DE1035845B

DE1035845B - Verfahren und Vorrichtung zur thermischen Umwandlung von Schweroelen bei hoher Temperatur

Info

Publication number: DE1035845B
Application number: DEM29389A
Authority: DE
Inventors: Julian Newman
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1955-01-27
Filing date: 1956-01-18
Publication date: 1958-08-07

Description

Verfahren und Vorrichtung zur thermischen Umwandlung von Schwerölen bei hoher Temperatur Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur thermischen Umwandlung von Schwerölen bei hoher Temperatur. wobei die Schweröle in spezifisch leichtere Öle und bei Normaltemperatur gasförmige Produkte mit Hilfe von kontinuierlich zirkulierenden Wärmeträgern aus gekörntem feuerfestem Material übergeführt werden. Die Wärmeträger fließen der Reihe nach durch einen Verbrennungsraum, wo der auf ihnen abgesetzte Koks durch Verbrennen entfernt wird, und einen darunterliegenden Reaktionsraum, wo die thermische Umwandlung erfolgt, von dort aus wieder zum Verbrennungsraum. Das Schweröl wird im Gleichstrom mit den Wärmeträgern geführt.
Es sind Verfahren zum thermischen Kracken vol: Kohlenwasserstoffen in Gegenwart von körnigen, hitzebeständigen Wärmeträgern mit verhältnismäßig hoher Wärmekapazität in allgemein als »pebble heaters« bezeichneten Vorrichtungen bekannt. Bei derartigen Verfahren werden die Reaktionsprodukte bzw. die Verbrennungsprodukte der Ablagerungen auf dem hitzebeständigen Material im allgemeinen unterhalb der Reaktions- hzw. Verbrennungszone abgezogen.
Diese Verfahren wurden bisher bei verhältnismäßig niedrigen Temperaturen in der Größenordnung von etwa 400 bis 4540 C durchgeführt. Zur Herstellung von besonders niedrig siedenden Erdölerzeugnissen aus schweren Einsatzölen sind die bekannten Verfahren und Vorrichtungen jedoch nicht geeignet, da die Reaktionstemperaturen für diese Einsatzöle und die Regenerierungstemperaturen für die umlaufenden Wärmeträger wesentlich höher gehalten werden müssen als bisher.
Ein Beispiel hierfür bildet eine bekannte Vorrichtung, bei der in einer Wanderschicht von Katalysatorteilen behandelter Kohlenwasserstoffdampf durch in der Reaktionszone befindliche gelochte Abzugsleitungen abgeleitet wird. Die Anforderungen, die erhöhte Reaktionstemperaturen stellen würden, könnten von üblichem Rohrmaterial nicht erfüllt werden.
Bei Pyrolyseverfahren an Festkörpern ist es wesentlich, die Koksablagerungen auf den Wärmeträgern während der Reaktion zum Zwecke einer wirksamen Ausnutzung der Oberflächen weitgehend zu verhindern. Nach bekannten, bei tieferen Temperaturen durchgeführten Verfahren wird das Problem durch die besondere Weise. in der Wärmeträger und Kohlenwasserstoffe in Berührung gebracht werden. gelöst.
Bei erhöhten Reaktionstemperaturen und Verfahren mit kontinuierlich zirkulierenden Festkörpern entsprechend der vorliegenden Erfindung kommt der Frage der Beseitigung der verstärkten Kohlenstoffablagerung besondere Bedeutung zu.
In der nachfolgenden Beschreibung wird auf die Abbildung, die eine entsprechende Vorrichtung im Aufriß darstellt, Bezug genommen.
Es wurde gefunden. daß sich die thermische Umwandlung von Schwerölen bei hoher Temperatur in spezifisch leichte Üle derart durchführen läßt, daß sie in einem abgegrenzten, unten offenen Teil 39 der Reaktionszone vorgenommen wird und die lieaktionsprodukte von der darunter gebildeten freien Ol>erfläche der zirkulierenden Wärmeträger abgezogen werden und daß die Verbrennung des auf den Wärmeträgern während der Pyrolyse abgesetzten Kohlenstoffes auf dem Weg vom Reaktionsraum zurück in den Verbrennungsraum durch Zufuhr eines sauerstoffhaltigen unter Druck stehenden Gasgemisches eingeleitet wird.
Dieses sauerstoffhaltige nruckgasgemisch dient zweckmäßig gleichzeitig zur Förderung der Wärmeträger.
Wegen der zur Anwendung kommenden äußerst hohen Temperaturen läßt man die Wärmeträger auf dem ganzen abwärts gerichteten Weg in gleichmäßigem Fluß in Form einer zusammenhängenden Wanderschicht insbesondere durch die Reaktions- und Regenerierungszonen fließen, um örtliche Uberhitzungen zu vermeiden.
Als Wärmeträger wird eine Masse von körnigen, festen Teilchen mit hoher Wärmekapazität und besonderer Widerstandsfähigkeit gegen Abrieb benutzt.
Die Wärmeträger werden kontinuierlich durch ein abgeschlossenes System geführt, das aus einem verhältnismäßig langen, abwärts gerichteten Fließweg und einem im wesentlichen senkrechten Elevator ge- bildet wird, durch den die Wärmeträger nach oben befördert werden. Der abwärts gerichtete Strömungsweg enthält einen oberen Röstofen oder eine Brennzone, in der die mit dem Fördergas in einen umgrenzten Raum über der Wanderschicht aufgegebenen Formkörper mit darauf abgesetztem kohlenstoffhaltigem NI ateri al der Brennwirkung eines Brennstoff-Sauerstoff-Gemisches ausgesetzt werden. Es wird hier zweckmäßig eine Temperatur von 785 bis 8600 C aufrechterhalten. Daran schließt sich eine tiefer liegende Reaktionszone an, in der die körnigen Wärmeträger unter hohen Temperaturen mit einem Einsatzschweröl in Berührung gebracht werden, wobei sich gleichzeitig kohlenstoffhaltiges Material auf den festen Teilchen absetzt. Der Weg enthält weiter eine mittlere Zone, in der die Wärmeträger aus der Verbrennungszone gleichförmig abgezogen, weitergeleitet und der Reaktionszone zugeführt werden. Der Elevator besteht aus einem oder mehreren Wegen zur Rückführung, auf denen die Wärmeträger aus einer unterhalb der Reaktionszone liegenden Sammelzone in eine Entnahmezone oberhalb des Röstofens gefördert werden. Die Förderung der Wärmeträger erfolgt vorteilhaft mit einem sauerstoffhaltigen Druckgasgemisch, jedoch können auch mechanische Mittel angewendet werden.
Der Fluß der festen Teile zu dem erwähnten Weg nach unten und den erwähnten fiammel- und Entnahmezonen erfolgt unter dem Einfluß der Schwerkraft.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens besteht aus einem vertikalen Röstofen 8 mit einem zylindrischen Oberteil 12, 15 und einem konischen Unterteil 14, dessen Seiten im wesentlichen unter dem Schüttwinkel der Formkörper geneigt sind, ferner aus einer mit dem Röstofen über ein Rohr 22 verbundenen. verhältnismäßig kleinen Verteilungskammer 24, einem mit der Verteilungskammer in Verbindung stehenden Reaktionsgefäß 28 mit einem zylindrischen Oberteil 29 und einem doppelkonischen Unterteil 30, 31, der durch eine Lochplatte 49 geteilt ist und über ein Leitungssystem 51, 59 mit einem Fördermittel 6, vorzugsweise einem Elevator, verbunden ist.
Dieses Fördermittel mündet in eine Sammelkammer 71 über dem Röstofen, die durch eine Schurre 7 mit dem Röstofen in Verbindung steht.
Der zylindrische Oberteil und der konische Unterteil des Röstofens bilden an ihrem Übergang ineinander einen ringförmigen Raum 16 zur Sammlung und eine anschließende Kammer 20 zur Wärmeabgabe und -ausnutzung der entstandenen Rauchgase.
Der zylindrische Oberteil und der doppelkonische Unterteil des Reaktionsgefäßes bilden ebenfalls über den Formkörpern einen ringförmigen, von Formkörpern freien Raum 44, der mit einem Rohranschluß 45 zur Ableitung der Reaktionsprodukte versehen ist.
Die Verteilungskammer besitzt eine sie nach unten abschließende Lochplatte33, an die eine Gruppe von Fallrohren 36 angeschlossen ist, und ferner ein zentrales Fallrohr37, dessen Querschnitt größer als der Gesamtquerschnitt der Rohre 36 ist. Das zentrale Fallrohr endet in mittlerer Höhe innerhalb der Verteilungskammer, und zwar wesentlich oberhalb der Austrittshöhe der Rohre 36.
Zur Zuführung von Sperrgas, vorzugsweise Dampf, besitzt die Verteilungskammer 24 die Leitung 27; der zylindrische Teil 28 des Reaktionsgefäßes besitzt zur Einführung von niedergespanntem Kühldampf die Leitung 42. Spülgas, vorzugsweise Dampf, wird durch die Leitung 57 in den Sammelraum 60 für die Formkörper eingeführt.
Im konischen Teil des Reaktionsgefäßes befindet sich zwischen der Lochplatte 58 und der den Sammelraum 60 nach oben begrenzenden Lochplatte 49 eine feuerfeste Schicht 47.
Zur Beförderung der Wärmeträger von der Reaktionszone zu der Verbrennungszone dient ein Druckluftförderer.
Im Kopf des Röstofens sind ferner zusätzliche Heizvorrichtungen 72 vorgesehen.
In diesem System treten die höheren Betriebstemperaturen in dem oberen Teil des abwärts gerichteten Weges auf und die geringeren Temperaturen im unteren Teil, so daß die Wärmeträger, wenn sie ihren abwärts gerichteten Weg zurückgelegt haben, mit der niedrigsten Temperatur, die möglich ist, in den Elevator eingeführt werden. Weiterhin rutschen die Wärmeträger durch den abwärts gerichteten Weg als kontinuierliche, zusammenhängende Wanderschicht, die sich gleichförmig als eine nicht unterteilte, zusammenhängende Schicht von wechselndem Querschnitt bewegt, während sie durch den Röstofen zu der Verteilungszone und durch den Hauptteil des Reaktionsgefäßes fließt. Sie bewegt sich gleichförmig in Form mehrerer abgegrenzter, zusammenhängender Kolonnen, während sie auf der Oberfläche der Reaktionsschicht verteilt wird und während sie von den gasförmigen Reaktionsprodukten in dem am Boden befindlichen Absaugeteil des Reaktionsgefäßes gereinigt wird. An den zuletzt genannten beiden Stellen werden besonders hohe Temperaturen, die sich schädlich auf die verschiedenen inneren, die Wärmeträger weiterleitenden Teile auswirken könnten, infolge der zusätzlichen indirekten Kühlwirkung vermieden. die durch Einführung von Dampf zwecks Herabsetzung des Partialdruckes in den von festen Teilchen freien Raum oberhalb der Reaktionsschicht und zwischen und um die abgegrenzten Verteilungskolonnen herum bewirkt wird. Außerdem beruht die Kühlwirkung darauf, daß die vorangehenden endothermen Reaktionen die Temperatur wesentlich herabgesetzt haben wenn die festen Teilchen die Reinigungszone erreichen.
Das Entfernen der Rauchgase von den festen Teilchen im unteren Teil der Brennzone und das Entfernen der gasförmigen Reaktionsprodukte von den festen Teilchen im unteren Teil des Reaktionsgefäßes wird dadurch bewirkt, daß die zusammenhängende Wanderschicht in jeder Zone verbreitert wird, so daß am Rand eine ringförmige und frei liegende Oberfläche der Schicht entsteht. Das frei gemachte gasförmige Material wird in einer begrenzten, ringförmigen Zone, die an die freie periphere Oberfläche angrenzt, gesammelt und dort zur weiteren Behandlung oder beliebigen Verwendung in geeigneter Weise abgeführt. Für die Erfindung ist es charakteristisch, daß die festen Teilchen als ungeteilte Schicht durch Schwerkraft herabrutschen, ohne daß sich horizontal erstreckende Konstruktionsteile, wie z. B. Rinnen, Hohlträger oder Lochplatten, die die Schicht durchkreuzen und eine beträchtliche mechanische Last tragen müssen, Verwendung finden. Es ist auch kennzeichnend, daß die äußere Form des abwärts führenden Weges, insbesondere der Teil, der den Röstofen mit dem Reaktionsgefäß verbindet, so ausgebildet ist, daß ein kontinuierlicher und gleichförmiger Fluß von festen Teilchen aufrechterhalten wird, wodurch ein im wesentlichen gleichmäßiger horizontaler Temperaturgradient quer durch die Röstofenschicht gewährleistet ist, weil jeder unregelmäßige Fluß in diesem Abschnitt sich nach oben in die Schicht auswirken würde und ein Anstauen oder einen ungleichmäßigen Fluß hervorrufen würde, was einen ungünstigen Temperaturgradienten ergäbe.
In der Abbildung ist die Pyrolysevorrichtung als Ganzes mit der Bezugsziffer 5 bezeichnet. Der Elevator zur Aufrechterhaltung des Umlaufes unter Rückführung der Wärmeträger vom Boden der Vorrichtung zu ihrem oberen Teil ist als aus mehreren Einheiten bestehender pneumatischer Förderer dargestellt.
Er ist allgemein mit der Bezugsziffer 6 bezeichnet.
In dem Teil der Vorrichtung, in dem die Abwärtsbewegung stattfindet, wird das Kontaktmaterial aus vorgeformten Körpern aus keramischem Material, bei dem die Teilchen z. B. einen Durchmesser von etwa 8 mm haben, durch das Rohr 7 in den oberen Teil des langgestreckten Verbrennungsofens 8 eingeführt. Der letztere hat eine unregelmäßige Gestalt und besteht aus einer oberen Brennzone oder Kammer 9 und aus einer unteren Entnahme- oder Abzugszone oder Kammer 11. Im Bedarfsfalle können wesentlich kleinere oder größere Formkörper verwendet werden.
Der Röstofen 8 besteht aus einem oberen zylindrischen Teil 12 mit einer schlüsselförmigen Haube 10.
Das untere Ende des Teiles 12 erweitert sich nach außen wie bei 13 und hat von seinem unteren bis zum oberen Umfang einen langgestreckten kegelförmigen Teil 14, dessen Seiten nach innen in Richtung des Flusses der Wärmeträger zur Horizontalen in einem solchen Winkel geneigt sind, daß eine zusammenhängende Wanderschicht von Wärmeträgern, die durch den konischen Teil abwärts fließen und an der Spitze austreten, innerhalb des Rutschkegels der fließenden Festteile liegt und in jeder einzelnen horizontalen Ebene innerhalb der zusammenhängenden Wanderschicht im wesentlichen die gleiche Geschwindigkeit hat. Ein zylindrischer Sockel oder eine Ausweitung 15 ist entlang seines oberen Umfangs an den innenliegenden Wänden des zylindrischen, Röstteiles 12 angebracht. Er bildet einen länglichen Raum, der sich nach unten in den konischen Raum 14 erstreckt und einen genügend großen Raum frei läßt, so daß eine verhältnismäßig große, ringförmige Gassammlungskammer oder ein Raum 16 zwischen dem Boden des Teiles 15 des zylindrischen Teiles 12 und dem obersten Teil des kegelförmigen Teiles 14 gebildet wird.
So ist der Raum 16 an seinem unteren Ende offen und wird durch den zylindrischen Teil 15, den sich nach außen erweiternden Teil 13 des Zylinders 12 und durch das obere Ende des kegelförmigen Teiles 14 abgegrenzt.
Der Fluß der Wärmeträger durch Vorrichtung 5 wird an der Stelle, wo das Material dem Aufnahmeende des Elevators zugeführt wird, so geregelt, daß die Wärmeträger als ununterbrochene zusammenhängende Wanderschicht durch Schwerkraft durch die Vorrichtung bzw. die verschiedenen Kontaktkammern hindurchrutschen. Die oberste Körnerfläche liegt innerhalb des Gefäßes 12. Dieser werden dauernd frei fallende Körner aus dem unteren Ende des Rohres 7 zugeführt. Beim Übergang von einer Kontaktkammer zur nächsttieferen Kammer fallen die Körper in Form einer oder mehrerer dünner Wanderströme oder Kolonnen. Am oberen Ende des Röstofens ist für ein plötzliches Ansteigen des Fassungsvermögens des Umlaufsystems dadurch gesorgt, daß die Oberfläche der Röstofenschicht fallen und steigen kann.
Die wirksame Brennzone des Röstofens wird von dem oberen zylindrischen Teil umgeben und erstreckt sich nach unten bis zum unteren Umfang des zylindrischen Raumes 15 oder etwas tiefer. Beim Austritt aus dem offenen unteren Ende der zusammenhängenden zylindrischen Abschnitte 12 und 15 dehnt sich die zu- sammenhängende Wanderschicht 17 nach außen zur Wand des kegelförmigen oder trichterförmigen Teiles 14 aus. Dabei bildet sie eine innere ringförmige, frei liegende Oberfläche 18 der Wärmeträger. Diese ist im Schüttwinkel der jeweiligen Wärmeträger geneigt und erstreckt sich von dem unteren Rand des zylindrischen Teiles 15 zur schrägen Wand des kegelförmigen, Teiles 14. Die frei liegende Oberfläche 18 der verbreiterten Schicht bildet den unteren Abschluß des ringförmigen Gassammelraumes 16, der sich rund um den mittleren Teil des Röstofens erstreckt.
Der Raum 16 ist mit wenigstens einer Abzugdüse 19 für die Rauchgase ausgerüstet. Sie ist mit dem unteren, sich erweiternden Teil 13 verbunden. Die Abzugdüse 19 steht mit einem Boilerabschnitt 20 in Verbindung, der nicht gezeigte, bekannte Kühlvorrichtungen enthält, die zur Rückgewinnung von Wärme aus den Abgasen dienen. Der Boilerabschnitt 20 ist an einen Schornstein 21 angeschlossen, durch den die gasförmigen Verbrennungsprodukte, die innerhalb der Verbrennungszone gebildet wurden, zusammen mit den Absperr- und Spülgasen, die vom Boden der Schicht 17 nach oben steigen, wie dies hier später noch beschrieben wird, mit verringerter Temperatur aus dem System abgeführt werden.
Das Entfernen der gasförmigen Verbrennungsprodukte und der Absperr- und Spülgase aus der kompakten Wanderschicht der Teilchen erfolgt an der Stelle der kompakten Wanderschicht, wo sie sich beim Ausfluß aus dem zylindrischen Teil 12 in den erweiterten konischen Teil 14 verbreitert. Alle gasförmigen Verbrennungsprodukte werden aus den Teilchen entfernt, ehe diese in nennenswertem Ausmaß in den kegelförmigen Teil 14 absinken können. Die Teilchen, aus denen die Verbrennungsgase entfernt worden sind, rutschen durch Schwerkraft durch den verbleibenden Teil des kegelförmigen Abschnittes 14 und werden an seinem unteren Ende in ein langgestrecktes Abzugsrohr 22 abgegeben, das einen Verschlußschaft für die Gase zwischen dem Röstofen und der nächsten darunterliegenden Aufnahmekammer bildet, wie sie jetzt beschrieben werden soll. Die Form des konischen Teiles 14 ist so beschaffen, daß in jeder einzelnen horizontalen Ebene im wesentlichen die gleiche Geschwindigkeit innerhalb der Schicht 17 herrscht. Dabei werden die Teilchen fortlaufend als eine ununterbrochene, zusammenhängende Säule23 durch das Rohr 22 aus ihr abgezogen.
Das untere Ende des den Verschluß schaft bildenden Rohres 22 ist beispielsweise durch ein übliches Verteilerstück mit dem oberen Ende eines verhältnismäßig kleinen Verteilungsgefäßes oder Kammer 24 verbunden. Das Austrittsende des Rohres 22 erstreckt sich ein beträchtliches Stück nach unten in die Kammer 24. Der Strom der Teilchen, der aus dem unteren Ende der dünnen kompakten, im Fluß befindlichen Säule 23 austritt, verbreitert sich und bildet eine kleine zusammenhängende Wanderschicht 25 innerhalb der Kammer 24. Die Schicht 25 hat eine innere, ringförmige frei liegende Oberfläche 26, die sich nach unten und außen unter dem Schüttwinkel, der dem besonderen körnigen Material entspricht, vom unteren Umfang des Rohres 22 bis zu den Seitenwänden der Kammer 24 erstreckt. Das obere Ende der Kammer 24 ist mit einer Einlaßdüse27 versehen, durch die ein Absperrgas, z. B. Dampf, in den oberen Raum oberhalb der Schicht 25 einströmt. Das Absperrgas tritt durch die Oberfläche26 in die Schicht 25 ein. Der Teil, der durch die Säule 23 nach oben in die Kammer 11 gelangt, dient dazu, die zusammenhängende Masse der Körner in dem unteren kegelförmigen Teil 14 des Röstofens 8 zu reinigen. Das untere Ende der Kammehr 24 ist an das obere Ende des Reaktionsgefäßes angeschlossen, das allgemein mit 28 bezeichnet ist.
Das Reaktionsgefäß 28 entspricht in seiner Form etwa dem Gefäß 8 in der Beziehung, daß es aus einem oberen zylindrischen Teil 29 besteht. Er hat tiefer liegend einen sich erweiternden Teil 30, der an dem oberen Umfang des kegelförmigen Bodenteiles 31 befestigt ist.
Der obere zylindrische Teil 29 des Gefäßes 28 besitzt eine kegelförmige Haube 32, deren oberes Ende mit dem unteren Ende der Kammer 24 verbunden ist.
Er ist von ihr durch eine Lochplatte 33 getrennt, welche die Verteilungskammer 24 von der Reaktionskammer 34 des Gefäßes 28 abschließt. Als Reaktionskammer ist der Teil des Gefäßes 28 anzusehen, der von dem zylindrischen Teil 29 und seiner unteren Fortsetzung35, ähnlich dem Raum 15 des zylindrischen Teiles 12, umschlossen ist. Eine Mehrzahl von langgestreckten Fall rohren 36 ist mit ihren oberen Enden in die Lochplatte 33 in einem geeigneten Muster eingesetzt, um einen gleichförmigen Abfluß der Teilchen vom Boden der Schicht 25 zu bewirken. Die Fallrohre 36 enden an ihren unteren Teilen in gemeinsamer mittlerer Höhe innerhalb der Kammer 34. Die Ausflußenden der Fallrohre sind ringförmig entlang der äußeren Region der Kammer 34 angeordnet.
Zentral in der Lochplatte 33 ist ein einzelnes Fallrohr 37 von größerem Querschnitt eingesetzt. An seinem oberen Ende erstreckt es sich bis in die Kammer 24 und endet in einer mittleren Höhe innerhalb der Schicht 25. Mit seinem unteren Ende erstreckt es sich in die Kammer 34 und endet in mittlerer Höhe gut oberhalb der Abgabehöhe der Fallrohre36. Das untere Ende des Fallrohres 37 ist mit bekannten Mitteln zur Verteilung der Teilchen in Form eines fallenden, ringförmigen Vorhangs ausgerüstet, wie bei 38 gezeigt.
Das Ausmaß des Stromes aus dem Fallrohr 37 und das aller Ströme aus den Fallrohren 36 ist so abgestimmt, daß der größere Teil der Teilchen durch das zentrale Fallrohr 37 geleitet wird. Innerhalb der Reaktionskammer 34 bilden die Teilchen eine zusammenhängende Wanderschicht 39, deren Oberfläche etwa in der Mitte zwischen dem unteren Ende des Fallrohres 37 und den unteren Enden der Fallrohre 36 liegt.
Der frische Einsatz an schweren, flüssigen Kohlenwasserstoffen wird durch das Einlaßrohr 41, das in die Kammer 24 führt, eingeführt. Er strömt durch das Fallrohr 37 nach unten in die Kammer 34. Hierbei verteilt sich die Flüssigkeit in bekannter Weise an einer Stelle innerhalb des fallenden Vorhanges der Teilchen 38. Der Kohlenwasserstoffeinsatz wird in Form eines feinverteilten Nebels auf das frei fallende körnige Material verteilt und breitet sich dabei auf der Oberfläche der Schicht 39 aus. Da die Einspritzung von Flüssigkeit auf einen fallenden Vorhang von Teilchen aus festem Material auf dem Fachgebiet allgemein bekannt ist, z. B. beschrieben in der USA.-Patentschrift 2 548 gel2 von R. T. S a v a g e, wird eine nähere Beschreibung dieses Teiles der Vorrichtung ausgelassen, da sie zum vollen Verständnis der Erfindung als unnötig erachtet wird.
B ährend die Flüssigkeit in Berührung mit den Teilchen. die eine zusammenhängende Wanderschicht 39 bilden, durch den Teil des Gefäßes 28 herabströmt. der von den zylindrischen Teilen 29 und 35 umfaßt wird, werden die Kohlenwasserstoffe unter geeigneten Reaktionsbedingungen in die erwiinschten gasförmigen Umsatzprodukte übergeführt. Am unteren Ende der Reaktionskammer verbreitert sich die Schicht 39 nach außen, wenn sie in den kegelförmigen Abschnitt 31 rutscht. In den Teil der Kammer 34 oberhalb der Oberfläche der Schicht 39 wird in heträchtlicher Menge durch die Leitung 42 Betriebsdampf für Zwecke eingeleitet, die später in Verbindung mit dem Betrieb des Systems beschrieben werden.
Der verbreiterte untere Teil der Schicht 39 hat eine ringförmige frei liegende Oberfläche 43. Sie erstreckt sich im Schüttwinkel vom unteren Umfang des zylindreschen Teiles 35 zur schräg abfallenden Wand des kegelförmigen Bodenteiles 31 des Gefäßes 28. Die frei liegende Oberfläche 43 der Schicht 39 bildet die untere Abgrenzung eines Gassammelraumes 44, der auch von den Teilen 30, 31 und 35 hegrenzt wird. Die gasförmigen Reaktionsprodukte, die im Gleichstrom zusammen mit den Teilchen in den erweiterten Teil fließen, entweichen von den Wärmeträgern an der freien Oberfläche 43 und werden innerhalb des ringförmigen Gassammelraumes 44 gesammelt. Die gasförmigen Reaktionsprodukte werden dann durch die Abflußleitung 45 aus dem Raum 44 entfernt und anderen Vorrichtungen, die nicht gezeigt sind, zur Weiterhearbeitung zugeführt. Wie im Falle des Teiles des Röstofens, in dem die Gase frei werden, wird der wesentlich größere Teil der gasförmigen Reaktionsprodukte auf dem verhältnismäßig kurzen Weg unterhalb der unteren Grenze der Reaktionszone frei gemacht, d. h. unterhalb der Ebene, in der sich die Schicht im Abschnitt 31 verbreitert.
Der untere Teil des konischen Abschnittes 31 des Reaktionsgefäßes 28 ist mit einer Gruppe von Abzugsrohren 46 für die festen Teilchen ausgerüstet, die mit Ausnahme ihrer Endteile völlig in eine Masse aus feuerfestem Material 47, z. B. in Sand eingebettet sind. So wird eine Isolationsschicht oder Füllung von beträchtlicher Dicke gebildet, die sich quer durch den unteren Teil des Abschnittes 31 in einer Höhe oberhalb seines unteren Endes erstreckt. Das feuerfeste Material 47 wird von einem quer liegenden Trägerglied unregelmäßiger Gestalt getragen. Es ist allgemein mit 48 bezeichnet, und es besteht aus einem horizontalen ringförmigen Lochplattenteil 49, der sich von der Wand des Abschnittes 31 nach innen erstreckt, und einem zentralen Kernteil 50, der nach unten hängt und der sich nach unten fast bis auf den Boden des Gefäßes erstreckt. Der Boden des Kernteiles 50 läuft unter demselben Winkel wie der kegelförmige Abschnitt 31 spitz zu, ist aber im Abstand davon, um einen Durchlaß Iürr die Körner zu bilden. Die unteren Enden der Abzugsröhren 46 sind in die Lochplatte 49 eingesetzt und erstrecken sich von ihr nach unten. Mit ihren oberen Enden ragen sie etwas über die Schicht aus feuerfestem Material hinaus bis in die Schicht 39.
Die oberen Enden der Rohre 46 sind gleichförmig auf vier konzentrischen Kreisen verteilt. Die unteren Enden sind so angeordnet, daß sie die Wärmeträger unterhalb der Lochplatte 49 auf zwei konzentrischen Kreisen abgeben.
Da die Rohre 46 das Material in einer Ebene unterhalb der Lochplatte 49 abgeben, wird ein von Wärmeträgern freier ringförmiger Raum 60 oberhalb zwar Oberfläche der abgegebenen Wärmeträger gebildet.
Der Raum 60 wird seitlich durch die Wände des Abschnittes 31 und durch die vertikalen Seiten des Kerns 50 begrenzt.
So wird am Boden des Reaktionsgefäßes 28 ein ringförmiger Weg geschaffen, auf dem die von der Schicht 39 abgezogenen Wärmeträger durch die Schwerkraft zu einem einzelnen axialen Auslaßrohr 51 rutschen, das sich vom Boden des Gefäßes 28 nach unten erstreckt und mit einem Abschlußventil 52 versehen ist.
Innerhalb des ringförmigen Raumes zwischen dem Kern 50 und der Seitenwand des Teiles 31 befindet sich ein trichterförmig gestaltetes Glied53, das sich von einer Ebene innerhalb der Abführungs- oder Abzugsleitung 51 erstreckt.
Das obere Ende des trichterförmigen Gliedes 53 befindet sich oberhalb und zwischen den Kreisen der Auslaßleitungen 46, so daß die Wärmeträger, die aus vielen Öffnungen abgegeben werden, in zwei getrennten, ineinanderliegenden ringförmigen Strömen 54 sind 55 geführt werden. Der zusammenhängende Wanderstrom 54 erhält die Wärmeträger aus den inneren Rohren 46 und gibt sie zentral innerhalb der Auslaßleitung 51 ab. Der zusammenhängende Wanderstrom 55 erhält sie aus den äußeren Leitungen und gibt sie in den äußeren Teil des Rohres 51 in gleicher Entladungshöhe wie der innere Strom 54 ab. Beide Ströme vermischen sich zu einer einzigen kompakten, im Fluß befindlichen Säule 56. Da die Wärmeträger sich durch die ganze Vorrichtung als eine zusammenhängende, kompakte Wandermasse bewegen, geben die Öffnungen 46 sie unmittelbar zu einer zusammenhängenden, im Fluß befindlichen Masse aus Wärmeträgern ab, deren Oberfläche nach unten vom unteren Teil der Abgabeöffnungen im Schüttwinkel geneigt sind.
Der von Wärmeträgern freie Rauin 60 in dem oberen Teil der ringförmigen Kammer 49 stellt eine Gaseintrittskammer dar, in die ein Reinigungsgas, z. B.
Dampf, durch das Einlaß rohr 57 eingefiihrt werden kann. Das Reinigungsgas fließt durch die Rohre 46 nach oben und durch den Boden der Schicht 39 und wird mit den gasförmigen Reaktionsprodukten an der Oberfläche 43 frei. Das Reinigungsgas schafft eine Abriegelung gegen das unerwünschte Abwandern von gasförmigen Reaktionsprodukten in den Elevatorteil des Systems.
Becherförmig gestaltete Schutzroste 58 sind oberhalb der Eintrittsenden jedes der Rohre 46 angeordnet, um zu verhindern, daß größere Wärmeträgerklumpen, wie sie durch Abspaltung des feuerfesten Auskleidungsmaterials entstehen können, die Rohreinlässe verstopfen. Die Roste 58 können in jeder üblichen Weise von den oberen Enden der Rohrleitungen getragen werden, oder sie können mit ihren unteren Enden, falls erwünscht, auf dem feuerfesten Isolierungsmaterial ruhen.
Vom unteren Teil des Abzugrohres 51 werden die abgezogenen Wärmeträger, die eine kohlenstoffhaltige Ablagerung enthalten, die durch die Verbrennung der Kohlenwasserstoffe innerhalb der Reaktionszone gebildet wurde, durch das schräge Rohr 59 nach unten und auf eine Seite der Vorrichtung geführt. Dieses Rohr ist der Länge nach innen mit einer Trennwand 6f ausgerüstet, - die die Wärmeträger in einen oberen und unteren Strom 62 bzw. 63 führen kann. Die Trennwand beginnt am Gehrungswinkel zwischen den Leitungen 51 und 59. Am Ende des schrägen Rohres 59 vereinigen sich die getrennten Ströme der Wärmeträger 62 und 63 wieder zu einem einzigen Strom am Gehrungswinkel, wo sich das Rohr 59 mit einem kurzen, senkrechten Rohrabschnitt 64 vereinigt. Eine Verteilungskammer 65 nimmt die Wärmeträger aus dem Rohr 64 auf. Die Wärmeträger werden unmittelbar auf die Oberfläche einer verhältnismäßig kleinen zusammenhängenden Wanderschicht 66 abgegeben.
Vom Verteiler 65 werden die Wärmeträger durch einzelne Rohre, die nicht gezeigt sind, zum Elevatorein- laß oder der Einlaßkammer 67 einem System von mehreren Druckluftförderern zugeführt. In der Zeichnung sind schematisch zwei solcher Stellen gezeigt, an denen die Wärmeträger erfaßt werden.
Der Druckluftförderer kann in üblicher Weise ausgebildet sein, z. B. können zwei oder mehr Elevatorrohre 68 vorhanden sein. Jedes Elevatorrohr kann mit einem eigenen Elevatorgreifer 67 ausgerüstet sein und getrennt mit Fördergas versorgt werden, z. B. durch die Fördergaseinlässe 69. Jedes Elevatorrohr kann an seinem oberen Ende in ein gemeinsames Sammelgefäß 71 entladen werden, das etwas oberhalb des oberen Endes der Pyrolysevorrichtung angeordnet ist. Da das EIevatorsystem 6 aus jeder beliebigen mechanischen oder pneumatischen Vorrichtung bestehen kann, die geeignet ist, die festen Teile in einem zur Aufrechterhaltung des erforderlichen Umlaufes notwendigen Ausmaß zu fördern, und die geeignet sind, dies möglichst ohne unerwünschten Abrieb der festen Teile auszuführen, wird eine weitere Beschreibung der besonderen Art des dargestellten Förderers oder eine Beschreibung anderer geeigneter Arten zum Verständnis der Erfindung nicht für wesentlich erachtet und daher weggelassen.
Nachdem die Wärmeträger vom Fördergas innerhalb des Entladungsgefäßes 71 abgegeben worden sind, fließen sie unter dem Einfluß der Schwerkraft z. B. durch das Rohr 7 zum oberen Ende des Röstofens 8, um erneut durch die Pyrolysevorrichtung zu laufen.
Bei der Durchführung der typischen Hochtemperaturpyrolyse, z. B. bei einer Temperatur von 593 bis 8160 C, treten gewisse Bedingungen auf, die bei Verfahren mit niedrigeren Temperaturen nicht gegeben sind. Zum Beispiel wird bei der Anwendung von so besonders hohen Betriebstemperaturen in vielen Fällen die Verwendung von inneren Vorrichtungen oder Teilen von üblicher Konstruktion und aus üblichen Fabrikationsmaterialien undurchführbar sein.
Um ein Zurückgreifen auf kostspieligere und weniger leicht beschaffbare Konstruktionsmaterialien überflüssig zu machen, ist bei der vorliegenden Erfindung die Ausschaltung aller inneren lastentragenden Konstruktionselemente zum Tragen der zusammenhängenden Wanderschichten angestrebt worden, so daß das ganze Gewicht der zusammenhängenden Wanderschicht von Wärmeträgern größtenteils von den inneren Oberflächen des Mantels oder Gefäßes, in dem sie sich befinden, getragen wird.
Bei den hohen Temperaturen, die bei der Pyrolyse in Betracht kommen, sind die üblichen Konstruktionsmaterialien gewöhnlich nicht imstande, die schwere Last der Katalysatorschichten in zufriedenstellender Weise zu tragen. Das bedeutet: Teile, wie z. B. Lochplatten, Rinnen, Querträger, die die Schicht durchkreuzen, und auch die zusätzlichen Glieder, wie Nippel oder Fall rohre, werden bei den hohen Temperaturen stark geschwächt. Wenn sie nicht in der Konstruktion besonders verstärkt werden, ist es möglich, daß sie schwer beschädigt werden oder unter der Last zusammenbrechen.
Die vorliegende Vorrichtung macht die Notwendigkeit der Herstellung solcher Teile oder innerer Bestandteile aus kostspieligen Legierungen, die imstande sind, bei den hohen Temperaturen genügend fest zu bleiben, überflüssig. Wo gelochte Platten verwendet worden sind, d. h. am Boden der Verteilungskammer 24 und in der Höhe des Einlasses des Reinigungsgases unter der Schicht des feuerfesten Isolierungsmaterials 47, ist dies deshalb geschehen, weil dort infolge zusätzlicher Kühlung durch Einführung des gasförmigen Materials eine verhältnismäßig tiefe Temperatur herrscht. Die Wärmeträger sind bei ihrem Durchfluß durch die Leitung 22 bereits etwas abgekühlt. Dies geschieht infolge des Gegenstromes des Absperrungsgases, das in der Nähe ihres unteren Endes z. B. durch die Einlaßdüse 27 in die Kammer 24 eingeführt wird.
Die Lochplatte 33 und die Fallrohre 36 und 37 werden durch den unmittelbaren Wärmeaustausch mit dem bei verhältnismäßig niedriger Temperatur durch die Leitung 42 in die obere Region der Kammer 34 eingeführten Dampf zusätzlich gekühlt. Das quer liegende Trageglied 48. bestehend aus der Lochplatte 49 und dem Kernteil 50, wird durch das Reinigungsgas oder Dampf gekühlt, der unterhalb des Teiles 48 durch die Rohrleitung 57 in dem Raum 60 eingeleitet wird. So wird die Vorrichtung als Ganzes gegen die sehr hohen Temperaturen an den Stellen, wo innere Teile zum Tragen eines Teiles der Gewichtslast angewendet werden müssen, sicher geschützt.
Weiterhin sind die Temperaturen in bezug auf die Temperaturregulierung in gewissem Ausmaß von der Höhe der Umwandlung, d. h. der Gesamtausbeute an Lei chtprodukten, abhängig.
Bei geringer Umwandlung kann die Ablagerung an Koks auf den Wärmeträgern innerhalb der Umwandlungszone ungenügend sein, um genügend Verbrennungswärme zur Aufrechterhaltung des erforderlichen Wärmegleichgewichtes an allen Stellen zu schaffen.
So kann die ungenügende Verbrennung in dem Röstofen die Temperatur der Wärmeträger herabsetzen, d. h., die Temperatur, bei der sie in das Reaktionsgefäß eintreten, kann unterhalb der für die Verdampfung und Umwandlung des flüssigen Einsatzes notwendigen Temperatur liegen. Für einen solchen Fall sind zwecks Zuführung zusätzlicher Wärme am oberen Ende der Verbrennungskammer 9 zur Ergänzung Ol- oder Gasbrenner 72 vorgesehen. Sie sind von bekannter Konstruktion und sind gleichmäßig auf den oberen Umfang des Gefäßes 12 verteilt. Dabei wird Luft durch die Leitungen 73 und Brennstoff durch die Leitungen 74 zugeführt.
Bei höherer Umwandlung kann die Ablagerung von Koks auf den Wärmeträgern größer sein als erforderlich, wodurch die Temperaturen dann in der Verbrennungszone dazu neigen, zu hoch anzusteigen. In solchem Falle wird die Zufuhr von Brennstoff zu den Brennern 72 abgestellt, so daß die durch die Leitungen 73 zugeführte, verhältnismäßig kalte Luft die Röstofentemperatur auf die gewünschte Höhe herabsetzen wird. Sicherlich mag es auch eine gewisse mittlere Umwandlung geben, bei der die Vorrichtung verhältnismäßig dicht am Wärmegleichgewicht steht.
Luftleitungen 73 für die Zufuhr von Luft in den Röstofen zusätzlich zu der Luft, die ihm durch die Fördervorrichtung zugeführt wird, stehen auch für den Fall zur Verfügung, daß das Fördergas in seiner Menge nicht ausreicht, die erforderliche Verbrennung innerhalb des Röstofens zu unterhalten.
Typisch für den Betrieb entsprechend der Erfindung ist es, daß die Wärmeträger, die aus dem Entladungsgefäß des Druckluftförderers durch die Leitung 7 in die Pyrolyseeinheit zurückkehren, in den Röstofen 8 mit einer Temperatur von etwa 538 bis 6500 C einr treten. Diese Temperatur kann um ein geringes höher sein als die Temperatur, mit der die koksbeladenen Wärmeträger in die Fördervorrichtung eingeführt werden, wegen der zum geringen Teil in Gegenwart des sauerstoffhaltigen Förderungsgases erfolgten Regenerierung oder Verbrennung auf dem Förderwege.
Es wird jedoch damit gerechnet, daß die Löschwir- kung des kühleren Fördergases, das durch die Leitungen 69 in die Aufnahmeteile der Fördervorrichtung eingeführt wird, dazu neigt, wenigstens teilweise einem solchen Temperaturanstieg in der Fördervorrichtung entgegenzuwirken. Innerhalb des Röstofens 8 wird die kohlenstoffhaltige Ablagerung von den Wärmeträgern im wesentlichen vollständig durch Verbrennung beseitigt. Daraus ergibt sich ein Temperaturanstieg der Masse in Schicht 17 bis zu einer Höhe von ungefähr 784 bis 8600 C. Die Temperatur oberhalb der Schicht 17 kann beträchtlich höher sein als die Temperatur der Schicht, dies als Folge der zusätzlichen Wärmezufuhr durch die Brenner 72. So kann die Temperatur in der von festen Körpern freien Zone im oberen Teil der Kammer 9 ungefähr bei 9820 C liegen. Bei dieser Temperatur ist mit einer merklichen Beschädigung der Vorrichtung zu rechnen, wenn nicht für eine geeignete Isolierung zum Schutz der Gefäßwände und anderer offen liegender Teile der Vorrichtung gesorgt ist. Daher muß selbstverständlich eine geeignete innere Isolierung in allen den hohen Temperaturen ausgesetzten Regionen der Vorrichtung zur Anwendung kommen, obwohl eine derartige Isolierung in der Zeichnung im Interesse der Klarheit weggelassen worden ist.
Im Hinblick auf die außerordentlich hohen in dem Röstofen verwendeten Temperaturen ist es von sehr großer Bedeutung, daß ein gleichförmiger Fluß der festen Bestandteile erreicht wird. Da der Fluß der festen Teilchen in der Schicht völlig von dem Fluß in dem Abzugsteil unterhalb der Schicht abhängt. kommt es darauf an, daß sich in dem Abzugsteil keine Stellen der Stauung oder eines nicht gleichförmigen Flusses ausbilden können, was sich nach oben hin in der I-Iauptmasse der Schicht, wo die gewünschte Reaktion bewirkt werden soll, auswirken würde.
Der Röstofen 8 ist daher mit einem langgestreckten kegelförmigen Bodenteil 14 versehen, dessen Seiten unter einem verhältnismäßig steilen Winkel geneigt sind, so daß ein dauernder ununterbrochener Strom von Wärmeträgern aus dem Röstofen in das Abzugsrohr 22 fließt. Durch Versuche hat sich ergeben, daß körniges Material, z. B. Wärmeträger, aus einem Gefäß in eine Abzugsleitung oder öffnung in der Weise fließt, daß die Grenze der tatsächlich fließenden Teile oder der Fließkegel der festen Teile, wie er zuweilen genannt wird, ungefähr einen Winkel von 15 bis 170 mit der Senkrechten bildet. Der kegelförmige Teil 14 ist daher entsprechend verjüngt, so daß sich keine Randzone von sich stauenden oder langsam fließenden festen Teilen ausbilden kann. Dadurch wird sichergestellt, daß horizontal quer durch den zylindrischen Teil der Röstofenschicht, also in der tatsächlichen Verbrennungszone, überall dieselbe Geschwindigkeit herrscht.
Die gasförmigen Verbrennungsprodukte oder Abgase werden an der ringförmigen, zur Abgabe bestimmten Oberfläche 18 in dem Sammelraum 16 frei, und zwar werden sie- etwa bei der Temperatur frei, die diese Schicht an ihrer Oberfläche hat. Sie werden dann am Fuß des Schornsteines 21 in dem Boilerab schnitt 20 abgekühlt und dann bei einer Temperatur von 324 bis 3520 C abgegeben.
Beim Durchfluß durch den kegelförmigen Abschnitt 14 und durch das Rohr 22 in die Kammer 24 kommen die Wärmeträger mit dem entgegenströmenden Sperrgas, z. B. Dampf, der durch die Düse 27 eingeführt wird, in Berührung. Die für Zwecke des Abschlusses erforderliche Dampfmenge genügt nicht, um die Temperatur der Wärmeträger wesentlich herabzusetzen.
Die Wärmeträger fließen daher durch die Leitungen 36 und 37 mit im wesentlichen der gleichen Temperatur wie die Röstofenschicht 17 in das Reaktionsgefäß. Der größere Teil der Wärmeträger geht durch die Leitung 37, und beim Niederfallen in Form eines frei fallenden ringförmigen Vorhanges kommen sie mit den flüssigen Kohlenwasserstoffen, die mit einer Höchsttemperatur von ungefähr 3850 C durch die Leitung 41 eingeführt werden. in Berührung. Der übrige Teil des Wärmeträgerflusses, der durch die Vielzahl von Fallrohren 36 unterteilt wird, wird unmittelbar auf die Oberfläche der Reaktionsschicht 39 abgegeben.
Der Gesamtbetrag an umlaufenden Wärmeträgern wird während der ganzen Zeit höher gehalten als der ringförmige Vorhang, der am Ende des Rohres 41 die übliche Flüssigkeitszuführungsdüse umgibt, aufnehmen kann, so daß die unteren Enden der Fallrohre 36 das Niveau der Schicht bis zu dieser Höhe aufredterhalten. Der mittlere Teil der Schicht ist erhöht, so daß die mit der Flüssigkeit in Berührung stehenden Wärmeträger von dem Vorhang nach außen und abwärts über die ganze Oberfläche der Schicht verteilt werden.
Zur 'Aufreehterhaltung der erforderlichen Verfahrenshedingungen tritt eine wesentliche Menge Dampf in die Kammer 34 durch die Zuflußleitung 42 ein. Der Dampf dient dazu, die Koksbildung zu mäßigen. Zusammen mit dem Kohlenwasserstoffeinsatz übt er einen unmittelbaren Kühlungseffekt auf die ankommenden Wärmeträger aus, so daß die oberste Region der Reaktionsschicht 39 auf eine Gleichgewichtstemperatur von ungefähr 638 bis 7040 C gebracht wird.
Wenn die Wärmeträger durch die Reaktionszone nach unten wandern, erniedrigt die endothermisch verlaufende Umwandlung der Kohlenwasserstoffe die Gleichgewichtstemperatur auf eine Höhe von ungefähr 582 bis 6490 C. Bei dieser geringen Temperatur werden die gasförmigen Reaktionsprodukte aus der Schicht an der ringförmigen Oberfläche 43 frei und innerhalb des ringförmigen Raumes 44 gesammelt. Bei im wesentlichen der gleichen Temperatur werden die gasförmigen Umwandlungsprodukte aus der Pyrolyseeinheit abgegeben und weiter in einer sich anschließenden Vorrichtung zur Gewinnung der erwünschten Leichtprodukte, wie z. B. Leichtgas, Äthylengas, verflüssigtes Erdölgas, Benzin oder Gasöl, verarbeitet.
Wenn die Wärmeträger durch die Entladungszone am Fuß der Schicht 39 gehen, stehen sie in Berührung mit dem entgegen strömenden Reinigungsdampf. Der für solche Reinigung erforderliche Betrag an Dampf ist nicht so hoch, daß er eine nennenswerte Herabsetzung der Temperatur der Wärmeträger bewirken kann. Daher gehen sie durch das Abzugssystem am Boden der Vorrichtung und in die Aufnahmeteile der Fördervorrichtung mit nur wenig herabgesetzter Temperatur. Innerhalb der Aufnahmevorrichtungen bewirkt die kalte, zur Anwendung kommende Förderluft eine leichte Abkühlung der heißen Wärmeträger. Auf dem langen Förderweg, den die Teilchen zurücklegen, ist weiterhin mit einem Wärmeverlust zu rechnen.
Andererseits führt die exotherme Wärme der teilweisen Regenerierung innerhalb der Fördervorrichtung in gewissem Ausmaß zu einer Erhöhung der Temperatur der Teilchen. Obwohl die Verweilzeit der Teilchen in der Fördervorrichtung verhältnismäßig kurz ist, wird sie doch zur Einleitung der Verbrennung des heißen Kokses in Gegenwart des Sauerstoff enthaltenden Fördergases für ausreichend gehalten. Es ist beabsichtigt, daß der Wärmeaustausch im Endeffekt so sein wird. daß die Wärmeträger zum oberen Ende des nach unten führenden Weges mit einer Temperatur zurückkehren, die nicht wesentlich verschieden von der Temperatur ist, mit der sie aus dem Reaktionsgefäß abgezogen werden.
Bezüglich der Druckbedingungen innerhalb des Systems sind die Drücke in den verschiedenen Kontaktzonen und den überführungsrohren von dem Behandlungsabschnitt und den Förderungsrohren mit ihren zugehörigen Zuführungs- und Abführungsschurren nicht wesentlich von denen verschieden, die gewöhnlich bei katalytischen Krackvorrichtungen mit Wanderschicht verwendet werden. Über eine solche Vorrichtungsart ist in einem Artikel mit dem Titel »Houdriflow, New Design in Catalvtic Cracking«, erschinen auf S. 78 in der Ausgabe vom 13. Januar 1949 des »Oil and Gas Journal«, berichtet.
Durch die Erfindung ist es möglich geworden, viele Nachteile bei der Durchführung eines Verfahrens mit einer kontinuierlichen Wanderschicht bei sehr hohen Temperaturen, z. B. bei dem hier beschriebenen pyrolytischen Krackverfahren, auf ein Mindestmaß herabzusetzen. Das verbesserte Verfahren und die Vorrichtung zum Umlauf des heißen, hitzebeständigen Materials oberhalb der Temperaturen, wie sie gegewöhnlich in Systemen bekannter Konstruktionen bisher für durchführbar gehalten wurden, macht es möglich, schwere Einsatzöle pyrolytisch bei hoher Temperatur zur Gewinnung von leichten Erdölprodukten mit nur gelegentlichem Anfall schwererer Produkte, z. B.
Benzin oder höhersiedende Produkte, zu kracken.
PATENTANSPRt?CIIE: 1. Verfahren zur thermischen Umwandlung von Schwerölen bei hoher Temperatur in spezifisch leichtere Üle, darunter zu einem wesentlichen Bestandteil in solche, die bei Normaltemperatur gasförmig sind, mit Hilfe von kontinuierlich zirkulierenden Wärmeträgern aus gekörntem feuerfestem Material, die als hitzeübertragendes Medium der Reihe nach einen Verbrennungsraum, wo auf den Wärmeträgern abgesetzter Koks durch Verbrennen entfernt wird, und einen darunterliegenden Reaktionsraum, wo die thermische Umwandlung erfolgt, passieren und von dort aus wieder dem Verbrennungsraum zugeführt werden, wobei das Schweröl im Gleichstrom mit den Wärmeträgern geführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die thermische Umwandlung in einem abgegrenzten, unten offenen Teil (39) der Reaktionszone vorgenommen wird und die Reaktionsprodukte von der darunter gebildeten freien Oberfläche der zirkulierenden Wärmeträger abgezogen werden und daß die Verbrennung des auf den Wärmeträgern während der thermischen Umwandlung abgesetzten Kohlenstoffes auf dem Weg vom Reaktionsraum zurück in den Verbrennungsraum durch Zufuhr eines sauerstoffhaltigen, unter Druck stehenden Gasgemisches eingeleitet wird.

Claims

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das sauerstoffhaltige Druckgasgemisch gleichzeitig zur Förderung der Wärmeträger dient.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem Fördergas in einem umgrenzten Raum über der Wanderschicht aufgegebenen Wärmeträger der Brennwirkung eines Brennstoff- Sauerstoff-Gemisches ausgesetzt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Verbrennungsraum eine Temperatur von 785 bis 8600 C aufrechterhalten wird.

5 Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 4, gekennzeichnet durch einen vertikalen Röstofen (8) mit einem zylindrischen Oberteil (12, 15) und einem konischen Unterteil (14), dessen Seiten im wesentlichen unter dem Schüttwinkel der Wärmeträger geneigt sind, durch eine mit dem Röstofen über ein Rohr (22) verbundene, verhältnismäßig kleine Verteilungskammer (24), durch ein mit der Verteilungskammer in Verbindung stehendes Reaktionsgefäß (28) mit einem zylindrischen Oberteil (29) und einem doppelkonischen Unterteil (30, 31) der durch eine Lochplatte (49) geteilt ist und über ein Leitungssystem (51, 59) mit einem Fördermittel (6), vorzugsweise einem Elevator, verbunden ist das seinerseits in eine Sammelkammer (71) über dem Röstofen mündet, sowie durch eine Schurre (7), die die Verbindung zwischen Sammelkammer und Röstofen herstellt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5. dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Oberteil und der konische Unterteil des Röstofens beim Übergang ineinander einen ringförmigen Raum (16) zur Sammlung und eine anschließende Kammer (20) zur Wärmeabgabe und -ausnutzung der entstehenden Rauchgase aufweisen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Oberteil und der doppelkonische Unterteil des Reaktionsgefäßes über den Wärmeträgern einen ringförmigen, von Wärmeträgern freien Raum (44) bilden, der mit einem Rohranschluß (45) zur Ableitung der Reaktionsprodukte versehen ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine die Verteilungskammer nach unten abschließende Lochplatte (33), an die eine Gruppe von Fallrohren (36) angeschlossen ist, sowie ein zentrales Fallrohr (37), dessen Querschnitt größer als der Gesamtquerschnitt der Rohre (36) ist, und wobei das Rohr (37) in mittlerer Höhe innerhalb der XTerteilungbkamlner und wesentlich oberhalb der Austrittshöhe der Rohre (36) endet.

9. Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch an sich hekannte Einrichtungen zur Einführung von Sperrgas (27). vorzugsweise Dampf, in die Verteiluugkammer. zur Einführung von niedergespauntem Kühldampf (42) in deii zylindrischen Teil des Reaktiousgefäßes und zur Einführung von Spiilgas (57), vorzugweise Dampf. in den Samlllelraum (60) für die Wärmeträger.

10. Vorrichtung nach Anspruch 5. gekennzeichnet durch eine Lochplatte (58) im konischen Teil des Rea]itionsgefäl3es und eine zwischen dieser und der den Sammelraum (60) nach oben begrenzenden Lochplatte (49) befindlichen feuerfesten Schicht (47).

11. Vorrichtung nach Anspruch 5. gekennzeichnet durch einen Druckluftförderer zur Beförderung der Wärmeträger von der Reaktionszone zu der Verbrennungszone.

12. Vorrichtung nach Anspruch 5 bis 12. gekennzeichnet durch zusätzliche Heizvorrichtungen (72) im Kopf des Röstofens.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 902 729; französische Patentschrift Nr. 970 811; USA.-Patentschriften Nr. 2 492 998. 2 492 999.