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Verfahren zur Spaltung und Umwandlung von hochsiedenden Kohlenwasserstoffölen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Spaltung und Umwandlung von hochsiedenden
Kohlenwasserstoffölen. Es ist bekannt, die Öle in einer Primärspaltstufe einer Druckwärmespaltung
auf Benzin zu unterwerfen, die Spaltprodukte in Primärspaltdämpfe und unverdampften
Rückstand zu trennen, aus den Primärspaltdämpfen in einer Primärfraktionierzone
schweren Rücklauf und ein niedrigersiedendes Dampfgemisch abzutrennen, letzteres
in einer Sekundärfraktionierzone in ein Zwischenkondensat und ein niedrigersiedendes
Dampfgemisch aus Spaltbenzinanteilen zu trennen und das Zwischenkondensat in einer
von der Primärspaltstufe unabhängig geregelten Sekundärumwandlungsstufe Spaltbedingungen
zu unterwerfen und Benzinanteile aus der Sekundärumwandlungsstufe abzutrennen.
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Von einem solchen Verfahren geht die Erfindung aus und sieht vor,
daß aus der Primärspaltstufe ein hauptsächlich aus Spaltbenzinbestandteilen und
Gasen bestehendes Dampfgemisch entnommen und in der Sekundärfraktionierzone zusammen
mit einem dem Verfahren von außen zugeführten, hauptsächlich im Benzinsiedebereich
siedenden und ungenügend klopffeste Benzinbestandteile enthaltenden Kohlenwasserstoffdestillat
in Leichtbenzindämpfe und ein Schwerbenzingemischkondensat getrennt, das letztere
in der Sekundärumwandlungsstufe in hochklopffestes Benzin umgeformt, aus den Umformungsprodukten
in einer von der Primärspaltstufe und der Primärfraktionierzone getrennten Zone
die oberhalb Benzin siedenden Bestandteile herausfraktioniert und das Umformungsbenzin
mit dem in der Sekundärfraktionierung anfallenden Leichtbenzin vereinigt wird.
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Ein wichtiger Vorteil des Verfahrens nach der Erfindung besteht in
seiner Anpassungsfähigkeit. Der Verlauf des Verfahrens und die Betriebsverhältnisse
können dabei einer großen Anzahl von Ausgangsstoffen angepaßt werden und falls gewünscht,
dazu dienen, gleichzeitig mehr als zwei Ausgangsstoffe verschiedener Art zu behandeln,
wobei jeder den für ihn am besten geeigneten Spaltverhältnissen unterworfen wird.
Ferner besitzt das neue Verfahren beträchtliche Anpassungsfähigkeit bezüglich der
charakteristischen Eigenschaften der Erzeugnisse. So kann z. B. sowohl der Siedebereich
als auch die Klopffestigkeit des Benzinendproduktes verändert werden, um sich den
betreffenden Erfordernissen anzupassen. Das Verfahren kann weiterhin zwecks Erzeugung
von entweder verhältnismäßig trockenem Koks oder Brennstofföl guter Qualität als
Rückstandsendprodukt oder auch zur gleichzeitigen Erzeugung sowohl von Koks als
auch von Brennölrückstand ausgeführt werden.
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Beim Verfahren nach der Erfindung können besonders Querverbindungen
zwischen den verschiedenen Verfahrensstufen vorgesehen werden, welche in Kombination
ein neues, äußerst erwünschtes und vorteilhaftes Spalt-system ergeben, wobei
viele Ausführungsformen möglich sind, welche besonders vorteilhafte Ergebnisse erzielen.
Die Erfindung bedingt jedoch nicht die Eingliederung bzw. Aufeinanderfolge der Gesamtheit
der Vorgänge, die in dem in der Zeichnung dargestellten und nachstehend beschriebenen
zur Durchführung verschiedener Ausführungsformen des Verfahrens geeigneten System
Anwendung finden.
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Fig. 1 zeigt in einem schematischen Fließbild die einfachste Ausführungsform
des Verfahrens; Fig. 2 ist eine schematische Darstellung einer für die Durchführung
des Verfahrens mit verschiedenen vorteilhaften Modifikationen geeigneten Anlage.
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Wie aus dem Fließbild der Fig. 1 ersichtlich, tritt das hochsiedende
Kohlenwasserstofföl durch Leitung 1 in die Primärspaltstufe ein, die in ihrer Gesamtheit
die später zu erläuternden Einheiten 20, 31, 24 und 38 umfaßt. Der unverdampfte
Rückstand der Primärspaltstufe wird durch Leitung 39 abgezogen, während die Primärspaltdämpfe
durch Leitung 46 in die Primärfraktionierzone 6 übergeleitet werden. Hier wird der
schwere Rücklauf durch Leitung 15 abgezogen, während das hauptsächlich aus Spaltbenzinbestandteilen
und Gasen bestehende Dampfgemisch durch Leitung 48, 50 der Sekundärfraktionierzone
52 zugeführt wird. Diese Zone 52 wird außerdem mit einem von außen zugeführten hauptsächlich
im Benzinsiedebereich liegenden, ungenügend klopffesten Kohlenwasserstoffdestillat
durch Leitung 7
oder 1 beschickt. In der Sekundärfraktionierzone
tritt eine Zerlegung in das Schwerbenzingemischkondensat, das durch Leitung 85,
107 zur Sekundärumwandlungsstufe gelangt, und Leichtbenzindämpfe ein, die durch
Leitung 65, 68, 76 abgeführt werden.
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Die Sekundärumwandlungsstufe besteht aus der eigentlichen Umwandlungszone
110, in der die Umformung in hochklopffestes Benzin erfolgt, und der von der Primärspaltstufe
und der Primärfraktionierzone getrennten Zone 44, 45, in der die oberhalb Benzin
siedenden Bestandteile herausfraktioniert und durch Leitung 166, 194 entfernt werden,
während das Umformungsbenzin über die Leitung 231 im Gefäß 64, 80 mit den Leichtbenzindämpfen
aus der Sekundärfraktionierzone vereinigt wird und als Fertigprodukt das Benzingemisch
durch Leitung81 abgezogen werden kann.
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In dem Anlageschema der Fig. 2 sind die eben erwähnten Einheiten im
einzelnen dargestellt. Das hochsiedende Ausgangsöl wird über die Leitung 1 und Ventil
2, Pumpe3, Leitung 4, Ventil 11' und Leitung 10' in den Primärfraktionator 6 eingeführt,
oder das gesamte Ausgangsmaterial bzw. nur ein Teil desselben wird in den Wärmeaustauscher
12 und von hier über Leitung 13 und Ventil 14 in den Fraktionator 6 eingeleitet.
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Ein zweites, jedoch niedrigsiedendes Ausgangsmaterial, z. B. ein Destillat,
wie Naphtha, Benzin od. dgl., mit hauptsächlich im Benzinsiedebereich siedenden
und ungenügend klopffesten - Benzinbestandteilen wird über Leitung 7, Ventil 8,
Pumpe 9 und Leitung 10 dem Fraktionator 6 zugeführt.
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Es sei bemerkt, daß sowohl das eine als auch das andere Ausgangsmaterial
entweder allein oder beide insgesamt oder zum Teil durch den Wärmeaustauscher 12
und von hier in den Fraktionator 6 eingeleitet oder auch insgesamt oder zum Teil
direkt diesem zugeführt werden können. Das durch den Wärmeaustauscher 12 fließende
Öl steht in dieser Zone in mittelbarem Kontakt mit verhältnismäßig heißen dampfförmigen
Produkten, welche im Fraktionator 6 einer Fraktionierung unterzogen werden, wobei
das Öl vorerhitzt wird und zur teilweisen Kühlung der Dämpfe und Unterstützung ihrer
Fraktionierung dient. Das Öl wird im Fraktionator 6 unmittelbar mit den der Fraktionierung
unterworfenen heißen dampfförmigen Produkten vermischt, wodurch es, gemischt mit
den dampfförmigen Umwandlungsprodukten, merklich verdampft. Die in den Fraktionator
eingeleiteten Öle dienen ferner zur teilweisen Abkühlung der Dämpfe, mit welchen
sie sich in dieser Zone vermischen, und unterstützen dadurch die Fraktionierung
der letzteren.
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Komponenten der verschiedenen in den Fraktionator 6 geleiteten Stoffe
mit einem Siedepunkt oberhalb des Siedebereiches des gewünschten fraktionierten
dampfförmigen Produktes werden in ausgewählte, verhältnismäßig niedrig und hoch
siedende, leichte bzw. schwere Rückflußkondensate getrennt. Die verhältnismäßig
schweren Rückflußkondensate werden über Leitung 15, Ventil 16, Pumpe 17 und Leitung
18 der zur Spaltung dienenden Rohrschlange 20 der Primärspaltstufe innerhalb eines
passenden Ofens 21 zugeführt.
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Die entstehenden erhitzten Produkte werden aus der Rohrschlange 20
über Leitung 22 und Ventil 23 in die Reaktionskammer 24 der Primärspaltstufe geleitet,
wobei sie vorzugsweise in den oberen Teil der Kammer eintreten und vermittels einer
Spritzplatte od. dgl. gegen die inneren Flächen der Kammerwände gerichtet werden.
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Die verhältnismäßig leichten Rückflußkondensate werden an einem passenden
Zwischenpunkt des Fraktionators .6 abgezogen und über Leitung 26, Ventil 27, Pumpe
28 und Leitung mit Ventil 30 in die Rohrschlange 31 der Primärspaltstufe in einen
passenden Ofen 32 eingepumpt, wo das 01 auf die gewünschte Spalttemperatur
gebracht wird, welche vorzugsweise höher ist als die Temperatur der Rohrschlange
20. In der Rohrschlange 20 und 31 wird vorzugsweise Überdruck aufrechterhalten.
Die Spaltprodukte werden über Leitungen 33, 34 und Ventil35 in die Reaktionskammer
24 geleitet, in welcher sie sich mit erhitzten Produkten aus der Rohrschlange 20
vermischen.
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Die Kammer 24 wird ebenfalls vorzugsweise auf einem wesentlichen Überdruck
gehalten und isoliert, um die Hitze besser zu halten. Die in der Kammer 24 zur Mischung
kommenden Produkte werden dadurch während einer bestimmten Umwandlungszeit in dieser
Zone gehalten, und in dem hier beschriebenen besonderen Fall werden die entstehenden
gemischten dampfförmigen und flüssigen Umwandlungsprodukte der Kammer 24 über Leitung
36 und Ventil 37 in die Primärtrennkammer 38 geleitet.
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Die Kammer 38 wifd vorzugsweise bei wesentlich geringerem Druck, als
er in der Reaktionskammer herrscht, betrieben, wobei eine merkliche weitere Verdampfung
der eingeführten flüssigen Produkte eintritt. Die unverdampft bleibenden Öle werden
aus dieser Zone über Leitung 39, Ventil 40, Pumpe 41 insgesamt oder zum Teil über
Leitung 42 und Ventil 43 in den unteren als Sekundärdampfabscheidezone dienenden
Teil 44 der Säule 45 geführt, deren Zweck weiter unten beschrieben wird, oder das
gesamte Material wird insgesamt oder zum Teil aus der Leitung 42 über Leitung 95
und Ventil 96 einem Speicherraum (nicht dargestellt) zugeführt.
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Die Erfindung umfaßt weiter auch die Einleitung von unverdampftem
Rückstandsöl aus der Kammer 38 unmittelbar in die Heizrohrschlange 171 des
Ofens 172 über Leitung 42', Ventil 43' und Leitung 169.
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Es liegt weiter im Bereich der Erfindung, geregelte Mengen von Rückstandsflüssigkeit
äußerer Herkunft in den unteren Teil 44 der Säule 45 und/oder in die Heizrohrschlange
171 einzuführen. Dieses Material kann z. B. aus einem anderen Spaltsystem herrühren
oder aus nichtdampfförmigem Rückstandsöl aus der Kammer 38 bestehen, welches vorher
durch einen Kühler einem Aufbewahrungsraum od. dgl., falls gewünscht, zugeführt
wurde. Derartiges äußeres Rückstandsöl wird gegebenenfalls über Leitung 111, Ventil
112 sowie Leitung 42 in den unteren Teil 44 der Säule 45 eingeleitet. Das Öl kann
ebenfalls insgesamt oder zum Teil in die Leitung 169 und von hier zur Heizrohrschlange
171 geführt werden.
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Das in den unteren Teil 44 der Säule 45 eingeleitete Öl wird aus der
Kammer 39 und/oder von einer äußeren Quelle her gewonnen und einer merklichen weiteren
Verdampfung unterworfen, während die verbleibenden nicht dampfförmigen Rückstände
über Leitung 166, Ventil 167, Pumpe 168, Leitung 169 und Ventil 170 zur Heizrohrschlange
171 innerhalb eines Ofens 172 gepumpt werden. Hier werden die schweren rückständigen
Öle schnell auf genügend hohe Temperatur für die nachfolgende Zersetzung zu Koks
und Dämpfen erhitzt, ohne daß in der Heizrohrschlange und den Verbindungsleitungen
die Bildung und Ablagerung von Koks ermöglicht würde. Die erhitzten Rückstandsöle
werden über Leitung 173 und Ventil 174 in die Verkokungskammer 177 abgeführt. Das
erhitzte Rückstandsöl kann in die Verkokungskammer an einer oder auch an mehreren
Stellen eingeleitet werden.
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In der Verkokungskammer werden sie auf praktisch trockenem Koks reduziert;
um den Verkokungsvorgang zu unterstützen und einen Koks mit verhältnismäßig geringem
flüchtigem Inhalt zu erzeugen, können ein oder mehrere hocherhitzte Öle mit verhältnismäßig
niedrigem Siedepunkt in die Verkokungskammern eingeleitet werden,
worin
sie vorzugsweise in unmittelbarem Kontakt mit den zu verkokenden Stoffen kommen
und durch diese aufwärts fließen, um sie zusätzlich zu erhitzen und teilweise durch
ihren Partialdruck den Verkokungsvorgang zu unterstützen. Es können auch geregelte
Mengen der hocherhitzten Produkte aus der Rohrschlange 31 aus der Leitung 33 -über
Leitung 182 mit Ventil 183 und Leitung 184 mit Ventil 185 in den unteren Teil der
Kammer 177 eingeleitet werden. Ferner wird Vorkehrung getroffen, um geregelte Mengen
oder die gesamten hocherhitzten Produkte aus der zur Umformung dienenden Rohrschlange
110 in die Verkokungskammer 177 zu leiten, um den Verkokungsvorgang zu unterstützen.
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Der in den Verkokungskammern erzeugte Koks kann sich hierin ansammeln,
bis die Kammern im wesentlichen gefüllt sind oder bis der Betrieb zu Ende gegangen
ist, worauf die Kammern von dem übrigen Teil des Systems abgeschaltet und gereinigt
werden.
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Selbstverständlich kann auch an'Stelle der dargestellten Verkokungskammer
je nach Wunsch eine Mehrzahl von Zonen benutzt werden. Falls mehrere Verkokungskammern
benutzt werden, können diese gleichzeitig oder abwechselnd betrieben werden, während
eine oder die andere gereinigt und für den weiteren Betrieb vorbereitet wird. Bei
dem Verfahren nach der Erfindung werden insbesondere zwei Verkokungskammern wechselweise
benutzt, oder auch die Verkokungskammern werden in einer Mehrzahl von Paaren angeordnet
und kontinuierlich betrieben.
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Dampfförmige Produkte aus dem oberen Teil der Kammer 177 werden über
Leitung 190 mit Absperrventil 191 in den unteren Teil 44 der Säule 45 geleitet.
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Dampfförmige Produkte aus dem oberen Teil der Kammer 38 werden über
Leitung 46 und Ventil 47 in den Fraktionator 6 geführt, in welchem sie sich mit
dem eingeleiteten Ausgangsmaterial vereinigen und mit diesem zusammen der Fraktionierung
unterworfen werden, um leichte und schwere Rückflußkondensate zu bilden und ausgewählte
niedrigsiedende Fraktionen innerhalb und unterhalb des Benzinsiedebereiches abzutrennen.
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Derartige Dämpfe und, falls gewünscht, auch Stoffe mit etwas höherem
Siedepunkt, wie Schwerbenzinfraktionen, Leuchtöl oder Leuchtöldestillate u. dgl.,
werden aus dem oberen Teil des Fraktionators 6 über Leitungen 48 und 50 mit Ventil
51 in den Sekundärfraktionator 52 geführt, in welchem eine Trennung in ausgewählte
leichtere und schwerere Fraktionen. stattfindet.
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Die letzteren werden kondensiert und bilden ein leichtes Kondensat,
welches vorzugsweise praktisch die gesamten ungenügend klopffesten hochsiedenden
Benzinfraktionen der eingeleiteten dampfförmigen Produkte und ebenfalls höhersiedende
Komponenten enthält. Die erwünschten niedrigsiedenden klopffesten Fraktionen werden
in dampfförmigem Zustand aus dem oberen Teil des Fraktionators 52 über Leitung 65,
Ventil 66 und Kondensator 67 abgeleitet.
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Das erhaltene Destillat, die normalerweise gasförmigen Produkte und
nicht kondensierten Dämpfe fließen über Leitung 68 und Ventil 69 in den Sammler
70. Nicht kondensierte Dämpfe und Gase sowie ein im Sammler 70 gesammeltes Kondensat
werden über Leitung 76 und Ventil 77 nach dem zusätzlichen Kühler 64 geführt.
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Die normalerweise gasförmigen Produkte, die nicht kondensierten Dämpfe
und das aus dem Sammler 70 sowie dem Sammler 225 herrührende überschüssige Kondensat
werden im zusätzlichen Kühler 64 weiter abgekühlt, um im wesentlichen die gesamten
normalerweise flüssigen Komponenten dieser gasförmigen Produkte usw. zu kondensieren.
Das Destillat, welches aus einem Benzin mit vollem Siedebereich und gutem Antiklopfwert
bestehen kann, wird zusammen mit den nicht kondensierten Gasen über Leitung 78 und
Ventil 79 nach dem Aufnahmebehälter 80 geleitet, in welchem das Destillat von den
nicht kondensierten und nicht gelösten Gasen getrennt wird. Das Destillat wird aus
dem Aufnahmebehälter 80 über Leitung 81 und Ventil 82 einem Aufbewahrungsraum zugeleitet
bzw. zur weiteren Behandlung weitergeleitet. Die nicht kondensierten Gase werden
über Leitung 83 und Ventil 84 einem Aufnahmeraum od. dgl. zugeführt.
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Das als Ausgangsmaterial für das System benutzte leichte Destillat,
welches aus Naturbenzin oder aus Spaltbenzin oder auch aus leichtem Destillat, z.
B. Benzin oder Benzinfraktionen, besteht, kann von der Pumpe 3 nach dem Sekundärfraktionator
52 über Leitung 4, Leitung 100 und Ventil 101 geleitet werden oder auch zuerst insgesamt
oder zum Teil über den Wärmeaustauscher 12 in mittelbarem Wärmeaustausch mit den
dampfförmigen Produkten im Fraktionator 6 und von hier aus Leitung 13 über Leitung
102, Ventil 103 und Leitung 100 in den Fraktionator 52 fließen. Dieses leichte sekundäre
Ausgangsmaterial vermischt sich in dieser Zone mit den dampfförmigen aus dem Fraktionator
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eingeführten dampfförmigen Produkten, und das Gemisch wird hier in ausgewählte
leichte und schwere Fraktionen der oben beschriebenen Art zerlegt.
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Das im Fraktionator 52 gebildete Kondensat wird über Leitung 85 und
Ventil 86 zur Pumpe 87 geführt, nachdem die mitgeführten Gase und erwünschten leichten
Benzinfraktionen vorzugsweise durch nochmaliges Aufkochen daraus entfernt wurden.
Dieses leichte Kondensat enthält im wesentlichen die gesamten hochsiedenden Benzinfraktionen
mit geringem Antiklopfwert, welche in dem eingeleiteten Material enthalten sind,
und es kann ferner, falls gewünscht, auch etwas höhersiedende Stoffe, wie Schwerbenzinfraktionen
bzw. Leuchtöl, Bodenrückstände des Destillats usw., in geringerer Menge enthalten.
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Dieses Kondensat wird von der Pumpe 87 über Leitung 107 und Ventil
108 in die Rohrschlange 110 geleitet, um die Klopffestigkeit seiner Benzinbestandteile
zu erhöhen und gleichzeitig höhersiedende Komponenten in zusätzliche Ausbeuten an
Benzin mit hohem Antiklopfwert zu verwandeln. Gegebenenfalls kann das aus dem Fraktionator
52 entnommene Kondensat durch Abzweigung von der Leitung 107 über Leitung 88 und
Ventil 89 einem Aufnahmeraum und von dort der Benzinumformung zugeführt werden.
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Das Kondensat aus dem Fraktionator 52 kann in der Rohrschlange 110
auf hohe Spalttemperatur, vorzugsweise bei einem wesentlichen Überdruck, erhitzt
werden, wobei die Verhältnisse in der Rohrschlange 110 so geregelt werden, daß der
Antiklopfwert wesentlich erhöht und irgendwelche höhersiedenden Komponenten des
eingeführten Kondensats in zusätzliche Ausbeuten an Benzin mit gutem Antiklopfwert
verwandelt werden. Die Rohrschlange 110 ist in einem Ofen 118 angeordnet, und die
heißen Umwandlungsprodukte werden über Leitung 119 abgeführt, von wo sie insgesamt
oder zum Teil über Leitung 186 und Ventil 187 in die Verkokungskammer 177 eingeführt
werden; auch kann man eine geregelte Menge oder die gesamten der aus der Heizrohrschlange
110 kommenden Produkte über das Ventil 120 in der Leitung 119 in den unteren Teil
der Säule 45 einleiten.
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In dem hier dargestellten Falle werden die verschiedenen in die Säule
45 eingeführten Materialien durch Verdampfung und fraktionierte Kondensation in
drei Komponenten zerlegt. Die schweren Komponenten, welche aus dem unteren Teil
der Säule abgezogen und in die
Heizrohrschlange 171 eingeführt werden,
bestehen aus schweren Rückstandsflüssigkeiten, Teeren u. dgl. mit starker Neigung
zur Koksbildung, welche mit den Dämpfen aus der Verkokungszone mitgeführt werden,
und ferner aus nicht dampfförmigen Rückstandskomponenten von flüssigen Produkten,
welche in die Säule 45 aus der Kammer 38 und/oder von außen her zugeführt werden,
und ferner aus schweren polymeren Stoffen in den unmittelbar in die Säule 45 aus
der Rohrschlange 110 eingeleiteten Produkten. Falls die nicht dampfförmigen flüssigen
Produkte aus der Kammer 38 in den unteren Teil der Säule 45 eingeführt werden, regelt
man vorzugsweise die Temperatur- und Druckverhältnisse derart, daß hier eine merkliche
weitere Verdampfung zustande kommt und somit zwei aufeinanderfolgende Verdampfungsvorgänge
für die aus der Kammer 24 entfernten flüssigen Produkte stattfinden.
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Die verhältnismäßig reinen dampfförmigen Produkte, welche in nicht
kondensiertem Zustande im unteren Teil der Säule 45 verbleiben, fließen über eine
Scheidewand 117 in den oberen Teil der Säule, wo die oberhalb des Siedebereiches
des gewünschten leichten Destillationsproduktes in diesem Stadium des Verfahrens
siedenden Komponenten als Rückflußkondensat niedergeschlagen werden.
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Diese Zwischenfraktion besteht aus den Komponenten der verschiedenen
in die Säule 45 eingeführten Materialien, welche innerhalb des Systems weiter gespalten
werden sollen und niedrigere Siedepunkte als die in die Heizrohrschlänge 171 zurückgeleiteten
Stoffe besitzen. Die Zwischenfraktion wird aus der Säule 45 oberhalb der Wand 117
abgeführt und über Leitung 194, Ventil 195, Pumpe 196, Leitung 197 und Ventil 198
in den Fraktionator 6 gepumpt, in welchem sie sich mit den anderen der Fraktionierung
zu unterwerfenden Stoffen vermischen.
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In einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung kann ferner das
im Fraktionator 45 gebildete Rückflußkondensat einer getrennten Spaltbehandlung
in der Heizrohrschlange 110 unterworfen werden, wozu das Kondensat von der Pumpe
196 über die Leitung 202, das Ventil 203 und die Leitung 107 in die letztere Zone
eingeführt wird. Diese Betriebsweise ermöglicht eine drastischere Spaltbehandlung
des Rückflußkondensats aus dem Fraktionator 45 im Vergleich zur Behandlung des Rückflußkondensats
aus dem Fraktionator 6 in der Heizrohrschlänge 20; falls gewünscht, kann man auch
in der Heizrohrschlange 110 für das gesamte Rückflußkondensat aus der Säule 45 eine
drastischere Spaltbehandlung als in der Heizrohrschlange 31 für das leichte Rückflußkondensat
aus dem Fraktionator 6 vornehmen. Dies hat sich in manchen Fällen trotz des höhersiedenden
im Fraktionator 45 gebildeten Rückflußkondensats im Vergleich zu dem leichten im
Fraktionator 6 gebildeten Rückflußkondensat als vorteilhaft erwiesen. Eine getrennte
Behandlung des durch Leitung 194 aus der Säule 45 entnommenen Kondensats in der
Heizrohrschlänge 110 ist vorzugsweise zu benutzen, falls das im Fraktionator 52
gebildete und durch Leitung 85 entnommene Kondensat nicht in die Schlange 110 zurückgeführt,
sondern der Umformung in einer getrennten Sekundärumwandlungszone unterworfen wird.
Indessen kann sowohl das Kondensat aus dem Fraktionator 52 als auch das Rückflußkondensat
aus dem Fraktionator 45 in die Heizrohrschlange 110 eingeführt und in dieser das
Gemisch einer verhältnismäßig strengen Spaltbehandlung unterworfen werden.
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Die gewünschten niedrigsiedenden Komponenten der in die Säule 45 eingeleiteten,
in dieser Zone nicht kondensierten Dämpfe werden über Leitung 220 und Ventil 221
in den Kondensator 222 eingeführt. Das Destillat und nicht kondensierte Dämpfe und
Gase werden über Leitung 223 und Ventil 224 in den Sammler 225 eingeführt, in welchem
die Ansammlung und Trennung zustandekommt. Die nicht kondensierten Dämpfe und normalerweise
gasförmigen Produkte sowie ein etwa im Überschuß sich ansammelndes Destillat werden
über Leitung 231 und Ventil 232 der weiteren Kühlung und Kondensation im zusätzlichen
Kühler 64 zusammen mit den in diese Zone eingeführten Stoffen unterworfen, die aus
dem Sammler 70 herrühren. Auf diese Weise kann man das Benzinprodukt aus dem Umformungs-
und Verkokungsvorgang im Behälter 80 mit dem Leichtbenzinprodukt der primären Spaltvorgänge
gewinnen.
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Falls man die Benzinprodukte aus der primären Spaltstufe und aus dem
Umformungsvorgang in der Sekundärumwandlungsstufe des Verfahrens zunächst getrennt
wiedergewinnen und erst später vermischen will, so kann man die nicht kondensierten
dampfförmigen und gasförmigen Produkte und überschüssiges Destillat aus dem Sammler
225 einer besonderen Kühl- und Trennanlage zuführen, welche in der Zeichnung nicht
dargestellt ist. Dieses letztere Verfahren ermöglicht die Raffination des Benzins,
welches in dem Verfahrensvorgang der Verkokung und der Umformung erhalten wurde,
getrennt von dem Leichtbenzin, welches aus der Selektivspaltung in den Heizrohrschlangen
20 und 31 der Primärspaltstufe erhalten wurde, durchzuführen.
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Bei den vorstehend beschriebenen, miteinander in Verbindung stehenden
Verfahrensstufen sind erfindungsgemäß eine Anzahl von Wärmeaustauschvorgängen für
eine sorgfältige Temperaturregelung an verschiedenen Stellen des Systems oder Überführung
überschüssiger Hitze aus den verschiedenen Zwischen- oder Endprodukten von einem
Teil des Systems nach einem anderen Teil vorgesehen.
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Eine teilweise Kühlung der aus der Reaktionskammer 24 nach der Trennkammer
38 geleiteten erhitzten Produkte kann z. B. dadurch erreicht werden, daß man verhältnismäßig
kühle Öle mit dem Strom der durch Leitung 36 fließenden erhitzten Produkte vermischt.
Das zu benutzende Kühlöl hat vorzugsweise einen niedrigen Siedepunkt und kann z.
B. aus entweder niedrigsiedendem oder hochsiedendem, aus dem Fraktionator 6 wiedergewonnenem
Rückflußkondensat oder auch aus geregelten Mengen einer anderen ausgewählten Fraktion
der flüssigen Zwischenprodukte aus der Zone 6 bestehen. Der Zweck der Kühlung in
Leitung 36 besteht darin, ein merkliches fortgesetztes Spalten der durch diese Zone
fließenden Produkte zu vermeiden und die Kontrolle des Verdampfungsgrades in der
Kammer 38 zu unterstützen. Desgleichen kann eine ähnliche Kühlung in der Leitung
34 aus der HeizrohrschIange 31 und/oder an irgendeinem gewünschten Punkt oder einer
Mehrzahl von Punkten in der Kammer 24 angewendet werden.
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Ferner kann im vorliegenden Falle ein passendes Öl, vorzugsweise ein
niedrigsiedendes, aus dem System erhaltenes Öl, in den oberen Teil der Kammer 38
eingeführt werden. Das verhältnismäßig kühle Öl vermischt sich mit den dampfförmigen
Produkten in dieser Zone und dient als Kühl- und Rückflußmittel zur Unterstützung
der Trennung.
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Desgleichen kann man ein passendes Kühlöl in den unteren Teil der
Säule 45 über Leitung 237 und Ventil 238
einführen.
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Vorzugsweise werden die hocherhitzten Produkte aus der Umwandlungszone
110 so weit abgekühlt, daß eine übermäßige weitere Spaltung verhindert ist; hierzu
dienen Leitung 244 und Ventil 245 zur Einleitung von Kühlöl in die Leitung 119 auf
einer oder beiden Seiten des Ventils 120, falls Produkte aus der Umwandlungszone
der
Rohrschlange 110 in die Säule 45 fließen. Ähnliche nicht dargestellte Mittel können
auch zur teilweisen Kühlung der aus der Rohrschlange 110 in die Verkokungskammern
fließenden Produkte benutzt werden. Das hierfür dienende Produkt besteht vorzugsweise
aus einem Öl mit verhältnismäßig niedrigem Siedepunkt, welches aus dem System wiedergewonnen
wurde; insbesondere werden für diese Kühlung geregelte Mengen des im oberen fraktionierenden
Teil der Säule 45 gebildeten Rückflußkondensats oder auch geregelte Mengen einer
ausgewählten niedrigsiedenden Fraktion dieses Rückflußkondensats verwendet.
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Zum Wiederaufkochen des im Fraktionator 52 gebildeten Kondensats zwecks
Austreibung der Gase und niedrigsiedenden Komponenten, welche innerhalb des Siedebereichs
der gewünschten dampfförmigen Kopfprodukte dieser Zone sieden, dient der Wärmeaustauscher
239 im unteren Teil des Fraktionators 52, wobei ein passendes Heizmittel über die
Leitungen 240 und 243 mit Ventilen 241 und 242 eingeleitet wird. Anstatt des Wärmeaustauschers
239 kann auch ein äußerer zum Wiederaufkochen dienender Apparat bekannter Art benutzt
werden. Zum Wiederaufkochen des Kondensats aus dem Fraktionator 52 kann das aus
der Säule 45 nach dem Fraktionator 6 fließende Rückflußkondensat benutzt werden
und in diesem Falle der aus der Säule 45 herrührende Teil des Rückflußkondensats
teilweise gekühlt werden und dabei als wirkungsvolles Kühl- und Rückflußmittel im
Fraktionator 6 dienen. Es liegt ferner im Bereich der Erfindung, eine geregelte
Menge oder das gesamte Rückflußkondensat aus der Säule 45 in indirektem Wärmeaustausch
mit dem Kondensat zu bringen, welches aus dem Fraktionator 52 zur Rohrschlange 110
geführt wird, wobei das letztere vorerhitzt und das erstere teilweise gekühlt wird.
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Die in dem beschriebenen und dargestellten Apparat zu benutzenden
Betriebsverhältnisse sind ungefähr folgende In der Rohrschlange 20 kann am Auslaß
die Umwandlungstemperatur z. B. zwischen 450 und 510' liegen und vorzugsweise ein
Druck Überdruck, z. B. 6,8 bis 34 Atm., an dieser Stelle herrschen. Der gleiche
oder auch ein etwas geringerer Überdruck ist vorzugsweise in der Reaktionskammer
24 zu benutzen, während die Trennkammer 38 vorzugsweise bei einem erheblich geringeren
Überdruck, z. B. ungefähr zwischen 3,4 und 13,5 Atm., betrieben wird.
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Am Auslaß der Rohrschlange 31 herrscht vorzugsweise eine Temperatur
höher als die der Heizrohrschlange 20, z. B. 482 bis 540' od. dgl. Überdruck wird
vorzugsweise am Auslaß der Heizrohrschlange 31 benutzt, wobei ersterer gleich oder
auch größer oder kleiner ist als der Druck am Auslaß der Heizrohrschlange 20 und
vorzugsweise ungefähr zwischen 13,5 und 55 Atm. beträgt.
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Der im Fraktionator 6 zu benutzende Druck kann im wesentlichen gleich
oder auch niedriger sein wie in der Kammer 38; dieser Druck kann im wesentlichen
im Fraktionator 52 ausgeglichen oder wieder verringert werden.
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An der Rohrschlange 110 beträgt die Temperatur am Auslaß ungefähr
zwischen 510 und 566', während an dieser Stelle des Systems Überdruck herrscht,
der ungefähr 20 bis 68 Atm. beträgt; auch niedrigere Überdrücke bis herab zu 6,8
Atm. od. dgl. können, falls gewünscht, benutzt werden.
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Die Rückstandsflüssigkeiten, welche gegebenenfalls der Verkokung zu
unterwerfen sind, werden vorzugsweise in der Rohrschlange 171 schnell auf ungefähr
428 bis 566° erhitzt, wobei der bevorzugte Temperaturbereich zwischen 482 und 540'
liegt; der Druck am Auslaß der Rohrschlange 171 kann zwischen 3,4 und 13,5 Atm.
od. dgl. liegen. Die Ölgeschwindigkeit und der Erhitzungsgrad in der Rohrschlange
171 werden so gewählt, daß die Rückstandsflüssigkeit schnell auf eine genügend hohe
Temperatur kommt, um die nachfolgende Verkokung in den Verkokungskammern ohne eine
wesentliche Bildung und Ablagerung von Koks in der Heizrohrschlange und den Verbindungsleitungen.
zu bewirken.
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Die Verkokungskammer kann unter Atmosphärendruck bis zu einem Druck
gleich dem am Auslaß der Rohrschlange 171 herrschenden betrieben «erden, der vorzugsweise
zwischen 2 und 10 Atm. liegt. Die Fraktionierungssäule 45 kann bei gleichem oder
niedrigerem Druck als die Verkokungszone betrieben werden, und vorzugsweise, falls
Produkte aus der Rohrschlange 110 unmittelbar in den unteren Teil 44 der Säule 45
eingeleitet werden, werden diese vorher auf eine Temperatur zwischen 343 und 455'
od. dgl. abgekühlt.
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Die Kondensatoren und der zum Sammeln der aus dem System zu entnehmenden
Destillate dienende Teil können im wesentlichen bei dem gleichen oder auch bei geringerem
Druck als in den vorhergehenden Fraktionierungsstufen betrieben «erden.
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Als Beispiel einer speziellen Ausführung des Verfahrens mittels eines
vorstehend beschriebenen Apparates mag folgendes dienen: Ungefähr 50 Volumprozent
des Ausgangsmaterials bestehen aus einem Rohdestillat vom spezifischen Gewicht 0,9218
mit einem Anfangssiedepunkt bei ungefähr 262° und einem Endsiedepunkt bei ungefähr
399'. Die anderen 50°/'o des Ausgangsmaterials bestehen aus Druckdestillat, welches
aus anderen Spaltanlagen herrührt und einen Anfangssiedepunkt bei ungefähr 39' und
einen Endsiedepunkt bei ungefähr 338' besitzt und ungefähr 60 % Stoffe enthält,
welche bis zu 205' sieden. Beide Ausgangsmaterialien werden als Frischöle für das
Verfahren zum Primärfraktionator 6 geführt, aus welchem die niedrigsiedenden Komponenten
des Druckdestillats und die niedrigsiedenden Komponenten der eingeleiteten dampfförmigen
Umwandlungsprodukte der Primärspaltstufe in Form eines dampfförmigen Kopfdestillats
zum Fraktionator 52 abziehen.
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Das schwere Rückflußkondensat aus dem Fraktionator6 besitzt einen
Anfangssiedepunkt von ungefähr 149' und enthält ungefähr 40 °o an Stoffen mit einem
Siedepunkt bis hinauf zu 360' und besitzt ein spezifisches Gewicht von ungefähr
0,9659. Dieses Material wird in der Schlange 20 der Spaltung unterworfen, wobei
das Öl in die Heizschlange bei ungefähr 399' und ungefähr 30,6 Atm. eintritt und
mit ungefähr 491' und ungefähr 19,7 Atm. austritt. Aus dieser Rohrschlange treten
die erhitzten Produkte in die Reaktionskammer 24 ein, welche gleichfalls auf ungefähr
19,7 Atm. gehalten wird.
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Das im Fraktionator 6 gebildete leichte Rückflußkondensat besitzt
einen Anfangssiedepunkt von ungefähr 121', einen Endsiedepunkt von ungefähr 329'
und ein spezifisches Gewicht von 0,9159 und wird in die Heizrohrschlange 31 mit
ungefähr 360' und ungefähr 51,6 Atm. eingeführt; es tritt aus dieser Zone bei einer
Spalttemperatur von ungefähr 513' und einem Überdruck von ungefähr 19,7 Atm. aus.
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Beide dampfförmigen und flüssigen Umwandlungsprodukte der Primärspaltstufe
werden aus der Reaktionskammer 24 miteinander vermischt herausgeführt und in die
Primärtrennkammer 38 bei ungefähr 463' eingeleitet, wobei diese Temperatur teilweise
durch Druckverringerung und teilweise durch Vermischung von geregelten Mengen des
im Fraktionator 6 gebildeten leichten Rückflußkondensats mit dem Strom der aus der
Kammer 24 nach der Kammer 38 fließenden Produkte erreicht wird. Die Kammer 38 wird
bei einem Überdruck
von ungefähr 8,2 Atm. betrieben, und mit Ausnahme
der Reibung und des Druckverlustes wird dieser Druck im wesentlichen in der nachfolgenden
Fraktionierungs-, Kondensations- und Sammelanlage im wesentlichen ausgeglichen.
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Dampfförmige Produkte aus der Kammer 38 werden zum Fraktionator 6
geführt, worin sie sich mit den Ausgangsmaterialien und mit dem in diese Zone aus
der Säule 45 eingeführten Rückflußkondensat vermischen.
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Die Rückstandsflüssigkeit, welche in der Kammer 38 unverdampft bleibt,
wird in die Sekundärdampfabscheidezone 44 der Säule 45 eingeführt, in welche Produkte
aus der Verkokung und aus der Sekundärumwandlungsstufe eingeleitet werden. Der entstehende
schwere flüssige Rückstand wird aus dem Teil44 in die Schlange 271 geführt, in welcher
er schnell auf eine Auslaßtemperatur von ungefähr 500' bei ungefähr 7,8 Atm. erhitzt
wird; die erhitzten Produkte aus der Schlange 171 werden in im wesentlichen trockenen
Koks umgewandelt.
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Die Verkokungskammern werden bei Überdruck von ungefähr 7,8 Atm. betrieben,
und aus ihnen werden die dampfförmigen Produkte abgeleitet; die letzteren umfassen
mitgeführte schwere flüssige Teilchen, welche durch Vermischung mit geregelten Mengen
einer ausgewählten leichten Fraktion des in der Säule 45 gebildeten Rückflußkondensats
teilweise gekühlt und hierauf in den Teil 44 der Säule 45 eingeleitet werden, in
welcher schwere rückständige flüssige Komponenten abgetrennt und wieder in die Schlange
171 zurückgeführt werden.
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Die innerhalb des Siedebereiches des gewünschten Benzinendproduktes
siedenden Stoffe werden zusammen mit Gasprodukten am Kopf der tertiären Fraktionierzone
45 entfernt und nach teilweiser Abkühlung im Kondensator 222 als Kondensat in geregelten
Mengen in den oberen Teil der Säule 45 als Kühl- und Rückflußmittel zurückgeleitet.
Diese Produkte werden weiter in einem zusätzlichen Kühler 64 gekühlt; das erhaltene
Destillat und die nicht kondensierten Gase werden getrennt und als Enddestillat
und gasförmiges Produkt gewonnen.
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Das aus der Säule 45 oberhalb der Scheidewand 117 wiedergewonnene
Rückflußkondensat wird wieder dem Fraktionator 6 zur weiteren Fraktionierung zusammen
mit den Ausgangsmaterialien und den dampfförmigen Produkten aus der Kammer 38 zugeführt.
Geregelte Mengen dieses Rückflußkondensats werden dazu benutzt, das im Fraktionator
52 gebildete Kondensat wieder aufzukochen.
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Die aus dem Fraktionator 6 nach dem Sekundärfraktionator 52 geführten
dampfförmigen Produkte besitzen einen Endsiedepunkt ungefähr bei 304' und werden
hier in leichte dampfförmige Fraktionen und in ein hauptsächlich aus ungenügend
ldopffestem Schwerbenzin bestehendes Kondensat geschieden. Letzteres besitzt einen
Anfangssiedepunkt bei ungefähr 121', während die dampfförmigen Produkte aus dieser
Zone einen Endsiedepunkt von ungefähr 199° aufweisen. Diese dampfförmigen Produkte
werden kondensiert, als Leichtbenzin gewonnen und mit dem als Enddestillat aus der
Säule 45 gewonnenen, umgeformten Benzin vereinigt, während das Kondensat aus dem
Fraktionator 52 in die zur Benzinumformung dienende Schlange 110 der Sekundärumwandlungsstufe
eingeführt wird.
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Bei dem vorstehend beschriebenen Verfahren werden im wesentlichen
die gesamten durch Umformung in der Rohrschlange 110 erhaltenen Produkte nach Abkühlung
auf eine Temperatur von ungefähr 382' in den unteren Teil 44 der Säule 45 eingeführt
und geregelte Mengen der hocherhitzten Produkte aus der Heizrohrschlange 31 in die
Verkokungskammer eingeleitet.
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Im nachstehenden sind die erreichten Ergebnisse zusammengestellt.
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Ungefähr 69 °/o an Benzin der nachstehenden Zusammensetzung wurden
gewonnen, wobei das gesamte Ausgangsmaterial (Rohöldestillat und Druckdestillat)
zugrunde gelegt ist.
| Spezifisches Gewicht .................. 0,7351 |
| Anfangssiedepunkt ................... 31' C |
| Endsiedepunkt ....................... 199' C |
| Antiklopfwert (Motorverfahren) ........ 69 |
| Dampfdruck (nach Reid) ............. 0,61 Atm. |
Der erzeugte Koks betrug ungefähr 10,5 kg je 1001 Ausgangsmaterial und war als Hausbrennstoff
brauchbar.
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Das erzeugte Gas betrug ungefähr 67,71 je Liter Ausgangsmaterial und
enthielt einen großen Teil an leicht polymerisierbaren Olefinen, wie Propen und
Butenen.
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Die einzigen anderen aus dem System gewonnenen Produkte betrugen ungefähr
120'/o unter Zugrundelegung des Ausgangsmaterials, Brennstoff zweierlei Art und
guter Qualität, von welchen der eine schwerere Ölbrennstoff als Teil der Rückstandsflüssigkeit
aus der Kammer 38 und der andere leichtere Ölbrennstoff als Kondensat gewonnen wurden,
welches aus den dampfförmigen Produkten gewonnen wurde, die von einer Verkokungskammer
während ihres Betriebes durch eine andere betriebsfertig zu machende Verkokungskammer
zwecks Erhitzung und Bereitmachung der letzteren geführt wurden.