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Verfahren und Vorrichtung zum Spalten von schweren Ölen. Vorliegende
Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung, um schwere Kohlenwasserstoffe
durch Erhitzung im Umlauf zu spalten und daraus leichtere Öle zu gewinnen.
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Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß ein Dauerbetrieb mit
befriedigender Ausbeute an Leichtöl aus unter Druck in Umlauf erhaltenem Schweröl
nur durchführbar ist, wenn man dafür sorgt, daß aus dem (51 der sich bei der Behandlung
abscheidende Kohlenstoff entfernt wird. Diese Erkenntnis wird gemäß der Erfindung
dadurch nutzbar gemacht, daß man das Öl bzw. die Oldämpfe aus der vorzugsweise stehend
angeordneten und mit Schabern zur Entfernung des an den Wänden der Blase sich absetzenden
Kohlenstoffs ausgerüsteten Blase in eine niedriger als die Blase temperierte Kammer
überführt, worin sich leichtere Dämpfe von schwererem flüssigen Öl scheiden, und
daß man dieses schwere Öl, bevor man es wieder zugleich mit frischen Öl in die Blase
eintreten läßt, um es erneut der Spaltungsbehandlung auszusetzen, einer Kohlenstoffabscheidung
vorzugsweise durch Absitzenlassen und Filtrieren unterwirft. Zur Erzielung günstiger
Betriebsergebnisse ist es praktisch erforderlich, den Kohlenstoffgehalt des zu behandelnden
Öls unter ein Prozent halten.
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Auf den beiliegenden Zeichnungen sind zwei Formen einer Apparatur
zur Durchführung der Erfindung veranschaulicht.
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Abb. i ist eine schematische Darstellung einer Gesamtanlage.
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Abb. 2 ist ein Grundriß eines Netzes im Kohlenstoffabscheider.
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Abb. 3 ist ein Schnitt durch einen Apparatteil.
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Abb. -4 ist eine schematische Darstellung einer einfachen Vorrichtung,
welche ebenfalls zur Durchführung des Verfahrens benutzt worden ist.
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Bei der in Abb. x dargestellten Anlage bezeichnet die Zahl 4 ein Rohr,
durch welches das Öl unter Druck zugeführt. wird, wobei die Zufuhr durch ein Ventil
6 geregelt werden kann. Das Rohr 4 ist durch eine Mehrzahl von Anschlußrohren, die
durch Ventile 8 gesteuert werden, mit einer Rohrschlange lo in der Wärmeaustauschkammer
12 verbunden. Durch Öffnung eines der Ventile 8 kann die Ausdehnung des Teiles der
Rohrschlange io, welcher mit kaltem Öl gespeist wird, geregelt werden. Die Rohrschlange
io erstreckt sich in die Wärmeaustauschkammer 14, in welcher sie eine Rohrschlange
16 bildet, welch letztere durch ein Verbindungsrohr 18 mit einer Kammer 2o zur Abscheidung
des Kohlenstoffes in Verbindung steht. Die Kammer 2o besitzt eine Isolierung 22
und wird von einem Sieb 24 durchsetzt, welches in eine untere und eine obere Abteilung
zerlegt wird. Das Drahtnetz a4 besitzt Verstärkungsrippen 25, wie aus Abb. 2 ersehen
werden kann. Ein Rohr26 mit Ventil 2 führt das Öl nach dem unteren Teil eirer Blase
3o, die in einem Ofen 3a angeordnet ist, der einen Verbrennungskanal 34 besitzt,
um dem Ofen Wärme zuzuführen. Unmittelbar gegenüber dem Kanal 34 ist die Blase 30
mit einem Prallkörper 36 versehen, um die Blase am Punkte des Eintritts der Heizgase
zu schützen. Das Innere des Ofens ist mit einer Mehrzahl von versetzt einander angeordneten
Prallkörpern 38 versehen. Die Blase ist mit einer senkrechten Welle 42 versehen,
die einen schraubenförmigen Kratzer 44 trägt und durch ein Kegelrad 46 angetrieben
wird, welches in Eingriff mit einem weiteren Kegelrad 48 steht, das seinen Antrieb
durch irgendeine Kraftquelle erhält.
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Die Decke i der Blase ist mit einem Rohr 50 zur Abführung von Öl und
Spaltprodukten in die @'Y'ärmeaustausch- und Abscheidekammer 14 versehen. Hier trennt
sich die Flüssigkeit von den Dämpfen und fällt zu Boden, wobei der Flüssigkeitsspiegel
in der Kammer ungefähr in derjenigen Höhe gehalten wird, welche durch die punktierte
Linie 52 angedeutet ist. Das abgeschiedene Öl verläßt die Kammer durch das Rohr
54 und tritt in den Kohlenstoffabscheider 2o über, in den es unterhalb des Siebes
24 eingeführt wird. Ein Teil des freien Kohlenstoffs, der in dem in den Behälter
ao eingeführten Öl enthalten ist, sinkt zu Boden, während ein anderer Teil durch
das Sieb 24 zurückgehalten wird, bevor das Öl durch das Rohr 26 nach der Blase zurückgeführt
wird, um dem Spaltprozeß neu unterworfen zu werden.
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Die Dämpfe, welche sich in der Kammer i4
abscheiden,
verlassen diese Kammer durch einen Auslaß 56 und gelangen durch das Rohr 58 nach
der Wärmeaustauschkammer 12. Die in dieser kondensierten Dämpfe werden in die obere
Abteilung des Kohlenstoffabscheiders 2o durch das mit einem Hahn versehene Rohr
6o zurückgeführt.
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Die für das Endprodukt gewünschten Dämpfe werden aus der Kammer i2
durch die mit einem Hahn versehene Leitung 62 durch den Kondensator hindurch nach
irgendeinem geeigneten Sammelbehälter 66 abgeführt.
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Auf diese Weise kann ein Endprodukt von beliebigem Verdampfungspunkt
im Sammelbehälter 66 erhalten werden, da der Verdampfungspunkt in der Kammer 12
geregelt werden kann.
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Der Boden des Kohlenstoffabscheiders 22 ist mit einem Ablaßrohr 68
mit Hahn 7o versehen; ebenso ist am Boden der Blase 3o ein Ablaßrohr 72 mit Hahn
74 vorgesehen.
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Sobald merkliche Mengen Kohlenstoff sich am Boden, sei es des Kohlenstoffabscheiders
oder der Blase, ängesammelt haben, wird der betreffende Hahn geöffnet und der Kohlenstoff
zusammen mit etwas Öl durch den im System herrschenden Druck ausgeblasen. Die Entfernung
des Kohlenstoffs kann auch kontinuierlich erfolgen. Das hierbei austretende
01 kann abgeschieden und wieder nach der Blase zugeführt werden, wenn man
das tun will.
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Die Entfernung des abgelagerten Kohlenstoffs vom 01 muß möglichst-
rasch nach der Ablagerung erfolgen, um die Spaltung einer gegebenen Ölmenge wirksam
durchzuführen, und das ist der Zweck des Kohlenstoffabscheiders im Rahmen der Erfindung.
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In Abb. 4 ist eine etwas abgeänderte Apparatform dargestellt, welche
ebenfalls zur Durchführung des Prozesses benutzt worden ist.
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Ein Reservoir 2 enthält Öl. Das 01 gelangt aus dem Reservoir
durch das Rohr 3 mit dem Hahn 5 nach einem Rohr 7, welches in einem Behälter g mündet,
der wärmeisoliert ist, wie auf der Zeichnung bei ii angedeutet ist. Der Behälter
g enthält ein Sieb 13, welches beispielsweise aus Drahtgewebe besteht und eine Ausscheidung
des größeren Teiles des während des Verfahrens gebildeten Kohlenstoffs bewirkt.
Das Öl wird durch das Rohr 7 unterhalb des Siebes 13 in den Behälter g eingeführt
und steigt nach oben durch die Maschen des Siebes durch und tritt durch ein Rohr
15 in die Blase ig ein. Die Blase ig ist mit einer senkrechten Welle 17 mit Antriebsscheibe
23 versehen, auf welcher eine Mehrzahl von Kratzern 21 sitzen; um den Kohlenstoff
von den Wänden der Blase abzuschaben. Die Blase sitzt im Raum eines Ofens 25 und
kann zum Schutz gegen direkte Berührung mit den durch den Kanal 29 eintretenden
Feuergagen von einem Mantel 27 umgeben sein. Die Ofengase verlassen den Ofenraum
durch den Auslaß 31.
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Aus der Blase ig treten die Dämpfe des gespaltenen Öls zusammen mit
flüssigem Öl und suspendiertem Kohlenstoff aufwärts durch das Rohr 33 nach dem Abscheider
35, wo das Öl und der suspendierte Kohlenstoff zu Boden fallen, um darauf durch
das Rohr 39
und durch das Rohr 7 in den Kohlenstoffabscheider g zu gelangen,
wo der Kohlenstoff teils zu Boden sinkt und nach Öffnung des Hahns 63 durch das
Rohr 61 mit dem Sumpf 65 abgeführt werden kann, teils durch das Sieb 13 entfernt
wird. Die über dem Flüssigkeitsniveau 37 stehenden Dämpfe des gespaltenen Öls und
kleine Mengen von Fixgasen strömen zusammen mit den Öltröpfchen, welche die Dämpfe
und Gase mit sich führen, nach aufwärts durch das schräg gestellte Rückflußrohr
41. Hier scheiden sich die Ölspritzer ab und kehren zusammen mit etwas kondensiertem
Dampf nach dem Abscheider 35 zurück. Die leichteren Dämpfe strömen zugleich mit
den fixen Gasen, welche sich darin befinden, durch das Rohr 39 ab, welches
mit einem Druckmesser 43 verbunden ist, und gelangen durch den Druckregulator 45
hindurch, durch das Rohr 47 nach einem Kondensator 49, aus dem das Kondensat in
den Sammelbehälter 51 fließt. Aus dem Kohlenstoffabscheider g strömt das Öl in die
Blase zurück. Auf diese Weise wird ein dauernder und ziemlich rascher Umlauf im
ganzen System erhalten. Zur Unterstützung der Umlaufbewegung kann eine Pumpe benutzt
werden.
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Das Rückflußrohr 41 ist mit einem Schwanenhalsrohr 53 verbunden, welches
an das obere Ende eines Ölstandsglases 35 angeschlossen ist, dessen unteres Ende
mit dem unteren Teil des Abscheiders 35 durch ein Rohr 57 verbunden ist. Der Rohrkrümmer
53 füllt sich mit fixen Gasen, und dadurch in Verbindung mit der Ausstrahlung -
des Anschlußrohres 57 wird eine hinreichend niedrige Temperatur im Ölstandsglas
55 gesichert, um ein Ze@ springen des Glases infolge starker Temperatursprünge zu
verhüten.
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In der Blase sich absetzender Kohlenstoff kann nach Öffnung des Hahnes
62 durch das Rohr 67 in den Sumpf 65 überführt werden.
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Der Druck im System soll stets auf etwa 5 bis io kg pro Quadratzentimeter
(6o bis no Pfund pro Quadratzoll) gehalten werden und die Arbeitstemperatur zwischen
35o° und q.50° C je nach der Art des zu behandelnden Öls. Die Erfahrung zeigt, daß
die meisten Öle die besten Resultate ergeben, wenn sie bei einem Druck in der Blase
zwischen 6 und 8 kg pro Quadratzentimeter (75 bis 95 Pfund pro Quadratzoll)
und bei einer Temperatur zwischen 385'
und 425° C in der Blase behandelt werden.
Zur
Kennzeichnung des Ergebnisses des Verfahrens mag angeführt werden, daß aus einem
Schweröl von etwa 0,87 spezifischem Gewicht, welches als Destillationsrückstand
bei der Mineralöldestillation verblieben war, durch Behandlung gemäß der Erfindung
bei Anwendung einer Spaltungstemperatur von 39o° und einem Druck von etwa sechs
Atmosphären etwa 62,5 Prozent Gaselin von etwa o,74 spezifischem Gewicht gewonnen
wurden. Der amerikanische Marktpreis für das gesamte Schweröl beträgt etwa i Dollar,
während der des Gasolins etwa 8 Dollar pro ioo Liter beträgt.