DE345477C - Verfahren und Vorrichtung zum Spalten von Kohlenwasserstoffen - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Spalten von Kohlenwasserstoffen

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DE345477C
DE345477C DE1918345477D DE345477DD DE345477C DE 345477 C DE345477 C DE 345477C DE 1918345477 D DE1918345477 D DE 1918345477D DE 345477D D DE345477D D DE 345477DD DE 345477 C DE345477 C DE 345477C
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G9/00Thermal non-catalytic cracking, in the absence of hydrogen, of hydrocarbon oils
    • C10G9/40Thermal non-catalytic cracking, in the absence of hydrogen, of hydrocarbon oils by indirect contact with preheated fluid other than hot combustion gases

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  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)

Description

  • Verfahren und Vorrichtung zum Spalten von Kohlenwasserstoffen. Für diese Anmeldung ist gemäß dem Unionsvertrage vom a. Juni 191I die Priorität auf Grund ' der Anmeldung in Großbritannien vom 13. März 19i7 beansprucht. Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Spalten von flüssigen Kohlenwasserstoffen, insbesondere kohlenwasserstoffhaltigen Mineralölen aller Art. Das Verfahren gehört zu derjenigen Art, bei der die Spaltung mit Hilfe eines geschmolzenen Erhitzungsmittels, z. B. eines geschmolzenen Metalls, erzielt wird.
  • Die Benutzung geschmolzener Erhitzungsmittel, z. B. gewisser geschmolzener Salze und Basen, wie geschmolzenes Ätzalkali, von geschmolzenen Metallen und Metallegierungen, beim Spalten flüssiger Kohlenwasserstofe ist bekannt. Es ist z. B. vorgeschlagen worden, die Kohlen-,vasserstoffe auf eine beträchtliche Strecke durch geschmolzenes Blei hindurchtreten zu lassen, um eine möglichst lange Berührung zwischen dem Blei und dem Kohlenwasserstoff zu erzielen. Ferner ist vorgeschlagen worden, den Kohlenwasserstoff ununterbrochen durch ein Schlangenrohr oder eine Reihe von Schlangenrohren zu leiten, die durch Eintatich#,n in ein Bad aus gesdhmolzenein Blei auf bleichförmiger Temperatur gehalten werden. Bei einer abgeänderten Ausführungsform dieses Verfahrens wird der in dem Schlangenrohr erhitzte Kohlenwasserstoff derart weiterbehandelt, daß er in unmittelbarer Berührung mit dem Blei verdampft wird, indem die Dämpfe auf dem Wege zur Kondensationsvorrichtung durch das Blei streichen. Umveränderte Köhlemvasserstoffe «erden dabei in das Reaktionsgefäß zurückgeleitet. Es hat sich nun ergeben, daß es bei diesen unmittelbaren Kontaktverfahren, auf die sich die Erfindung bezieht, nicht nötig ist, den Kohlenwasserstoff oder seine Dämpfe in jeder Behandlungsstufe lange mit dem Erhitzungsmittel in Berührung zu lassen.
  • Das Verfahren zum Spalten von KOhlem Wasserstoffen, insbesondere kohlenwasserstoffhaltigen Mineralölen aller Art, bei welchem der Kohlenwasserstoff oder seine Dämpfe ununterbrochen in ein geschmolzenes Kontaktmittel, z. B. geschmolzenes Blei, unterhalb der Oberfläche eingeführt werden, ist gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die Spaltung in einer Reihe von Stufen stattfindet, von denen jede nur eine kurze Dauer hat.
  • Es ist vorteilhaft, den Kohlenwasserstoff zwischen zwei aufeinanderfolgenden Behandlungsstufen etwas abzukühlen.
  • DieAuswahl der Kontaktmittel hängt außer von anderen Umständen von der erforderlichen Arbeitstemperatur ab. Wenn man bei mäßigen Temperaturen arbeitet, wie sie angewendet werden, wenn man flüchtige Kohlenwasserstoffe für Explosionsmotoren herstellen will, so benutzt man vorzugsweise ein Bad aus geschmolzenem Blei und leitet den Kohlenwasserstoff oder seine Dämpfe in das Bad in einem geeigneten Abstand unterhalb der Oherfläche ein. Das flüssige Kontaktmittel kommt also unmittelbar mit dem Kohlen- ' Wasserstoff in Berührung und dient nicht nur als Mittel zur äußeren Erhitzung des Kohlenwasserstoffes oder der Kontaktkammer.
  • Wenn der zu spaltende Kohlenwasserstoff teeiige Bestandteile o: dgl. enthält, die während der Spaltung nicht vollständig verdampft werden können, so kann er aus einem Hilfsgefäß destilliert und das Destillat oder der Dampf dann dein Spaltverfahren unterworfen werden.
  • Das Maß der Spaltung kann innerhalb gewisser Grenzen durch Veränderung der Tiefe beeinflußt werden, in der der Kohlenwasserstoff oder seine Dämpfe unterhalb der Oberfläche des flüssigen Kontaktmittels eingeleitet werden. Indessen hat es sich, wie schon bemerkt, ergeben, daß es weder zweckmäßig noch notwendig ist, in jedem Stadium des Verfahrens eine lange Berührung zwischen dein Kohlenwasserstoff und dem geschmolzenen Metall o. dgl. herbeizuführen. Versuche haben beispielsweise ergeben, daß, wenn das Zuführungsrohr für den Kohlenwasserstoff in das geschmolzene Blei etwa 37,5 cm eingetaucht wird, kein besseres Ergebnis erzielt wird, als wenn man es nur 7,5 cm eintaucht, und daß man bei Anwendung einer Reihe von Retorten, z. B. fünf, in deren jeder die Zuführungsrohre 7,5 cm eingetaucht sind, eine um 2o Prozent und mehr erhöhte Spaltung er-Zielt, obwohl die Gesamtlänge der Tauchungen in den fünf Retorten nur 37,5 cm beträgt, also ebensoviel wie bei der zuerst erwähnten einen Retorte. Ferner hat sich ergeben, daß man mit fünf hintereinander geschalteten Retorten bei einer Temperatur von 5oo° bessere Ergebnisse erhält als bei einer Temperatur von 700°. Wie bei dem bekannten Verfahren kann das gesamte Produkt oder ein Teil davon gewünschtenfalls einer erneuten Behandlung unterworfen werden.
  • Zur Ausführung des Verfahrens können Verrichtungen verschiedener Form benutzt werden. Eine einfache Form, die sich für das Arbeiten mit geschmolzenem Blei als Kontaktmittel bewährt hat, ist schematisch im senkrechten Schnitt in Abb. i der Zeichnung dargestellt. Sie besteht aus einem senkrechten gußeisernen Zylinder A von ungefähr 75 cm Höhe und 65 mm lichter Weite, der am unteren Ende geschlossen und am oberen Ende mit einem gasdichten Deckel A' und einem seitlichen Abflußrohr A= für die erzeugten Dämpfe von ungefähr 25 mm Durchmesser versehen ist. Durch den Deckel geht ein in senkrechter Richtung einstellbares Öleinführungsrohr .8, 13 mm im Durchmesser, das in den Zylinder abwärts reicht und mit dem unteren Ende in eine gewisse Menge (i o bis 15 kg) von geschmolzenem Blei E taucht, mit dem der Zylinder teilweise gefüllt ist. Der ixntere Teil des Zylinders wird in einen Ofen eingesetzt, der in der Zeichnung nicht dargestellt ist, und mit Gas, Öl oder festem Brennstoff geheizt. Das Öl wird durch das Einlaßrohr mittels einer Pumpe eingeführt oder es läuft aus einem in genügender Höhe aufgestellten Vorratsbehälter. Das Einlaßrohr ist mit einem Speiseventil und am besten einem Rückschlagventil versehen, um das Entweichen von Dämpfen zu verhindern. Ein Sicherheitsventil oder Manometer schützt gegen unzulässige Drucksteigerung im Falle einer zufälligen Verstopfung. Der Apparat wird vorzugsweise mit einem Pyrometer ausgestattet, dessen Thermoelement in das Blei taucht. Es wurde gefunden, daß, wenn man beispielsweise Kerosin vom spezifischen. Gewicht 0,803 in dieser Vorrichtung. mit geschmolzenem Blei bei einer Temperatur von ungefähr 700° behandelt, während das Öleinlaßrohr ungefähr io cm tief in das Blei eintaucht, das.einmal behandelte Erzeugnis ungefähr ao Prozent eines leichten Öles vom spezifischen Gewicht 0,757 liefert, das bei 16o° und darunter siedet, wobei keine Bildung kohliger Ablageri,rgen im Blei zu bemerken ist.
  • Es können zwei oder mehr solche zylindrische Vorrichtungen hintereinander geschaltet werden, wobei man Dephlegmatoren dazwischen schalten kann, um die wiederholte Behandlung des Kohlenwasserstoffs zu erleichtern. Die Abmessungen können je nach der beabsichtigten Arbeitsgeschwindigkeit abgestuft werden. Bei Vorrichtungen im größeren Maßstabe können die Zylinder verhältnismäßig breiter gemacht und mit zwei oder mehr Öleinlässen versehen werden.
  • Wenn höhere Temperaturen angewendet werden sollen als diejenigen, bei denen man noch vorteilhaft Blei benutzen kann, so können Metalle oder Legierungen von höherem Schmelzpunkt als Blei als Kontaktmittel benutzt und die Vorrichtungen können aus feuerfestere Ton oder anderem haltbaren Stoff hergestellt werden.
  • Eine andere Form der Vorrichtung besteht .aus einem mit Deckel versehenen wagerechten Kasten, der in einen Ofen eingesetzt wird und eine gewisse Menge geschmolzenes Blei enthält. Der Kasten ist mit einem Öleinlaß- und Dampfauslaßrohr versehen und im Innern durch senkrechte Scheidewände unterteilt, die se angeordnet sind, daß die Kohlenwasserstoffdämpfe gezwungen werden, abwechselnd über die Seitenwände weg oder unter ihnen durchzufließen, so daß sie in jedem zweiten Abteil durch das geschmolzene Blei in Blasen aufsteigen. Um ein stetiges Fließen der Dämpfe zu sichern, können die Unterkanten der in Betracht kommenden Scheidewände gezähnt oder mit Löchern versehen sein, so daß sie dieDämpfe in einzelne kleinere Ströme zerteilen.
  • Eine bevorzugte Vorrichtung dieser Art ist schematisch in Abb. 2, 3 und .4 der Zeichnung dargestellt, und zwar ist: Abb.2 ein senkrechter Längsschnitt, Abb. 3 ein senkrechter Querschnitt und Abb. 4 ein Grundriß.
  • Der mit Deckel versehene wagerechte, kastenförmige Behälter F, der V-förmigen Querschnitt hat, ist mit einer gewissen Menge von geschmolzenem Blei E gefüllt. Das Öl wird unter Druck durch die Einlaßrohre K zugeführt, und die Dämpfe entweichen durch die Rohre I_. Der Behälter ist durch Querwände Gin eine Anzahl von Abteilungen zerlegt, von denen vier in der Zeichnung dargestellt sind. Diese Abteilungen sind ferner durch eine Reihe herabhängender Zwischenwände H geteilt, deren untere Enden gekrümmt sind und bis zu einer passenden Tiefe in das geschmolzene Blei eintauchen, wie in der Zeichnung dargestellt ist. Die von oben nach unten durchgehenden Scheidewände G enthalten im oberen Teil Durchlässe G1 für die Kohlenwasserstoffdämpfe. Diese werden durch diese Anordnung gezwungen, die Vorrichtung in der durch Pfeile angegebenen Richtung zu durchstreichen, so daß sie wiederholt der Wirkung des geschmolzenen Bleis ausgesetzt werden. Der V-förmige Querschnitt des Behälters ist besonders von Vorteil, wenn zwei oder mehr solcher Einheiten nebeneinander in einem Ofen angeordnet werden.
  • Die Abb.5 und 6 zeigen im senkrechten Schnitt und im Grundriß eine andere Ausfüh-. rungsform, bei der der wagerechte kastenförmige Behälter C, der vorzugsweise V-förmigen Querschnitt hat, mit einer Reihe senkrechter zylindrischer Kammern A ausgestattet ist, die am unteren Ende offen sind und durch den Deckel Cl fast bis auf den Boden des in dem Behälter enthaltenen geschmolzenen Bleies E tauchen. Jeder Zylinder ist oben mit einem Deckel Al abgeschlossen, und durch diesen gehen ein Öl- oder Dampfeinlaßrohr B, das abwärts in das geschmolzene Blei reicht, und ein Dampfauslaßrohr B1, das in das Einlaßrohr der nächsten Kammern übergeht. In dem Rohr B1 sind Stöpsel D zum Nachsehen angebracht. Die Menge des Bleis in dem Behälter, und die Tiefe, bis zu welcher die Zylinder A und die Einlaßrohre B in das Blei tauchen, müssen so bemessen sein, daß mit Sicherheit die Kohlenwasserstoffdämpfe der Reihe nach von einem Zylinder zum anderen durch die Verbindungsrohre B1 und schließlich .durch dasAbleitungsro'hrAZherausfließ-en, wie dies schematisch durch die Pfeile angegeben ist, daß sie aber nicht über die Unterkanten des einen oder des anderen Zylinders entweichen. Im Deckel des Behälters ist ein Füllstöpsel F vorgesehen. Um die Oxydation des Bleis zu verhindern, kann die Luft aus dem Behälter mit Hilfe eines reduzierenden oder indifferenten Gases oder Dampfes ausgetrieben werden, z. B. dadurch. daß man durch den Einlaß C= flüssige oder dampfförmige Köhlenwasserstoffe einführt und die Luft durch den Auslaß C-' verdrängt.
  • Abb. 7 und 8 zeigen im senkrechten Längs-und Querschnitt eine weitere Ausführungsform, bei der das geschmolzene Blei den bedeckten Behälter C vollständig anfüllt, und die senkrechten Zylinder A, die am oberen Ende durch Deckel Al geschlossen sind, durch clie Dampfrohre A2, As in Verbindung stehen und im Innern mit senkrechten Scheidewänden A' versehen sind, die nach unten ein kurzes Stück in das geschmolzene Blei hineinreichen. Die Zylinder A dagegen reichen fast bis auf den Grund des Bleis. Die Tiefe, bis zu welcher die Zylinder A und die Scheidewände A ' in das Blei tauchen, ist so zu wählen, daß die Kohlenwasserstoffdämpfe mit Sicherheit in der Richtung der Pfeile durch die Vorrichtung fließen. Die unteren Kanten der Scheidewände A5 können gezähnt sein, wie in Abb. 8 angegeben. Eine Kammer D, die in dem Deckel Cl gebildet ist und mit dem Innern des Behälters C zusammenhängt, bietet Raum für die Ausdehnung und das Zusammenziehen des geschmolzenen Bleis, wobei die Gefahr der Oxydation des Metalls auf ein ganz geringes Maß eingeschränkt ist. Ein Stöpsel Dl gestattet den Zugang zu der Kammer, wenn dies des Nachsehens oder der Füllung wegen notwendig ist.
  • Es ist klar, daß die in Abb. 5 und 6 dargestellte Vorrichtung so abgeändert werden kann, daß man an Stelle des darin benutzten Behälters einen solchen verwendet, der, wie in Abb. 7 und 8, vollkommen mit geschmolzenem Blei gefüllt ist.
  • Die Vorrichtungen müssen in jedem Fall frei von Verengungen, Ritzen oder langen, engen Kanälen sein, die durch kohlige Ablagerungen an den Stellen, wo hohe Temperaturen vorkommen, verstopft werden können.
  • Die folgenden Beispiele sollen das Wesen der Erfindung noch näher erläutern. Das darin zuerst erwähnte 01 ist ein außerordentlich schweres Öl, von dem es bekannt ist, daß es sich schwer mit befriedigendem Ergebnis spalten läßt.
  • Beispiel I.
  • Badarpuröl vom spezifischen Gewicht 0,945, das keine nachweisbaren Mengen von leichtem Kohlenwasserstoff enthält, wurde in vier hintereinander geschalteten. Spaltungskammern bei einer mittleren Temperatur von etwa 613' gespalten. Die Ausbeute betrug Prozent des angewendeten Öls an leichtem :Motorbenzin, dessen -.F-ntflamintingspunlct unterhalb minus 8' im geschlossenen Abel-Apparat liegt.
  • Beispiel II.
  • Ein von leichten Kohlenwasserstoffen freies Marineheizöl vom spezifischen Gewicht o,9od. wurde durch eine Reihe von fünf Kammern einschließlich des Verdampfers geleitet, wobei die mittlere Spaltungstemperatur etwa 56o° betrug. Es wurden etwa a8,79 Prozent Motorbenzin und über 40 Prozent bis 25o° siedender Kohlenwasserstoffe erhalten. In allen fünf hamrnern fand sich innen kein Kohien-Stoff, abgesehen von zu vernachlässigenden Mengen.
  • Die in beiden - Fällen erhaltenen leichten Kohlenwasserstoffe ließen sich leicht reinigen und zeigten nach Entfernung der stärker ungesättigten Bestandteile keine Neigung zum ltlebrig werden.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRÜCHE: r. Verfahren zum Spalten von Kohlenwasserstoffen, insbesondere kohlenwasserstoffhaltigen Mineralölen aller Art, bei welchem die Kohlenwasserstoffe oder deren Dämpfe ununterbrochen unterhalb der Oberfläche in ein geschmolzenes Kontaktmittel, z. B. geschmolzenes Blei, eingeleitet werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Spaltung in einerReihe von Stufen stattfindet, in deren jeder die unmittelbare Berührung zwischen dem Kohlenwasserstoff und dein Kontaktmittel nur kurze Zeit dauert. a. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch i, bei der das das flüssige Kontaktmittel enthaltende Gefäß mit einem Zuflußrohr für die Dämpfe versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Gefäß durch eine Anzahl von oben mit Durchlaßöffnungen versehenen Ouerwänden in eine Reihe von Zellen geteilt ist, in deren jeder eine weitere von oben her ein wenig in das flüssige Kontaktmittel eintauchende vorzugsweise an ihrem unteren Ende gekrümmte Trennungswand angeordnet ist. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das das flüssige Kontaktmittel enthaltende Gefäß durch eine Anzahl senkrechter, oben geschlossener, unten offener und oben durch Röhren verbundener Zylinder in eine Anzahl von Zellen geteilt ist, wobei in jedem Zylinder eine senkrechte Trennungswand von oben her eine kurze Strecke in das flüssige Kontaktmittel eintaucht oder das den oberen Teil jedes Zylinders mit dem nächsten verbindende Rohr innerhalb des letzteren Zylinders eine. kurze Strecke in das flüssige Kontaktmittel eintaucht.
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