weitere vorteilhafte Quelle von Feinteilchen ist der Zyklonabscheider 131 in der Verbrennungskammer. Die durch den Zyklonabscheider 131 und durch den Abzug 133 nach oben ziehenden Abgase enthalten mitgerissene Feststoffteilchen, die abgetrennt und durch die Rückführleitung 135 in die Wirbelschicht 137 der Verbrennungskammer zurückgeleitet werden. Man kann nun eine Zweigleitung 139, die mit einem Ventil 141 versehen ist, von der Feststoff-Rückführleitung 135 ausgehen lassen, um die feinen Feststoffteilchen aus der Verbrennungskammer abzuziehen und sie auf hier nicht näher gezeigte Weise, mit oder ohne Durchgang durch die Mahlvorrichtung 113 in den Behälter 115 zu befördern. Man kann hier auch eine mehrstufige Zyklonabscheidung vorsehen und dabei die Feststoffteilchen jedes beliebigen Zyklonabscheiders allein oder aller Zyklonabscheider zusammen verwenden, wobei der abgeschiedene Staub aus den letzten Stufen wegen seiner Feinheit bevorzugt wird. So kann man also bei der vorstehend beschriebenen Anlage sowohl eine Aufschlämmung aus feinen Koks-oder anderen Feststoffteilchen aus dem Reinigungsabschnitt verwenden, oder man mischt mit dem Beschickungsöl Koks aus dem Zyklonabscheider der Verbrennungskammer und/oder feine Teilchen, die an beliebigen Stellen der Anlage aus den Feststoffen ausgewählt werden. Eine besonders vorteilhafte Quelle für solche feinen Koksteilchen, die vorstehend nicht im einzelnen gezeigt wurde, sind die feineren Teilchen aus einer Sicht- oder Schlämmvorrichtung einer mit Düsen arbeitenden Zerkleinerungsvorrichtung. Wie bereits angegeben, können zwischen 0,1 und 10 % Feststoffe, bezogen auf das Gewicht der Beschickung, dieser zugefügt werden; die Grenzwerte dieser Zusätze liegen jedoch vorzugsweise zwischen etwa 0,25 und 7 %, wobei 1 bis 3 °i, für die meisten Beschickungsstoffe am günstigsten sind.Another advantageous source of fines is the cyclone separator 131 in the combustion chamber. The exhaust gases that are drawn up through the cyclone separator 131 and through the flue 133 contain entrained solid particles which are separated and returned through the return line 135 to the fluidized bed 137 of the combustion chamber. A branch line 139, which is provided with a valve 141, can now emanate from the solids return line 135 in order to draw off the fine solid particles from the combustion chamber and to remove them in a manner not shown here, with or without passage through the grinding device 113 in FIG to convey the container 115 . A multi-stage cyclone separation can also be provided here and the solid particles from any cyclone separator can be used alone or from all cyclone separators together, with the separated dust from the last stages being preferred because of its fineness. So you can use both a slurry of fine coke or other solid particles from the cleaning section in the plant described above, or you can mix with the feed oil coke from the cyclone separator of the combustion chamber and / or fine particles, which at any point in the system from the Solids can be selected. A particularly advantageous source of such fine coke particles, not shown in detail above, is the finer particles from a classifier or sludge device of a nozzle-type comminuting device. As previously indicated, between 0.1 and 10 percent solids based on the weight of the feed can be added; however, the limits on these additives are preferably between about 0.25 and 7 percent, with 1 to 3 percent being most favorable for most feedstocks.
Die folgende Aufstellung zeigt die Vorteile, die dadurch erzielt werden,
daß man der Beschickung feinverteilten Koks zusetzt.
Der Einfluß des vorherigen Zusatzes eines kleineren und feineren Teils der Feststoffteilchen zu der Beschickung wird deutlich durch den auffallenden Gegensatz zwischen den Fig. 1 und 2 sowie durch die Daten der vorstehenden Tabelle erkennbar.The influence of the previous addition of a smaller and finer part the particulate matter to the feed is evident from the striking contrast between FIGS. 1 and 2 and can be seen from the data in the table above.
Das vorstehend beschriebene Verfahren des Zusatzes feiner Feststoffteilchen zur Schwerölbeschickung ist bei allen Systemen anwendbar, bei denen eine als Durchflußrohr ausgebildete Verkokungs- und/oder Verbrennungskammer benutzt wird, sowie bei jedem System, in dem eine bewegliche Masse von wärmeübertragenden einzelnen Feststoffteilchen mit einer Beschickung zusammenkommt, die dazu neigt, eine Zusammenballung der Teilchen zu verursachen.The above-described method of adding fine particulate matter for heavy oil charging can be used in all systems in which one is used as a flow pipe trained coking and / or combustion chamber is used, as well as with each System in which a movable mass of heat-transferring individual solid particles comes together with a charge that tends to cause agglomeration of the particles to cause.
Der Zusatz sehr feiner Koksteilchen in die Wirbelschicht selbst ist schon in gewissem Umfange wirksam, und zwar besonders dann, wenn die feinen Teilchen an solchen Stellen und/oder auf solche Weise eingeführt werden, daß sie die größeren Teilchen berühren und an ihnen anhaften können und rauhe, nicht klebende Oberflächen auf ihnen ergeben. Im weiteren Sinne sieht die vorliegende Erfindung eine Aufrauhung der Oberflächen der größeren Koksteilchen durch Bildung von Koksprotuberanzen auf deren Oberfläche zur Verminderung des Klebens vor, indem man a) verhältnismäßig sehr feine Koksteilchen, wie in Fig. 3 gezeigt, zusammen mit der Beschickung einführt, oder b) Feinteilchen in trockener Form in die Verkokungskammer einführt.The addition of very fine coke particles to the fluidized bed itself is already effective to a certain extent, especially when the fine particles in such places and / or in such a way that they are the larger Touching particles and being able to adhere to them and rough, non-sticky surfaces devoted to them. In a broader sense, the present invention envisages roughening the surfaces of the larger coke particles due to the formation of coke protuberances their surface to reduce sticking by a) proportionately introduces very fine coke particles, as shown in Fig. 3, along with the feed, or b) introducing fine particles in dry form into the coking chamber.
Claims (13)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US1005218XA | 1954-04-06 | 1954-04-06 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1005218B true DE1005218B (en) | 1957-03-28 |
Family
ID=22280189
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DEE10522A Pending DE1005218B (en) | 1954-04-06 | 1955-04-05 | Process for coking heavy oil |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE1005218B (en) |
-
1955
- 1955-04-05 DE DEE10522A patent/DE1005218B/en active Pending
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