DE2811425B2 - Verfahren zum thermischen Cracken von Schweröl - Google Patents
Verfahren zum thermischen Cracken von SchwerölInfo
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Description
a) das schwere Erdöl durch mehrere in Reihe geschaltete Reaktionsgefäße fahrt und
b) die Innentemperatur dieser in Reihe geschalteten Reaktionsgefäße schrittweise jeweils um
3 bis 500C absenkt
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß man mit 2 bis 5 in Reihe geschalteten Reaktionsgef J7Öen arbeitet
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum thermischen Cracken von schwerem Erdöl gemäß Oberbegriff des
Hauptanspruches.
Aus der DE-OS 22 15 432 ist das thermische Cracken von schwerem Erdöl bekannt, wobei ein nicht mit dem
schweren Erdöl reagierendes Gas mit einer Temperatur von 400 bis 20000C mit dem schweren Erdöl bei einer
Temperatur von höchstens 5000C in Kontakt gebracht
wird, wobei gasförmige Kohlenwasserstoffe, aliphatische Kohlenwasserstofföle und aromatische Kohlenwasserstoffpeche
erhalten werden. Hierbei wird das schwere Erdöl auf Temperaturen von 450 bis 5200C
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
4400C 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.
Gemäß einem älteren Vorschlag, der über die DE-OS 26 45 726 zugänglich ist und der DE-OS 22 15 432 weitgehend
entspricht, wird ein Verfahren unter Verwendung von mehreren, abwechselnd beschickten
Reaktionsgefäßen durchgeführt, so daß das thermische Cracken von Schweröl kontinuierlich erfolgen kann.
Da das kontinuierliche Verfahren jedoch die gleichen Nachteile wie das beschriebene diskontinuierliche
Verfahren aufweist, wurde in der ebenfalls auf eine ältere Patentanmeldung zurückgehenden DE-OS
28 04 368 vorgeschlagen, eine bestimmte Menge des zu crackenden schweren Erdöls mit einer bestimmten
Temperatur in die Reaktoren einzuführen, bevor das eigentliche Einleiten des auf eine hohe Temperatur von
450 bis 5200C vorerhitzten Erdöls in die Reaktionsgefäße
beginnt.
Die Erfindung hat sich nun 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
Aromagehalt 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 Hauptansprucb vorgeschlagen,
wobei eine bevorzugte Ausführungsform im Unteranspruch angegeben ist
Im folgenden soll die Erfindung anhand der Zeichnung (Figur) erläutert werden, die ein- Fließbild
einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens zeigt
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können alle schweren Erdöle verarbeitet werden, die bei der Erdölraffination
anfallen, wie schwere Destillate und Rückstände aus der Normaldruckdestillation, der Vakuumdestillation,
Rückstände vom thermischen Cracken, ölaufschlämmungen
aus katalytischen Crackverfahren und andere Raffinationsrückstände. Diese schweren
Erdöle bestehen hauptsächlich aus Verbindungen, die nicht unter 3500C sieden.
Als Kontaktgas für die schweren Erdöle im Reaktionsgefäß
könneii alle Gase verwendet werden, die bei
der Reaktionstemperatur stabil sind, mit dem schweren Erdöl 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, Argou und Wasserdampf, sowie vollständig
verbrannte Abgase, die im wesentlichen keinen Sauerstoff enthalten.
Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum thermischen Cracken des schwerden Erdöls
wird das schwere Erdöl vorher in einem Heizofen auf eine Temperatur von 450 bis 5200C aufgeheizt,
worauf das vorgeheizte schwere Erdöl in das erste
Reaktionsgefäß eingebracht wird, wobei das öl
thermisch gecrackt wird, und zwar bei nach und nach abnehmenden Reaktionstemperaturen im Bereich von
350 bis 4500C unter einem Druck im Bereich von 0,4 bar
(absolut) bis 15,7 bar im Verlaufe >,:>i>
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 werden allmählich schrittweise um 3°C bis 500C verringert. 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 der Figur gezeigt wird das schwere Erdöl 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 7 gesammelt und
dort auf eine Temperatur von 300 bis 3500C abgekühlt,
um das thermische Cracken zu beenden. Die in dem Pech-Kühltank 7 gesammelte pechartige Masse wird
hi 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, kon-
twuierljch durch die jeweiligen Böden eingeblasen, um
die zinn Cracken und zum Destillieren der bei der
Crackreaktion gebildeten öle erforderliche Wärme zuzufahren.
Die Arbeitsbedingungen in den einzelnen Reaktionsgefäßen 4, 5 und 6 sind im allgemeinen so, daß die
Temperatur 350 bis 4500C, der Druck zwischen 0,4 bar
und 157 bar bei einer Verweitoeit von 1 bis 10 Stunden
beträgt Vorzugsweise wird in einem Temperaturbereich von 380 bis 440° C bei einem Druck von 0,98 bar bis
2^4 bar 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
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 450 bis 520° C und die Temperatur des Heizgases, das in die Reaktionsgefäfe eingeblasen
wird, in einem Bereich von 400 bis 2000° C entsprechend einstellt
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 fraktionier* und in
gecracktes Gas und gecracktes Ol 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
niedriger als die des ersten Reaktionsgefäßes sein muß. Analog muß auch die Innentemperatur
des dritten Keaktionsgefäßes niedriger als die des zweiten Reaktionsgefäßes sein.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren werden pechartige Produkte mit hohem Aromatengehalt und
von guter Qualität erhalten, wobei gleichzeitig die Destillate in ausgezeichneter Qualität anfallen. Verfahrensmäßtg
bietet das erfindungsgomäße 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
Normalbediiigungen durchgeführt werden und ist leicht
kontrollierbar.
Unter Verwendung einer Anlage mit einem, zwei oder drei Reaktionsgefäßen wurde ein schweres Erdöl
auf die oben beschriebene Weise gecracki.
Als Einsatzöl diente ein Vakuumdestillat von Khafjiöl,
das mit einer Einsatzrate von 300 kg/Stunde und mit einer Austrittstemperatur von 4800C aus dem Röhrenerhitzer
eingesetzt wurde.
In der folgenden Tabelle sind die Arbeitsbedingungen sowie die Ausbeuten und die Eigenschaften der Endprodukte
angegeben.
| Arbeitsbedingungen | Anzahl | der Reaktions- | 3 |
| gefäße | 421 | ||
| 1 | 2 | ||
| Arbeitstemperatur des ersten | 412 | 415 | 397 |
| Reaktionsgefäßes in °C | |||
| Arbeitstemperatur des zweiten | — | 395 | 392 |
| Reaktionsgefäßes in °C | |||
| Arbeitstemperatur des dritten | — | — | |
| Reaktionsgefäßes in 0C | 3,4 | ||
| Ausbeute in Gew.% | 12,8 | ||
| gecracktes Gas | 3,5 | 3,3 | 53,5 |
| gecracktes Leichtöl | 11,7 | 12,1 | 30,3 |
| gecracktes Schweröl | 54,2 | 53,8 | |
| Pech | 30,6 | 30,8 | Ί74 |
| Eigenschaften des Pechs | 56,1 | ||
| Erweichungspunkt in °C | 169 | 173 | 76,0 |
| Kohlenstoffgehalt in Gew.% | 58,0 | 57,2 | |
| in Heptan unlösliche | 75,7 | 75,7 | 48,9 |
| Anteile in Gew.% | |||
| in Benzol unlösliche | 55,1 | 51,1 | 15,8 |
| Anteile in Gew.% | |||
| in Chinolin unlösliche | 25,3 | 18,4 | |
| Anteile in Gew.% | |||
Mit Erweichungspunkt ist in der obigen Tabelle die Temperatur angegeben, bei der bei Verwendung von 1 g
einer gegebenen Probe in einem Koka-Durchflußtestgerät
mit einer Düse von :i mm Durchmesser bei einer Erwärmung von 6°C/Min. unter einer Belastung von
10 kg/cm2 der im Testgerät absinkende Kolben in die Ruhelage gelangt.
Die Werte aus Tabelle I zeigen, daß die Pechanteile bei Verwendung nur eines Reaktionsgefäßes einen
größeren Anteil an in Chinolin unlöslichen Bestandteilen
als bei Verwendung von drei Reaktionsgefäßen enthielten, und bei Verwendung von zwei Reaktionsgefäßen ein mittlerer Wert erhalten wurde. Dies zeigt
deutlich, daß durch diii Verwendung von mehreren Reaktionsgefäßen in Reihe die Homogenität der
jeweiliger. Pechsorten verbessert ist
Bezüglich der Leistungsfähigkeit bei der Herstellung von Pe<:hsorten mit Erweichungspunkten über 160° C
kann ein Verfahren unter Verwendung von nur 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 kjntinuierlich ohne Schwierigkeiten
5 Tage gearbeitet werden konnte, da die Innentemperaturen des zweiten und dritten Reaktionsgefäöes entsprechend
abgesenkt wurden. Eine Inspektion der drei Reaktionsgefäße nach Durchführung des Verfahrens
ergab keine ungewöhnlichen Ergebnisse.
Claims (1)
1. Verfahren zum thermischen Cracken von
schwerem Erdöl durch Einleiten des auf 450 bis 5200C vorerhitzten, schwerer! Erdöls in ein aus zwei
oder mehreren Reaktionsgefäßen bestehendes Reaktorsystem, in dem das öl mit einem 400 bis
20000C beißen Gas, das nicht mit dem schweren
Erdöl reagiert, in Kontakt gebracht wird, dadurch
gekennzeichnet, daß man
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