DE2811425A1 - Verfahren zum thermischen cracken von schweroel - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum thermischen Cracken von Schweröl gemäß Oberbegriff des Hauptanspruches.

Aus der DE-OS 22 15 432 ist das thermische Cracken von Schweröl bekannt, wobei ein nicht mit dem Schweröl reagierendes Gas mit einer Temperatur von 400 bis 2000 C mit dem schweren Erdöl bei einer Temperatur unter 500 C in Kontakt gebracht wird, wobei gasförmige Kohlenwasserstoffe, aliphatische Kohlenwasserstofföle und aromatische Kohlenwasserstoffpeche erhalten werden. Hierbei wird das schwere Erdöl auf Temperaturen von 450 bis 52O°C erhitzt und das so erhitzte Öl in den Reaktor geleitet und dort mit einem 400 bis 2000⁰C heißen Gas in Kontakt gebracht, so daß das thermische Cracken bei Temperaturen von 350 bis 450 und vorzugsweise 400 bis 44O°C erfolgt.

Dieses Verfahren hat jedoch den Nachteil, daß die hierbei erhaltenen aromatischen Kohlenwasserstoffpeche in ihrer Qualität beeinträchtigt werden und zwar durch unerwünschten Einbau von dem Ausgangsprodukt entsprechenden Substanzen und granuliertem Koks, der von dem sehr starken thermischen Cracken herrührt.

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Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, ein verbessertes Verfahren zum thermischen Cracken von schwerem Erdöl vorzuschlagen, bei dem das thermische Cracken gemäßigt abläuft, so daß Peche mit starkem Aromatengehalt in guter Homogenität und hoher Ausbeute anfallen, wobei das Destillat vorherrschend aus aliphatischen Kohlenwasserstoffen besteht.

Zur Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe wird daher ein Verfahren gemäß Kennzeichen des Hauptanspruches vorgeschlagen, wobei besonders bevorzugte Ausführungsformen in den Unteransprüchen erwähnt sind.

Im folgenden soll die Erfindung anhand von Zeichnungen erläutert werden; es zeigen:

Fig. 1 ein Fließbild einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens;

Fig. 2 eine grafische Darstellung, die den Zusammenhang zwischen der Anzahl der Reaktionsgefäße und dem höchsten Erweichungspunkt der nach dem Verfahren erhaltenen Peche verdeutlicht.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können alle schweren Erdöle verarbeitet werden, die bei der Erdölraffination anfallen, wie schwere Destillate und Rückstände, wie beispielsweise Rückstände

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aus der Normaldruckdestillation, der Vakuumdestillation, Rückstände vom thermischen Cracken, Ölaufschlämmungen aus katalytischen Crackverfahren und andere Raffinationsrückstände. Diese Schweröle bestehen hauptsächlich aus Verbindungen, die nicht unter 350 C sieden.

Als Kontaktgas für die Schweröle im Reaktionsgefäß können alle Gase verwendet werden, die bei der Reaktionstemperatur stabil sind, mit dem Schweröl unter den Einsatzbedingungen nicht reagieren und die als Medium für die Wärmeübertragung geeignet sind und das thermische Cracken des Öles beschleunigen. Derartige Gase sind unter anderem Inertgase wie Stickstoff und Argon, Wasserdampf sowie vollständig verbrannte Abgase, die im wesentlichen keinen Sauerstoff enthalten.

Gemäß Erfindung wird das Schweröl nacheinander in mehrere Reaktionsgefäße eingebracht, die in Reihe angeordnet sind; in diesen Reaktionsgefäßen wird es mit dem 400 bis 2000°C heißen Gas in Berührung gebracht, wobei die Innentemperatur der Reaktionsgefäße so eingestellt wird, daß sie jeweils schrittweise nicht weniger als eine um 3 C niedere Temperatur haben. Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum thermischen Cracken des Schweröls wird das Schweröl vorher in einem Heizofen auf eine Temperatur von 450 bis 520 C aufgeheizt, worauf das vorgeheizte Schweröl in das erste Reaktionsgefäß

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eingebracht wird, wobei das öl thermisch gecrackt wird, und zwar bei nach und nach abnehmenden Reaktionstemperaturen im Bereich von 3 50 bis 4 5O°C unter einem Druck im Bereich von 300 mm Hg (absolut) bis 15 atü im Verlaufe von einer Gesamtverweilzeit von 1 bis 10 Stunden. Die Innentemperaturen dieser Reaktionsgefäße können beispielsweise durch Einstellung der Gasvolumina des 400 bis 2000 C heißen Gases eingestellt werden. Die Innentemperaturen der Reaktionsgefäße sollen allmählich schrittweise um nicht weniger als 3 C und vorzugsweise je Schritt in einem Bereich von 5 bis 50°C verringert werden. Wenngleich die Anzahl der einzusetzenden Reaktionsgefäße nicht besonders beschränkt zu werden braucht, genügt es, wenn das Verfahren mit 2 bis 5 hintereinandergeschalteten Reaktionsgefäßen durchgeführt wird.

Wie in Fig. 1 gezeigt, wird das Schweröl kontinuierlich von einem Vorratstank 1 mittels einer Pumpe 2 in einen Röhrenerhitzer 3 geleitet und dort auf 450 bis 520 C vorgeheizt und anschließend in das erste Reaktionsgefäß 4 geleitet. Die flüssigen Anteile aus dem ersten Reaktor 4 werden dann kontinuierlich in das zweite Reaktionsgefäß 5 und von dort in das dritte Reaktionsgefäß 6 geleitet. Während des Durchleitens durch die aufeinanderfolgenden Reaktionsgefäße wird die Flüssigkeit allmählich aufgrund der thermischen Crackreaktion in eine pechartige Masse umgewandelt. Diese wird in einem Pech-Kühltank

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gesammelt und dort auf eine Temperatur von 300 bis 3 50 C abgekühlt, um das thermische Cracken zu beenden. Die in dem Pech-Kühltank 7 gesammelte pechartige Masse wird kontinuierlich vom Boden des Behälters in einen Lagerbehälter 10 mittels einer Pumpe 8 abgepumpt.

In die Reaktionsgefäße 4, 5 und 6 wird das Heizgas, das im Heizofen 9 vorher aufgeheizt worden ist, kontinuierlich durch die jeweiligen Böden eingeblasen, um die zum Cracken und zum Destillieren der bei der Crackreaktion gebildeten Öle erforderliche Wärme zuzuführen.

Die Arbeitsbedingungen in den einzelnen Reaktionsgefäßen 4, 5 und 6 sind im allgemeinen so, daß die Temperatur 3 50 bis 4 5O°C, der Druck zwischen 300 mm Hg und 15 atü bei einer Verweilzeit von 1 bis 10 Stunden beträgt. Vorzugsweise wird in einem Temperaturbereich von 380 bis 440 C bei einem Druck von 0 bis 2 atü und bei einer Verweilzeit von 1 bis 5 Stunden gearbeitet. Die Einstellung der gesamten Verweilzeit kann dadurch beeinflußt werden, daß man die zu behandelnde Flüssigkeit kontinuierlich mit entsprechend geregelter Geschwindigkeit von einem Reaktionsgefäß in das andere bringt und dabei die Flüssigkeitsmengen in den betreffenden Reaktionsgefäßen konstant hält.

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Die Regulierung der Arbeitstemperatur in den Reaktionsgefäßen 4, 5 und 6 kann dadurch erfolgen, daß man die öltemperatur an der Ausgangsseite des Röhrenerhitzers im Bereich von 4 50 bis 52O°C und die Temperatur des Heizgases, das in die Reaktionsgefäße eingeblasen wird, in einem Bereich von 400 bis 2000⁰C entsprechend einstellt.

Wesentlich ist, daß die Temperatur der in Reihe geschalteten Reaktionsgefäße allmählich und definiert in Richtung auf den Transport des Einsatzmaterials jeweils schrittweise um nicht weniger als 3 C und vorzugsweise schrittweise in einem Bereich von 5 bis 50°C gesenkt wird.

Die beim Cracken anfallenden leichten Destillate werden in den oberen Bereichen der Reaktionsgefäße 4, 5 und 6 gasförmig mit dem nach oben in die Reaktionsgefäße eingeblasenem gasförmigem Heizmedium abgezogen und in einer Destillieranlage 11 fraktioniert und in gecracktes Gas und gecracktes Öl aufgeteilt.

Wesentlich ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren, daß die Innentemperatur des zweiten Reaktionsgefäßes niedriger als die des ersten Reaktionsgefäßes ist, da die pechartige Masse im zweiten Reaktionsgefäß leichter als in dem ersten Reaktionsgefäß verkokst, so daß zur Verhinderung dieser unerwünschten Koksbildung die Innentemperatur des zweiten Reaktionsgefäßes

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niedriger als die des ersten Reaktionsgefäßes sein muß. Analog muß auch die Innentemperatur des dritten Reaktionsgefäßes niedriger als die des zweiten Reaktionsgefäßes sein. In diesem Zusammenhang ist es wesentlich, daß die Vielzahl der in Reihe angeordneten Reaktionsgefäße bezüglich ihrer Innentemperaturen in Richtung auf den Transport des Einsatzproduktes jeweils schrittweise nicht weniger als 3 C und vorzugsweise bei einem Schritt im Bereich von 5 bis 50 C verringert ist.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren werden pechartige Produkte mit hohem Aromatengehalt und von guter Qualität erhalten, wobei gleichzeitig die Destillate in ausgezeichneter Qualität anfallen. Verfahrensmäßig bietet das erfindungsgemäße Verfahren noch den Vorteil, daß die Reaktionsgefäße mit verhältnismäßig kleinem Innenvolumen wirksam arbeiten und daß das als Heizmedium dienende Gas seine Wirkung in kleinen Mengen ausübt. Darüber hinaus kann das thermische Cracken gemäß Erfindung unter Normalbedingungen durchgeführt werden und ist leicht kontollierbar.

Beispiel

Unter Verwendung einer Anlage mit drei Reaktionsgefäßen wurde ein Schweröl auf die oben beschriebene Weise gecrackt.

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Als Einsatzöl diente ein Vakuumdestillat von Khafjiöl, das mit einer Einsatzrate von 300 kg/Stunde mit einer Austrittstemperatur von 480 C aus dem Röhrenerhitzer eingesetzt wurde.

In der folgenden Tabelle sind die Arbeitsbedingungen und die Ausbeuten und die Eigenschaften der Endprodukte angegeben.

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Arbeitsbedingungen

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Tabelle 1

Reaktionsgefäß Nr.

Arbeitstemperatur des

ersten Reaktionsgefäßes in °C 412 415 421 Arbeitstemperatur des

zweiten Reaktionsgefäßes in °C- 395 397

Arbeitsternperatur des

dritten Reaktionsgefäßes in ⁰C - 392

Ausbeuten in Gew.%

gecracktes Gas	3,5	3,3	3,4
gecracktes Leichtöl	11,7	12,1	12,8
I gecracktes Schweröl Pech	54,2	53,8	53,5
Eigenschaften des Pechs	30,6	30,8	30,3
Erweichungspunkt in C
Kohlenstoffgehalt in Gew.%	169	173	174
in Heptan unlösliche Anteile in Gew.%	58,0	57,2	56,1
in Benzol unlösliche Anteile in Gew.%	75,7	75,7	76,0
in Chinolin unlösliche Anteile in Gew.%	55,1	51,1	48,9
25,3	18,4	15,8

Mit Erweichungspunkt ist in der obigen Tabelle die Temperatur angegeben, bei der 1 g einer gegebenen Probe in einem Koka-Durchflußtestgerät mit einer Düse von 1 mm Durchmesser bei einer Erwärmung von 6 C/Min. unter einer Belastung von 10 kg/cm

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deren Testgerät absinkende Kolben in die Ruhelage gelangte.

Die Werte aus Tabelle 1 zeigen, daß die Pechanteile im ersten Reaktionsgefäß einen größeren Anteil an in Chinolin unlöslichen Bestandteilen zeigten, während in den anderen beiden Reaktionsgefäßen geringere Werte erhalten wurden. Dieses zeigt deutlich, daß durch die Verwendung von mehreren Reaktionsgefäßen in Reihe die Homogenität der jeweiligen Pechsorten verbessert ist.

Bezüglich der Leistungsfähigkeit bei der Herstellung von Pechsorten mit Erweichungspunkten über 160 C kann ein Verfahren unter Verwendung von einem Reaktionsgefäß nicht länger als 10 Stunden in Betrieb gehalten werden, da die Reaktion im Reaktionsgefäß zu einer Verkokung und damit zu mechanischen Schwierigkeiten führt, während bei einer Arbeitsweise mit drei Reaktionsgefäßen kontinuierlich ohne Schwierigkeiten 5 Tage gearbeitet werden konnte, da die Innentemperaturen des zweiten und dritten Reaktionsgefäßes entsprechend abgesenkt wurden. Eine Inspektion der drei Reaktionsgefäße nach Durchführung des Verfahrens ergab keine ungewöhnlichen Ergebnisse.

Es wurde experimentell festgestellt, daß eine gewisse Abhängigkeit zwischen der Anzahl der verwendeten Reaktionsgefäße und

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dem Erweichungspunkt der erzeugten Pechsorten besteht. Diese Abhängigkeit ist in der grafischen Darstellung gemäß Fig. 2 aufgeführt. Der mit I bezeichnete Kurvenbereich erfaßt das Arbeitsgebiet, in dem ohne Schwierigkeiten das Verfahren durchgeführt werden kann, während in dem Gebiet II Schwierigkeiten auftreten.

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Claims (3)

1. 'JF-.XKLh.L S.

   BESELERSTR/.SSE 4 2000 HAMBURG 52

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   PATENTANWÄLTE

   DR. J.-D. FRHR. von UEXKÜLL DR. ULRICH GRAF STOLBERG DIPL.-ING. JÜRGEN SUCHANTKE

   Kureha Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisha

   No. 8, Horidome-cho 1-chome, Nihonbashi, Chuo-ku, Tokyo, Japan

   Sumitomo Metal Industries, Ltd.

   No. 15, Kitahama 5-chome, Higashi-ku, Osaka, Japan

   Sumikin Coke Co., Ltd.

   Minato 1850, Wakayama-shi, Japan

   (Prio: 29. März 1977 JP 52-034016 - 14830)

   Hamburg, 13. März 1978

   Verfahren zum thermischen Cracken von Schweröl

   Ansprüche

   Verfahren zum thermischen Cracken von Schweröl durch Einleiten eines schweren Erdöls in ein Reaktorsystem, in dem das Öl mit einem 400 bis 2000°C heißen Gas, das nicht mit dem schweren Erdöl reagiert, in Kontakt gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß man

   a) das schwere Erdöl nacheinander in mehrere in Reihe geschaltete Reaktionsgefäße einführt und

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   b) die Innentemperatur dieser in Reihe geschalteten Reaktionsgefäße derart schrittweise jeweils um nicht weniger als 3 C absenkt, daß die Innentemperatur des zweiten Reaktionsgefäßes mindestens 3°C niedriger als die des ersten Reaktionsgefäßes und die des dritten Reaktionsgefäßes mindestens 3°C niedriger als die des zweiten Reaktionsgefäßes usw. ist.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man mit 2 bis 5 in Reihe geschalteten Reaktionsgefäßen arbeitet.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Innentemperaturen des zweiten und der folgenden Reaktionsgefäße jeweils schrittweise in einen Bereich von

   5 bis 50°C abgesenkt wird.

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