DE163385C - - Google Patents

Description

TTViiin^

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Die Fraktionierung des Rohpetroleums geschieht im allgemeinen periodisch, d. h. durch aufeinander folgendes Behandeln desselben in mehreren großen Kesseln. Bei einigen Anlagen benutzt man hierzu Batterien von Kesseln, die stufenweise tiefer gestellt sind, und erhält so eine Art ununterbrochener Rektifikation. Die vier ersten Kessel liefern dann die leicht flüchtigen Petroleumprodukte, Petroleumäther, Benzin und Naphta, die folgenden Kessel das Leuchtpetroleum und die letzten das Paraffinöl. Das rohe Petroleum

■?■- ■ fließt ununterbrochen von einem in den anderen Kessel, und nach dem Verlassen des letzten Kessels leitet man es in besondere, so-

H genannte Schwarzkessel, um eine Trennung der Schweröle zu erzielen und in dieser Weise eine ergänzende Gewinnung des Leuchtöles zu

bewirken. *

ao Diese Arbeitsweise besitzt verschiedene Mangel. Einmal ist das Kochen einer Flüssigkeit von sehr verschiedenartiger Zusammensetzung in einem großen Kessel nicht geeignet, etwas anderes zu ergeben als ein Destillat von ebenfalls sehr verschiedener Zusammensetzung. Somit wird es unmöglich sein, in den einzelnen Kesseln ein ganz bestimmtes, einheitliches Produkt zu erzielen, welches sich von den Produkten des benachbarten Kessels unterscheiden läßt, man erhält vielmehr lediglich eine Mischung von Kohlenwasserstoffen, deren mittlerer Siedepunkt zweifellos von einem zum anderen Kessel nach einem be

stimmten Gesetz fortschreitet, die aber doch immer eine heterogene Mischung ist.

Das Gleiche ist einerseits von denjenigen Anlagen zu sagen, bei welchen man die nacheinander folgenden Kessel durch aufeinander folgende Kolonnen ersetzt hat, andererseits von dem aus der deutschen Patentschrift 98928 bekannt gewordenen Apparat, in welchem die in besonderem Kessel erzeugten Dämpfe in einem aus verschiedenen übereinander angeordneten, von einem Kühlbehälter umschlossenen Plattformen bestehenden Kondensator niedergeschlagen und von den Plattformen als Destillale abgezogen werden, wobei der nicht niedergeschlagene Dampf außerhalb des Dephlegmators weiter behandelt wird. Die Produkte, die sowohl in jeder einzelnen jener Kolonnen überdestillieren als auch die in dem eben erwähnten Plattformkolonnenkondensätor erzielten Destillate, sind immer ungleicher Zusammensetzung (vergl. Chemische Revue, Jahrgang 1900, Seite 70). Es ergibt sich dies aus folgender Betrachtung:

Den bekannten Kolonnenapparaten, System Heckmann, Frasch, Hirzel, liegt die Annahme zugrunde, daß, wenn man Rohpetroleum aufkocht, der erste sich entwickelnde Dampf ein Petroleum-Benzin ist, der besonders kondensiert und abgekühlt werden müsse, daß der zweite Dampf ein weniger flüchtiges Produkt darstellt, der ebenfalls in einem besonderen Kondensator niedergeschlagen und gekühlt werden müsse usw. Hierbei ist aber

übersehen, daß es praktisch undurchführbar ist, die einzelnen Dämpfe genau den Flüchtigkeitsgraden der Kohlenwasserstoffe entsprechend getrennt zu erhalten. Vielmehr wird der in der ersten Kolonne entwickelte Dampf infolge der immer mehr oder weniger ungleichmäßig verteilten Wärmezufuhr nicht nur die bei 6o° sich verflüchtigenden Kohlenwasserstoffe enthalten, sondern auch solche,

ίο die sich bei 70, 80 usw. bis 120⁰ verflüchtigen. Dieser Dampf ist also nichts weniger als ein einheitlicher bestimmter Kohlenwasserstoff, sondern ein Gemisch verschiedener Kohlenwasserstoffe. Ebenso verhält es sich mit den in folgenden Kolonnen entwickelten Dämpfen.

Mit dem Apparat nach dem vorerwähnten Patent 98928 soll andererseits der erste entwickelte Dampf durch aufeinander folgende Kondensationen fraktioniert werden, wobei an-

ao genommen wird, daß nach der früheren Theorie die weniger flüchtigen Kohlenwasserstoffe sich zuerst, also auf den untersten Plattformen kondensieren würden, daß etwas höher sich ein etwas leichter, flüchtiger Kohlenwasserstoff niederschlagen müsse usw., so zwar, daß die am leichtesten flüchtigen Dämpfe durch ein ganz oben angeordnetes Rohr ent-

. weichen. Diese Annahme ist aber, wie die Erfahrung gelehrt hat, nicht zutreffend, da in der Zusammensetzung des ersten und zweiten Kondensators sowohl wie in derjenigen des letzteren und des nicht kondensierten Dampfes nur ein geringer Unterschied besteht.

Eine Zerlegung durch solche aufeinander folgende Kondensationen findet also so gut wie gar nicht statt, da die von der untersten Plattform abgezogene Flüssigkeit nahezu dieselbe Zusammensetzung hat wie der ganze aus dem Kessel kommende Dampf.

Das den Gegenstand vorliegender Erfindung bildende Verfahren, das unter Beseitigung der Mangel der bekannten Verfahren eine vollkommene Zerlegung des Rohpetroleums in seine vielen verschiedenen Bestandteile ermöglicht, besteht darin, daß zwar auch in einem Apparat ein erster Dampf, dann in einem zweiten Apparat ein zweiter Dampf und schließlich in einem weiteren Apparat ein dritter Dampf gebildet wird, daß aber der erste Dampf nicht direkt nach dem Kondensator und Kühler gelangen kann, sondern gezwungen wird, eine Reihe oberer Plattformen desselben Apparates zu passieren, in welchen er die vom Kondensator und Kühler nach diesen oberen Plattformen zurückgeführten Produkte wieder energisch aufkocht. Mit anderen Worten, es wird verhindert, daß die Gesamtmenge der aus dem unteren Apparatteil fortziehenden flüchtigen Dämpfe sich auf einmal kondensiert und abkühlt, vielmehr wird eine erneute Trennung der Einzelprodukte in diesem vom unteren Apparatteil herrührenden Dampf vorgenommen, welcher selbst bereits ein erstes Trennungsprodukt darstellt. Kurz zusammengefaßt, besteht das neue Verfahren im Kondensieren der entwickelten Dämpfe, im Rückleiten des Kondensators auf Plattformen und Wiederaufkochen durch die aufsteigenden Dämpfe, sowie im Abziehen der wieder aufgekochten Flüssigkeiten, wodurch im ersten Apparat fünf einheitliche Produkte gewonnen werden, deren jedes hinsichtlich seines Siedepunktes weit homogener ist, als es bisher zu erzielen war. Dieselbe Methode wiederholt sich bei dem zweiten Plattformkolonnenapparat, demjenigen für die Brennöle, und ebenso bei dem dritten derartigen Apparat: für die Paraffinöle.

Beiliegende Zeichnung stellt eine zur Ausführung des vorbeschriebenen Verfahrens dienende Anlage dar. Dieselbe besteht aus drei ununterbrochen wirkenden, hintereinander geschalteten Plattformkolonnen mit steigender Temperatur.

Das in einen hochliegenden, nicht dargestellten Behälter gepumpte Rohpetroleum gelangt durch Rohr d unten in den Röhrenvorwärmer E, aus welchem es oben angewärmt in die erste Kolonne^, den Vorreinigungsapparat, eintritt, in welchem es von Plattform zu Plattform herabfließt und die leichtflüchtigen Bestandteile, die in Dampfform übergeführt werden, abscheidet.

Der sich schließlich auf der Aufgabeplatte bildende Dampf zeigt infolge der methodischen Behandlung zwar bereits gleichmäßigere Zusammensetzung als der durch Destillation in einem großen Kessel gewonnene, er ist jedoch noch nicht durchweg gleichartig genug und muß daher noch in seine Bestandteile zerlegt werden.

Zu diesem Zweck ist oberhalb der Kolonne A noch eine Aufsatzkolonne A¹ und darüber ein Röhrenkondensatör B sowie ein Röhrenkühler C angeordnet, in denen die Dämpfe niedergeschlagen werden.

Die flüchtigsten, kondensierbaren Bestandteile des Petroleums sammeln sich als Destillat unten im Kühler C bezw. einer neben demselben angeordneten Flasche und gehen durch Rohr b nach dem Probeauslaß 2, während die nicht kondensierbaren Gase wie Cymogen, Rhigolen, oben durch das Rohr c entweichen und nach den Öfen geführt werden.

Der Probeauslaß 2 besitzt ein Präzisionsventil, welches die geringe Menge der abzulassenden, leichtflüchtigen Destillate ein für allemal einzustellen gestattet. Diese Menge richtet sich nach der Beschaffenheit des Rohpetroleums und kann aus den Angaben eines iao

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Dichtigkeitsmessers sowie eines Thermometers, welches bei T¹ oben an der Kolonne A^x angebracht ist, bestimmt werden.

Der durch Einstellung des Probeauslasses 2

S zum Überlaufen aus dem Kühler C" durch Rohr a,g gezwungene Rest des Destillales vereinigt sich mit dem Rücklauf des Kondensators B und tritt wieder in den Reiniger A¹ ein, wo dieses Destillat einer energischen Wiederaufkochung unterworfen wird, so daß die flüchtigen Bestandteile augenblicklich wieder in Dampfform übergehen. Hierdurch werden die leicht flüchtigen Bestandteile von der Flüssigkeit der betreffenden Plattform sofort getrennt,

«5 und man erhält in der bei h in der Menge von etwa 2 bis 4 Prozent abgezogenen Flüssigkeit. die nach Abkühlung im Kühler D zu dem Probeauslaß 5 fließt, ein Destillat, dessen Siedepunkt nicht hoch und dessen Zusammen-

ao Setzung sehr gleichmäßig ist, was durch nochmalige Destillation des Destillates im Laboratorium festgestellt werden kann, wobei man kaum einen Unterschied in den Siedetemperaturen des Anfangs- und des Endpunktes der

»5 Destillation finden wird.

Ebenso erweisen sich die von den tieferen Plattformen Zt₁ und/t" aus den Probeausläufen 4 und 3 abgezogenen Destillate als sehr gleichmäßig, weichen aber sowohl hinsichtlich ihrer Dichte als auch ihres Siedepunktes wesentlich voneinander ab.

Mit der Teilung kann beliebig weit gegangen werden, da jede Etage eine verschiedene, für bestimmte Zwecke der Industrie besonders geeignete Flüssigkeit ergibt.

Hervorzuheben ist, daß die erhaltenen Destillate sämtlich hell und rein sind, weil sie aus den in B und C kondensierten Dämpfen und nicht vom Rohpetroleum herrühren.

Am Boden von A angelangt, ist das Rohpetroleum von seinen leicht flüchtigen Bestandteilen gereinigt. Der erreichte Grad der Reinigung hängt von der Zusammensetzung des Rohpetroleums, von der Stärke des Aufkochens und der Menge der bei h, It₁, h" abgezogenen Destillate ab, von denen das letztere bereits als Leuchtpetroleum verwendet werden kann.
Die zweckmäßig einzuhaltenden Temperaturen sind am Schlüsse der Beschreibung angegeben.

Das von den flüchtigsten Bestandteilen befreite Rohpetroleum gelangt vom Boden der Kolonne A unten in den Röhrenheizapparat F, der genügend Petroleumdämpfe entwickeln muß, um die Kolonne A im Sieden zu erhalten.

Diese Dämpfe treten oben aus F unter die unterste Plattform der Kolonne A.

Zum Heizen der Röhrenkammer des Heizapparates F kann entweder direkter Petroleum-(lanipf eines Generators von 6 oder 8 kg Druck oder derjenige Dampf des Leuchtpetroleunls dienen, der oben aus dem Rektifikationsapparat, dom zweiten Teil der Anlage, austritt.

Dieser zweite Teil besteht wiederum aus übereinander angeordneten Kolonnenteilen H und IP, ferner aus einem Röhrenanwärmer G nebst Kühler K sowie den Kühlern O, O¹, O².

Das in A, A¹ vorgereinigte Petroleum fließt aus dem Heizapparat F durch Rohr ;' unten in den Anwärmer G, in welchem es auf eine noch höhere Temperatur gebracht wird, bevor es auf die oberste Plattform der Kolonne H gelangt. Auf den untereinander angeordneten Plattformen von H vollzieht sich die vollkommene Verdampfung aller zu Leuchtzwecken verwendbaren Bestandteile und eines kleinen Teiles von Paraffinprodukten; die Trennung dieser Dämpfe erfolgt sodann auf den Platten IP genau so wie vorher die leichteren Dämpfe im Reinigungsapparat A¹ in verschiedene Bestandteile getrennt wurden.

Zur Kondensierung der aus dem Kolonnenteil IP entweichenden Dämpfe könnte unmittelbar ein zweiter Kondensator und Wasserkühler vorgesehen werden, doch ist es vorzuziehen, diese Dämpfe, wie gezeichnet, zum Heizen der Röhrenkammer des Heizapparates F, und dann noch derjenigen des Rohpetroleumvorwärmers E nutzbar zu verwenden. Die im letzteren nicht niedergeschlagenen Gase entweichen durch Rohr 1, m und vereinigen sich mit denjenigen des Vorreinigungsapparates A.

Die Rückläufe von F und E gelangen durch Rohr ρ, r bezw. n, q nach den Rektifizierplateaus H¹ zurück, auf denen sich die flüssigen Bestandteile nach ihrem Flüchtigkeitsgrade trennen. Bei s, s¹, s" zieht man die allmählich schwerer werdenden Leuchtöle ab, kühlt sie in ebensoviclen Kühlern O, O¹,0~ und läßt sie von den Probeausläufen 6,7, 8 nach verschiedenen Behältern abfließen.

Die Thermometer T₃, T₄, T₅ gestatten die Beobachtung des Kochprozesses und ermögliehen so eine genaue Regelung der verschiedenen Abzüge, was durch Einhalten bestimmter, gleichbleibender Temperaturen in den verschiedenen Etagen erzielt wird. Über die Temperaturverhältnisse in der Kolonne H, IP gibt ebenfalls der Schluß der Beschreibung Auskunft.

Die Beheizung der Kolonne H, IP geschieht durch einen eisernen Kessel M mit offenem Feuer, welcher von beliebiger Bauart (zylindrisch, wagerecht oder senkrecht) und mit innerer oder äußerer Heizung versehen sein kann.

Der Heizdampf steigt vom Dampfraum des Kessels M in bekannter Art durch einen den iao

untersten Hoden der Kolonne // durchdringenden .Stutzen in die Kolonne // und in ihr durch weitere solche Stutzen von einer Plattform zur anderen Cm])Or, während die Flüssigkeit ebenfalls in bekannter Art durch Uberlaufrohrc von jeder Plattform auf die nächstuntere herabfließt, wie dies in der Zeichnung durch punktierte Linien angedeutet ist.

Von der untersten Plattform gelangt die

ίο Flüssigkeit durch ein entsprechend langer gehaltenes Tauchrohr in den Flüssigkeitsraum des Kessels M zurück. Aus dem Dampfraum des letzteren wird gleichzeitig mittels des Ventils L eine gewisse Menge Dampf entnommen,

»5 der das vorgereinigte Petroleum in dem Anwärmapparat G vor seinem Eintritt in den Kolonnenteil // ganz oder nahezu zum Kochen bringt, damit es die Entwickelung der Dämpfe des Leuchtpetroleums auf den Platten // nicht

ao aufhält.

Der dargestellte Kessel M ist ein wagcrechter Walzenkessel mit innerer, exzentrisch gelegener Feuerung N. Der Zweck dieser unsymmetrischen Anordnung ist, im Kessel, wie

»5 bekannt, eine Zirkulationsbewegung der Flüssigkeit hervorzurufen, da die rechte Seite von A/ stärker erhitzt wird als die linke und die überflüssigen Dampfbläschen, welche sich in dem verengten Zwischenraum zwischen den Wänden von N und M bilden, einen Auftrieb der Flüssigkeit in der Richtung der Pfeile verursachen. Diese schnelle Bewegung verhindert, die Absetzung von festen Bestandteilen und folglich auch ein Anbrennen.

Der Kessel erhält eine genügende Oberfläche, so daß die Dampfbildung, deren Intensität durch ein sehr empfindliches Manometer angezeigt wird, leicht geregelt werden kann. In diesem Kessel müsssen aus dem vaseline- und paraffinhaltigen, nach Abdestillation der Benzine im Vorreiniger A, A¹ und des. Leuchtpetroleums in der Kolonne H, IP vom Rolipctroleum verbleibenden Schweröl möglichst alle Öle durch Auskochen verflüchtigt werden, die nach Kondensation beim Beheizen der Platten der Kolonne H, IP noch Leuchtpetroleum ergeben.

Man könnte die kochende Masse nun je nach Bedürfnis durch eine Pumpe abziehen, um dieselbe in die bekannten »Black-Pots« zu leiten, doch ist es vorzuziehen, einen auch ununterbrochen zu gestaltenden Ergänzungskochprozeß vorzunehmen, welcher durch die Zersetzung (Cracking) noch eine gewisse Sorte Brenn öl liefert.

Zu diesem Zweck wird ein zweiter, wagerechter Walzenkessel P vorgesehen, der mit einem aus Schaufeln Y bestehenden Rührwerk versehen ist. Dieser Kessel ist aus stärkerem Blech hergestellt, um 5 bis 6 Atm. Druck aushalten zu können, und erhält die kochenden Schweröle aus dem Kessel M durch die Pumpe X zugeführt. Infolge der Mischflügel und der durch den Druck erzeugten hohen Temperatur geht die Scheidung hier lebhafter vor sich als in den alten »Black-Pots« unter Atmosphärendruck. Man öffnet nun das Ventil Z teilweise, um Dampf unter den untersten Boden der Kolonne Q zu leiten. Gleichzeitig wird der Ablaßhahn y entsprechend geöffnet, um durch den Druck die Flüssigkeit bis nach ζ zu fördern. In dieser Höhe der Nachreinigerkolonne Q verwandelt sich die überhitzte Flüssigkeit teilweise in Dampf, welcher'in den oberen Teil O¹ der Nachreinigerkolonne aufsteigt, und infolge dieser Trennung sinkt die Temperatur. Durch den bei W eintretenden Dampf kann ein erneutes Kochen der paraffinhaltigen Rückstände hervorgerufen werden. Der Überschuß der durch die Wirkung des bei W eintretenden Dampfes erschöpften Flüssig- ' keit geht durch Ventil χ nach den Paraffinpressen oder je nach Umständen zwecks Verbrennung nach dem Feuerraum.

Die paraffinhaltigen Dämpfe, sowie diej en igen des Leuchtpetroleums steigen nach den Etagen Q¹, wo sie dem Rücklauf des Röhrenkondensators R begegnen.

Um ein unbedingt zu vermeidendes Festwerden des Paraffins im Röhrenkörper dieses Kondensators zu verhindern, wird der Kondensator R nicht mit kaltem Wasser beschickt, vielmehr benutzt man dazu das vom Kondensator B des Vorreinigungsapparates kommende warme Wasser, oder man stellt sich, wenn nicht genügend heißes Wasser vorhanden ist, solches durch direkten Einlaß einer geringen Dampfmenge in den unteren Teil von R her.

Die nicht kondensierten Dämpfe des Leuchtpetroleums entweichen aus dem Kondensator R durch Rohr t, t¹ und gehen nach der Kolonne //, IP, wo sie raffiniert und nach Fraktionen getrennt werden. Die kondensierte Päraffinflüssigkeit wird dagegen aus R durch Rohr H, u¹ zurückgeleitet, in Q¹. von allem Leuchtpetroleum befreit und entweicht behufs Kühlung teilweise durch Rohr ν nach dem Kühler V. Hier ist genau dasselbe zu beobachten wie bei R. Das Wasser in V muß auf mindestens 70⁰ gehalten werden, um jegliches no Festwerden des Paraffins zu verhindern. Dieses fließt bei 10 ab und wird nach besonderen Behältern geleitet, um darauf gebleicht und gereinigt zu werden.

Wie oben erwähnt, w>rd der Anwärmer G durch vom Kessel M kommende Petroleumdämpfe beheizt. Die aus dem Heizdampf in der Röhrcnkammer durch Kondensation niedergeschlagene Flüssigkeit entweicht unten nach dem Kühler K und wird bei 9 abgelassen. iao

Claims (2)

Es muß darauf geachtet werden, daß im - Kühler K stets eine genügend hohe Temperatur herrscht, was mittels geringen Dampfeinlasses erzielt wird, damit in den Kühl-S schlangen keine Ablagerung des Paraffins oder Vaselins stattfinden kann. Das aus K abgezogene Kondensationsprodukt kann entweder direkt verkauft oder in den Betrieb zurückgeleitet werden, z. B. oben ίο nach Q1. Bei der in der Zeichnung dargestellten Destillationsanlage werden zehn verschiedene Produkte von einheitlicher bestimmter Zusammensetzung erhalten. Die Anzahl der Produkte kann jedoch selbstverständlich durch Abziehen des Produktes aus weiteren Plattformen der Rektifikationskolonnen noch vermehrt werden. Die Beschaffenheit der erzielten Destillate ao hängt natürlich von der richtigen Einhaltung der Temperatur ab, die sowohl in den einzelnen Kolonnen A, A1, H1H1 und Q1Q1 als auch in den Vorwärmern F1 G herrscht und unter sich in bestimmtem Verhältnis stehen muß. Als solches wird beispielsweise folgendes angeführt: a) Vorreinigerkolonne. Temperatur im oberen Teil von A1 jo° C. Temperatur im unteren Teil von A1 ioo° C. Temperatur in der Kolonne A und ebenso im Vorwärmer F 120° C. Temperatur im Anwärmer G 2200 C. b) Reinigerkolonne. Temperatur im oberen Teil H1 1500 C. Temperatur im unteren Teil H 220 bis 2400 C. c) Nachreiniger. Temperatur im oberen Teil Q1 2800 C. Temperatur im unteren Teil Q 3000 C. Paten T-A ν Sprüche:

1. Verfahren zur ununterbrochenen fraktionierten Destillation von Rohpetroleum in mehreren Kolonnenapparaten mit steigender Temperatur, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohpetroleum in jeder einzelnon der Destillationskolonnen einer teilweisen Verdampfung mit vollständiger Kondensation unterworfen wird, die geteilt destillierten Fraktionen auf besondere übereinander angeordnete Platten des zügehörigen Kolonnenapparates zurückgeleitet und unter der Einwirkung der aufsteigenden, noch nicht kondensierten Dämpfe erneut aufgekocht, sowie im flüssigen Zustande von den verschiedenen Etagen abgezogen werden, wobei die einzelnen Destillationskolonnen derat miteinander in Verbindung stehen, daß die Dämpfe der schwereren Produkte als Heizmittel für die zur Destillation und Fraktionierung der leichteren Produkte dienenden Kolonnen Verwendung finden, um jedes einzelne Hauptdestillat in zahlreiche Einzeldestillate von einheitlicher Zusammensetzung zu teilen.

2. Bei dem in Anspruch 1 gekennzeichneten Verfahren das Kochen der schwer flüchtigen Produkte unter Druck, zwecks Gewinnung der zur Beheizung der letzten Kolonne dienenden schweren Brennöldämpfe.

Hierzu i Blatt Zeichnungen.