DE2811425C3 - Verfahren zum thermischen Cracken von Schweröl - Google Patents

Description

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man mit 2 bis 5 in Reihe geschalteten Reaktionsgefäßen arbeitet

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum thermischen Cracken von schwerem Erdöl gemäß Oberbegrilf 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 2000° C mit dem schweren Erdöl bei einer Temperatur von höchstens 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 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 44O⁰C 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 E/döls mit einer bestimmten Temperatur in die Reaktoren einzuführen, bevor das eigentliche Einleiten des auf eine hohe Temperatur von 450 bis 52O⁰C 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 Hauptanspruch 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 350° C sieden.

Als Kontaktgas für die schweren Erdöle im Reaktionsgefäß können 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, Argon 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 52O⁰C 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 von einer Gesamtverweilzcit 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 5O⁰C 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.

so 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 350° C abgekühlt, um das thermische Cracken zu beenden. Die in dem Pech-Kühltank 7 gesammelte pechartige Masse wird

b5 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-

tinuierlich 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 350 bis 450⁰C, der Druck zwischen 0,4 bar und 15,7 bar bei einer Verweilzeit von 1 bis 10 Stunden beträgt Vorzugsweise wird in einem Temperaturbereich von 380 bis 440° C bei einem Druck von 0,98 bar bis 2,94 bar unti 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 520⁰C und die Temperatur des Heizgases, das in die Reaktionsgefäße eingeblasen wird, in einem Bereich von 400 bis 2000⁰C 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 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 niedriger als die des ersten Reaktionsgefäßes sein muß. Analog muß auch die Innentemperatur des dritten Reaktionsgefäßes niedriger als die des zweiten Reaktionsgefäßes sein.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren werden pechartige Produkte mit hohem Aroinatengehalt 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 kontrollierbar.

Beispiel

Unter Verwendung einer Anlage mit einem, zwei oder drei Reaktionsgefäßen wurde ein schweres Erdöl auf die oben beschriebene Weise gecrackt.

Als Einsatzöl diente ein Vakuumdestillat von Khafjiöl, das mit einer Einsatzrate von 300 kg/Stunde und mit einer Austrittstemperatur von 48O⁰C aus dem Röhrenerhitzer eingesetzt wurde.

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

Tabelle 1

Arbeitsbedingungen

Anzahl der Reaktionsgefaße

1 2 3

Arbeitstemperatur des ersten
Reaktionsgefaßes in °C

Arbeitstemperatur des zweiten
Reaktionsgefaßes in ⁰C

Arbeitstemperatur des dritten
Reaktionsgefaßes in ⁰C

Ausbeute in Gew.%
gecracktes Gas
gecracktes Leichtöl
gecracktes Schweröl
Pech

Eigenschaften des Pechs
Erweichungspunkt in ⁰C
Kohlenstoffgehalt in Gew.%
in Heptan unlösliche
Anteile in Gew.%
in Benzol unlösliche
Anteile in Gew.%
in Chinolin unlösliche
Anteile in Gew.%

412	415	421
-	395	397
-	-	392
3,5	3,3	3,4
11,7	12,1	12,8
54,2	53,8	53,5
30,6	30,8	30,3
169	173	174
58,0	57,2	56,1
75,7	75,7	76,0
55,1	51,1	48,9
25,3	18,4	15,8

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 1 mm Durchmesser bei einer Ecwärmung von 6°C/Min. unter einer Belastung von 10 kg/cm² der im Testgerät absinkende Kolben in die Ruhelage gelangt.

Die Werte aus Tabelle 1 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 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 160⁰C kann ein Verfahren unter Verwendung von nur einem Reaktionsgefäß nicht langer 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 Reaktionsgefaßes entsprechend abgesenkt wurden. Eine Inspektion der drei Reaktionsgefäße nach Durchführung des Verfahrens ergr^ keine ungewöhnlichen Ergebnisse.

Hierzu I Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum thermischen Cracken von schwerem Erdöl durch Einleiten des auf 450 bis 520" C vorerhitzten, schweren Erdöls in ein aus zwei oder mehreren Reaktionsgefäßen bestehendes Reaktorsystem, in dem das öl mit einem 400 bis 2000⁰C heißen Gas, das nicht mit dem schweren Erdöl reagiert, in. Kontakt gebracht wird, d a durch gekennzeichnet, daß man

a) das schwere Erdöl durch mehrere in Reihe geschaltete Reaktionsgefäße führt und

b) die Innentemperatur dieser in Reihe geschalteten Reaktionsgefäße schrittweise jeweils um 3 bis 50° C absenkt