DE4418614C1 - Process for the thermal treatment of hydrocarbon compounds - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum thermischen Behan deln, insbesondere zum Cracken, von Kohlenwasserstoff-Verbin dungen.The invention relates to a method for thermal treatment deln, especially for cracking, hydrocarbon compound fertilize.
Derartige Verfahren sind allgemein bekannt. Sie werden im allgemeinen in sehr großen verfahrenstechnischen Anlagen durchgeführt und sind für den Durchsatz großer Mengen eines zu bearbeitenden Mediums ausgelegt. Bei derartigen Verfahren tritt das grundsätzliche Problem der Verkokung der Anlage auf, insbesondere des Reaktors, in welchem das Verfahren durchgeführt wird. Dabei entstehen feste Kohlenstoff-Verbin dungen, die sich im Inneren des Reaktors absetzen, wodurch die Reaktorleistung und damit der Wirkungsgrad des Verfahrens reduziert wird.Such methods are generally known. You will be in general in very large process plants performed and are one for the throughput of large quantities designed for the medium to be processed. In such procedures the basic problem of coking the plant occurs on, in particular the reactor in which the process is carried out. This creates a solid carbon bond that settle inside the reactor, causing the reactor power and thus the efficiency of the process is reduced.
Bei bekannten Verfahren wird dem Problem der Verkokung Rech nung getragen durch eine aufwendige Regelung des Verfahrens- Prozesses und/oder durch eine häufige periodische Reinigung des Reaktors.In known methods, the problem of coking arises supported by a complex regulation of the procedural Process and / or by frequent periodic cleaning of the reactor.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum thermischen Behandeln, insbesondere zum Cracken, von Kohlen wasserstoff-Verbindungen zu schaffen, bei welchem die Gefahr der Verkokung deutlich herabgesetzt ist und welches auch in kleineren Anlagen auf wirtschaftliche Weise durchführbar ist.The object of the present invention is to provide a method for thermal treatment, especially for cracking, of coals to create hydrogen compounds at which risk the coking is significantly reduced and which also in smaller plants can be carried out economically.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum thermischen Behandeln, insbesondere zum Cracken, von Kohlenwasserstoff- Verbindungen mit den folgenden Schritten: Zuführen eines Koh lenwasserstoff-Verbindungen enthaltenden Mediums in einen Reaktor, Erhitzen des Mediums während des Durchlaufs durch den Reaktor in einer Reaktionszone, Abführen der entstehenden gasförmigen Produkte aus dem Reaktor und Weiterleitung zur Weiterbehandlung, Abführen des verbleibenden, flüssige und feste Produkte aufweisenden Restmediums aus dem Reaktor, Rei nigen des aus dem Reaktor abgeführten Restmediums, wobei das aus dem Reaktor abgeführte Restmedium zum Reinigen durch eine Filteranordnung geführt wird, in der die festen Produkte aus dem Restmedium entfernt werden, und Rückführen des gereinig ten Restmediums in den Reaktor.This object is achieved by a thermal method Treating, especially cracking, hydrocarbon Connections with the following steps: feeding a Koh Medium containing hydrogen hydrogen compounds in one Reactor, heating the medium during the run through the reactor in a reaction zone, removing the resulting gaseous products from the reactor and forwarding to Further treatment, removal of the remaining, liquid and solid products containing residual medium from the reactor, Rei nigen of the residual medium discharged from the reactor, which residual medium discharged from the reactor for cleaning by a Filter arrangement is performed in which the solid products the remaining medium are removed, and return of the cleaned residual medium into the reactor.
Bei diesem Verfahren durchläuft das nach der Behandlung im Reaktor verbliebene Restmedium einen Kreislauf, in welchem es zunächst durch ein Filter geführt wird, wo die festen Be standteile aus dem Restmedium entfernt werden, und bei dem die nach der Filtration übrig gebliebenen flüssigen Produkte des Restmediums nochmals die Schritte des gesamten Verfahrens durchlaufen. Hierbei wird nicht nur durch wiederholte Behandlung die gewünschte Ausbeute an gasförmigen Produkten verbessert, sondern darüber hinaus werden durch das Umpumpen im Reinigungs- und Rückführkreislauf die im Restmedium ent haltenen festen Produkte bis zur Abscheidung im Filter in der Schwebe gehalten, so daß sie sich nicht im Reaktor oder im Umwälzkreislauf unerwünscht absetzen können.In this procedure, this is done after the treatment in the Residual medium remaining in a circuit in which it is first passed through a filter where the fixed loading components are removed from the residual medium, and in the the liquid products left over after filtration of the residual medium again the steps of the entire process run through. This is not just repeated Treatment the desired yield of gaseous products improved, but also by pumping around in the cleaning and return circuit ent in the residual medium holding solid products until separation in the filter in the Suspended so that they are not in the reactor or in Unwanted circulation circuit can settle.
Vorteilhaft ist dabei, wenn das Medium vor oder während des Zuführens vorgewärmt wird, da dadurch eine schnellere Erhit zung im Reaktor erfolgen kann und so der Durchlauf durch den Reaktor beschleunigt wird. Außerdem wird das Medium durch Erwärmung dünnflüssiger, so daß es sich leichter befördern läßt.It is advantageous if the medium before or during the Feeding is preheated, as this results in faster heating tion in the reactor and so the passage through the Reactor is accelerated. In addition, the medium is through Heating less viscous so that it is easier to carry leaves.
Besonders wirtschaftlich arbeitet das Verfahren dann, wenn die Vorwärmung durch Wärmeabgabe der aus dem Reaktor abge führten gasförmigen Produkte erfolgt.The process works particularly economically when the preheating by emitting heat from the reactor led gaseous products.
Eine hohe Betriebssicherheit und ein Langzeit-Betrieb werden dadurch ermöglicht, daß das Filter, vorzugsweise durch konti nuierlichen Austrag der abgeschiedenen Produkte, gereinigt wird.High operational reliability and long-term operation thereby allowing the filter, preferably by continuous Nuclear discharge of the separated products, cleaned becomes.
Eine wirkungsvolle Behandlung der Kohlenwasserstoff-Verbin dungen erfolgt dann, wenn die Temperatur zur Behandlung des Mediums im Reaktor zwischen 400°C und 550°C, vorzugsweise jedoch 470°C, beträgt. An effective treatment for the hydrocarbon compound This occurs when the temperature for treating the Medium in the reactor between 400 ° C and 550 ° C, preferably however, is 470 ° C.
Eine Beschleunigung des Verfahrens wird außerdem dadurch er zielt, daß die Behandlung des Mediums im Reaktor unter Über druck erfolgt.This also accelerates the process aims to treat the medium in the reactor under excess printing takes place.
Bei einer bevorzugten Variante des Verfahrens beträgt der Druck zur Behandlung des Mediums im Reaktor zwischen 1 bar und 30 bar, vorzugsweise 14 bar bis 16 bar und insbesondere 15 bar, Überdruck.In a preferred variant of the method, the Pressure to treat the medium in the reactor between 1 bar and 30 bar, preferably 14 bar to 16 bar and in particular 15 bar, overpressure.
Die Betriebssicherheit und der Wirkungsgrad des Verfahrens werden weiterhin dadurch erhöht, daß vor dem Zuführen des Mediums in den Reaktor eine Vorbehandlung des Mediums, insbe sondere eine Vorfiltration, erfolgt.The operational safety and the efficiency of the process are further increased by the fact that before the Medium in the reactor pretreatment of the medium, esp special pre-filtration takes place.
Außerdem kann das Verfahren dadurch verbessert werden, daß in einer Vorbehandlungsstufe das vorzugsweise vorfiltrierte Me dium unter Druck erhitzt wird, vorzugsweise auf 120°C bei 4 bar Überdruck, und anschließend auf Umgebungsdruck ent spannt wird. Dadurch werden Wasser sowie leicht flüchtige Bestandteile aus dem Medium entfernt, bevor dieses dem Reak tor zugeführt wird. Überdies können auch andere Vorbehand lungsstufen, beispielsweise zur Entfernung von Additiven, vorgesehen sein.In addition, the method can be improved in that a pre-treatment stage, the preferably prefiltered Me dium is heated under pressure, preferably to 120 ° C. 4 bar overpressure and then to ambient pressure is stretched. This will make water as well as volatile Remove constituents from the medium before the reac gate is fed. In addition, other pretreatments can also be used stages, for example to remove additives, be provided.
Es hat sich außerdem als günstig erwiesen, wenn der Überdruck des Mediums nach der Vorbehandlung vor dem Zuführen des Medi ums in den Reaktor erzeugt wird.It has also proven beneficial if the overpressure of the medium after the pretreatment before feeding the medium um is generated in the reactor.
Eine besonders wirksame und wirtschaftliche Weiterbildung des Verfahrens wird dadurch erzielt, daß dem zu behandelnden Me dium Zuschlagstoffe zugeführt werden, die während der Behandlung im Reaktor Wasserstoff freigeben. Hierdurch wird die Neigung zur Koksbildung verringert und gleichzeitig die Ausbeute an gewünschten gasförmigen Kohlenwasserstoff-Verbin dungen erhöht.A particularly effective and economical further education of the The method is achieved in that the Me to be treated dium aggregates are added, which during the Release treatment in the reactor hydrogen. This will the tendency to form coke is reduced and at the same time the Yield of the desired gaseous hydrocarbon compound increases.
Besonders wirkungsvoll ist diese Weiterbildung des Verfahrens dann, wenn die Zuschlagstoffe unmittelbar vor oder in der Reaktionszone des Reaktors dem zu behandelnden Medium zuge führt werden.This further development of the method is particularly effective then when the aggregates immediately before or in the Reaction zone of the reactor to the medium to be treated leads.
Besonders wirtschaftlich und umweltfreundlich ist das Verfah ren dann, wenn als Zuschlagstoff ein Abfallstoff, insbesonde re Klärschlamm, verwendet wird. Alternativ dazu kann als Ab fallstoff auch Aluminiumhydroxid verwendet werden, was in großen Mengen beim Eloxieren von Aluminium anfällt. Auch kann beispielsweise ein Gemisch aus Klärschlamm und Aluminium hydroxid als Zuschlagsstoff verwendet werden. Durch eine Re gelung der Mischung der Zuschlagstoffe mittels beispielsweise eines regelbaren Mischkopfes kann ein vorteilhafter Einfluß auf den Ablauf des Verfahrens ausgeübt werden.The process is particularly economical and environmentally friendly if a waste material is used as an additive, in particular re sewage sludge, is used. Alternatively, as Ab aluminum hydroxide can be used, which in large quantities of aluminum are anodized. Can too for example a mixture of sewage sludge and aluminum hydroxide can be used as an additive. By a re gelation of the mixture of additives using, for example an adjustable mixing head can be a beneficial influence be exercised on the course of the procedure.
Besonders gleichmäßig läuft das Verfahren dann ab, wenn das Niveau des flüssigen Mediums im Reaktor durch Regelung kon stant gehalten wird. Ebenso kann das Verfahren dadurch gleichmäßiger ablaufen, daß der Überdruck im Reaktor durch Regelung konstant gehalten wird.The process runs particularly smoothly when that Level of the liquid medium in the reactor by regulating con is kept constant. The method can also do this run more evenly that the excess pressure in the reactor through Regulation is kept constant.
Wird die Verweilzeit des Mediums im Reaktor, vorzugsweise durch Regelung des Volumenstroms des Mediums, geregelt, so kann ein gleichmäßiger Verfahrensablauf und damit eine gleichmäßige, effektive Ausbeute an gasförmigen Produkten erhalten werden.The residence time of the medium in the reactor is preferred by regulating the volume flow of the medium, regulated can be an even process and thus a uniform, effective yield of gaseous products be preserved.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zum thermi schen Behandeln, insbesondere zum Cracken, von Kohlenwasser stoff-Verbindungen, insbesondere zur Durchführung des Verfah rens nach der Erfindung, mit einem eine Heizung aufweisenden Reaktor zur Behandlung von Kohlenwasserstoff-Verbindungen in einer Reaktionszone des Reaktors, einer Zuführpumpe für das zu behandelnde Medium, die über Zuführ-Fluidleitungen ein gangsseitig mit einem Vorratsbehälter für das zu behandelnde Medium und ausgangsseitig mit einer Zuflußkammer des Reaktors in Fluidverbindung steht, und einer an eine Abflußöffnung der Abflußkammer des Reaktors angeschlossenen Gas-Abflußleitung zum Abführen der entstehenden gasförmigen Produkte.The invention further relates to a device for thermi treatment, especially for cracking, of hydrocarbon Substance connections, especially for carrying out the procedure rens according to the invention, with a heating Reactor for the treatment of hydrocarbon compounds in a reaction zone of the reactor, a feed pump for the medium to be treated, which via supply fluid lines on the aisle side with a storage container for the item to be treated Medium and on the outlet side with an inflow chamber of the reactor is in fluid communication, and one to a drain opening of the Drain chamber of the reactor connected gas drain line for removing the resulting gaseous products.
Ebenso wie das erfindungsgemäße Verfahren sind auch derartige Vorrichtungen zum thermischen Behandeln von Kohlenwasser stoff-Verbindungen bekannt. Auch diesen Vorrichtungen lastet der Nachteil an, daß sie leicht verkoken, wie bereits ein gangs in Verbindung mit dem Verfahren ausgeführt worden ist.Like the method according to the invention, there are also such Devices for the thermal treatment of hydrocarbon known compounds. These devices are also burdensome the disadvantage of that they easily coke, like already one has been carried out in connection with the method.
Es ist daher auch eine Aufgabe der Erfindung, eine derartige Vorrichtung so auszubilden, daß die Gefahr der Verkokung der Vorrichtung wesentlich reduziert wird.It is therefore also an object of the invention, such Train the device so that the risk of coking the Device is significantly reduced.
Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß die Abflußkammer des Reaktors in ihrem unteren Bereich eine weitere Abflußöffnung aufweist, die in Fluidverbindung mit einem eine Filterein richtung aufweisenden Reinigungskreislauf steht. This problem is solved in that the drain chamber of the Reactor in its lower area a further drain opening which is in fluid communication with a filter directional cleaning cycle.
Der Reinigungskreislauf weist bevorzugt auch eine Umwälzpumpe auf, wobei die Abflußöffnung des Reaktors in Fluidverbindung mit der Eingangsseite der Umwälzpumpe steht, wobei die Um wälzpumpe ausgangsseitig in Fluidverbindung mit dem Eingang der Filtereinrichtung steht und wobei die Filtereinrichtung ausgangsseitig in Fluidverbindung mit der Zuflußkammer des Reaktors steht.The cleaning circuit preferably also has a circulation pump on, the outlet opening of the reactor in fluid communication stands with the input side of the circulation pump, the Um roller pump on the outlet side in fluid connection with the inlet stands of the filter device and wherein the filter device on the output side in fluid communication with the inflow chamber of the Reactor stands.
Durch das Umwälzen des aus der weiteren Abflußöffnung abge leiteten flüssige und feste Bestandteile aufweisenden Restme diums in dem die Filtereinrichtung aufweisenden Reinigungs kreislauf werden die festen Bestandteile des Restmediums nicht nur in der Filtereinrichtung aus dem Restmedium ent fernt, sondern bis zum Erreichen des Filtermediums auch im Schwebezustand gehalten, wodurch ein Sedimentieren der festen Bestandteile an unerwünschten Stellen des Reaktors im wesent lichen ausgeschlossen wird. Die Rückführung des gereinigten Restmediums in die Zuflußkammer des Reaktors führt das gefil terte Restmedium dem noch nicht im Reaktor behandelten Rohme dium zu, so daß dieser Teil des Restmediums den Reaktor ein zweites Mal durchläuft, wodurch die Ausbeute an gasförmigen Produkten und folglich an nachfolgend abgeschiedenen ge wünschten Destillaten verbessert ist.By circulating the abge from the further drain opening conducted residual liquid and solid components diums in the cleaning device having the filter device circulation become the solid components of the residual medium ent not only in the filter device from the residual medium remotely, but also until the filter medium is reached Suspended state, causing sedimentation of the solid Substantial components in undesirable places of the reactor is excluded. The return of the cleaned The residual medium leads into the inflow chamber of the reactor residual medium to the raw material not yet treated in the reactor dium too, so that this part of the residual medium enters the reactor passes through a second time, increasing the yield of gaseous Products and consequently on subsequently separated ge desired distillates is improved.
Vorzugsweise weist die Filtereinrichtung einer derartigen Vorrichtung eine Filterreinigungsvorrichtung auf, die vor zugsweise kontinuierlich arbeitet. Dadurch kann der Betrieb der Vorrichtung ohne bzw. ohne wesentliche Unterbrechung fortgeführt werden. The filter device preferably has such a device Device a filter cleaning device, the front preferably works continuously. This allows the operation the device without or without substantial interruption to be continued.
Ist in der Gas-Abflußleitung ein Überdruck-Regelventil vorge sehen, so kann einerseits der Überdruck im Reaktor geregelt werden und andererseits der Verfahrensprozeß im Reaktor durch Ablassen des Drucks mittels des Überdruck-Regelventils zum Stoppen gebracht werden.An overpressure control valve is featured in the gas drain line see, on the one hand, the overpressure in the reactor can be regulated and on the other hand the process in the reactor Release the pressure using the overpressure control valve for Stopping to be brought.
Zur besseren Energieausnutzung ist in einer vorteilhaften Ausbildung der Vorrichtung ein Wärmetauscher vorgesehen, der einerseits an die Gas-Abflußleitung angeschlossen ist und vom heißen abgeführten Gas durchströmt wird, und der andererseits zwischen zwei Zuführ-Fluidleitungen vorgesehen ist und von dem aus dem Vorratsbehälter zum Reaktor beförderten Medium durchströmt wird.For better energy use is in an advantageous Training of the device provided a heat exchanger on the one hand is connected to the gas drain line and from hot discharged gas is flowed through, and the other is provided between two supply fluid lines and from the medium transported from the reservoir to the reactor is flowed through.
Ist in die Zuführleitung zwischen den Wärmetauscher und den Reaktor ein vorzugsweise elektrisch betriebener Vorerhitzer eingesetzt, so kann die erforderliche Aufheizung des im Reak tor zu behandelnden Mediums größtenteils bereits vor Errei chen des Reaktors erfolgen, so daß im Reaktor nur noch die Wärmeenergie zuzuführen ist, die für den eigentlichen Behand lungs- oder Crack-Prozeß erforderlich ist. Dadurch wird die Durchlaufzeit im Reaktor herabgesetzt und der Reaktor kann kompakter aufgebaut werden.Is in the supply line between the heat exchanger and the Reactor a preferably electrically operated preheater used, the required heating of the in the Reak Most of the medium to be treated already before reaching Chen the reactor take place, so that only the Heat energy is to be supplied for the actual treatment tion or cracking process is required. This will make the Throughput time in the reactor is reduced and the reactor can be made more compact.
Vorteilhaft ist auch, wenn die Zuführpumpe für das Medium eine Druckpumpe ist, da dadurch die Erzeugung des gewünschten Drucks auf einfache Weise erfolgen kann.It is also advantageous if the feed pump for the medium is a pressure pump, because it creates the desired Print can be done in a simple manner.
Ist in der Zuführleitung eine Vorbehandlungseinheit vorgese hen, die einen Erhitzer und eine nachgeschaltete Expansions vorrichtung aufweist, so lassen sich auf einfache und wirkungsvolle Weise Wasser und leicht siedende Stoffe vor der Behandlung im Reaktor aus dem Medium entfernen.A pretreatment unit is pre-arranged in the feed line hen, the one heater and a downstream expansion has device, so can be simple and effective way water and low-boiling substances before Remove treatment in the reactor from the medium.
Ist zwischen dem Zuführbehälter für das Medium und der Zu führpumpe eine Filtereinrichtung vorgesehen, so werden uner wünschte Feststoffe bzw. Schwebstoffe bereits vor der Behand lung im Reaktor aus dem Medium entfernt, was insbesondere bei der Behandlung von Altöl vorteilhaft ist.Is between the feed container for the medium and the Zu Leading pump provided a filter device, so are un desired solids or suspended solids before treatment tion in the reactor removed from the medium, which is particularly the case the treatment of waste oil is beneficial.
Weist die Filtereinrichtung zumindest zwei parallel geschal tete, umschaltbare Filteranordnungen auf, so wird ein konti nuierlicher Betrieb der Vorrichtung ermöglicht, da das Medium beim Reinigen oder Auswechseln einer Filteranordnung durch die jeweils andere Filteranordnung geleitet wird.The filter device has at least two shells in parallel If switchable filter arrangements were found, a conti Nuclear operation of the device allows because of the medium when cleaning or replacing a filter arrangement the other filter arrangement is directed.
Vorteilhaft ist auch, wenn zumindest eine Zuführeinheit für einen Wasserstoff abgebenden Zuschlagstoff vorgesehen ist, die einen Vorratsbehälter für den Zuschlagstoff, eine Pumpe und vorzugsweise eine Filtereinrichtung aufweist und über eine Fluidverbindung an den Reaktor angeschlossen ist. Hier durch kann der Wirkungsgrad der Vorrichtung verbessert wer den, wobei eine weitere Verbesserung dann möglich ist, wenn die Fluidverbindung für den Zuschlagstoff in einem Abschnitt des Reaktors mündet, der unmittelbar vor oder in der Reakti onszone liegt.It is also advantageous if at least one feed unit for a hydrogen-emitting additive is provided, the one reservoir for the aggregate, a pump and preferably has a filter device and over a fluid connection is connected to the reactor. Here by who can improve the efficiency of the device the, whereby a further improvement is possible if the fluid connection for the aggregate in one section of the reactor that opens immediately before or in the reactor onszone.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Beispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; In dieser zeigt: The invention is described below using an example Explained in more detail with reference to the drawing; In this shows:
Fig. 1 einen schematischen Aufbau eines zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung einsetzbaren Reak tors zur Behandlung von Kohlenwasserstoff-Verbindun gen und Fig. 1 shows a schematic structure of a reac tor usable for performing the method according to the invention for the treatment of hydrocarbon compounds and
Fig. 2 ein Verfahrensschema einer den in Fig. 1 gezeigten Reaktor aufweisenden Vorrichtung zum thermischen Behandeln von Kohlenwasserstoff-Verbindungen, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitet. Fig. 2 is a process diagram of a device having the reactor shown in Fig. 1 for the thermal treatment of hydrocarbon compounds, which operates according to the inventive method.
In Fig. 1 ist ein Reaktor 100 zur Behandlung von Kohlenwas serstoff-Verbindungen nach dem Verfahren und für die Vorrich tung gemäß der Erfindung gezeigt. Ein derartiger Reaktor ist in der am selben Tag eingereichten parallelen deutschen Patentanmeldung P 44 18 597.9 (Unser Aktenzeichen S 1010) des selben Anmelders detailliert beschrieben; deren Inhalt wird hiermit ausdrücklich zum Offenbarungsgehalt der vorliegenden Anmeldung gemacht.In Fig. 1, a reactor 100 for the treatment of hydrocarbon compounds by the method and for the device according to the invention is shown. Such a reactor is described in detail in the parallel German patent application P 44 18 597.9 (our file number S 1010) filed by the same applicant on the same day; the content of which is hereby expressly made the disclosure content of the present application.
Dieser Reaktor ist zum thermischen Cracken von Kohlenwasser stoff-Verbindungen ausgelegt. In einem oberen Gehäusekopf 11, der vorzugsweise einen im Grundriß kreisförmigen Querschnitt aufweist, ist eine ringförmige Zuflußkammer 12 mit einer die Wand des Gehäusekopfes 11 durchdringenden Zuflußöffnung 10 vorgesehen. Der Außendurchmesser der ringförmigen Zuflußkam mer 12 entspricht dabei im wesentlichen dem Außendurchmesser des oberen Gehäusekopfes 11.This reactor is designed for the thermal cracking of hydrocarbon compounds. In an upper housing head 11 , which preferably has a circular cross section in plan, an annular inflow chamber 12 is provided with an inflow opening 10 penetrating the wall of the housing head 11 . The outer diameter of the annular Zuflußkam mer 12 corresponds essentially to the outer diameter of the upper housing head 11th
Unterhalb und innerhalb der ringförmigen Zuflußkammer 12 ist im Gehäusekopf 11 eine Abflußkammer 16 vorgesehen. Die Ab flußkammer 16 besitzt eine Abflußöffnung 14 für die beim Crack-Prozeß entstehende Gasphase. Die Abflußöffnung 14 ist im oberen Zentralbereich der Abflußkammer 16, welcher radial innerhalb der ringförmigen Zuflußkammer 12 liegt, vorgesehen und durchdringt die Wand des oberen Gehäusekopfes 11. Eine weitere Abflußöffnung 15 für die verbleibende flüssige Phase ist im zentralen Bodenbereich der Abflußkammer 16, der ersten Abflußöffnung 14 gegenübergelegen, angeordnet. Auch die wei tere Abflußöffnung 15 durchdringt die Wand des oberen Gehäu sekopfes 11.A drain chamber 16 is provided in the housing head 11 below and within the annular inflow chamber 12 . From the flow chamber 16 has a drain opening 14 for the gas phase resulting from the cracking process. The drain opening 14 is provided in the upper central region of the drain chamber 16 , which lies radially inside the annular inflow chamber 12 , and penetrates the wall of the upper housing head 11 . Another drain opening 15 for the remaining liquid phase is arranged in the central bottom region of the drain chamber 16 , opposite the first drain opening 14 . The Wei tere drain opening 15 penetrates the wall of the upper housing sekopfes 11th
Zur Vereinfachung der Montage besteht der obere Gehäusekopf 11 aus einer unteren Bodenwanne 11′ und einem oberen Deckel 11′′. Die Bodenwanne 11′ und der Deckel 11′′ sind über durch strichpunktierte Linien angedeutete Flanschverbindungen ab dichtend miteinander verbunden. Dabei ist die Zuflußkammer 12 im oberen Deckel 11′′ vorgesehen.To simplify assembly, the upper housing head 11 consists of a lower floor pan 11 'and an upper cover 11 ''. The floor pan 11 'and the lid 11 ''are connected to each other in a sealed manner via flange connections indicated by dash-dotted lines. The inflow chamber 12 is provided in the upper cover 11 ''.
Die untere Bodenwanne 11′ ist in ihrem Bodenbereich mit Auf nahmeflanschen 13, 13′ zur Aufnahme von Reaktionseinheiten 18, 18′ versehen.The lower floor pan 11 'is provided in its bottom area with receiving flanges 13 , 13 ' for receiving reaction units 18 , 18 '.
Die Reaktionseinheiten 18, 18′ sind in die Aufnahmeflansche 13, 13′ von unten eingesetzt und am Gehäusekopf 11 befestigt, so daß die Reaktionseinheiten 18, 18′ vom Gehäusekopf 11 her abhängen.The reaction units 18 , 18 'are inserted into the receiving flanges 13 , 13 ' from below and attached to the housing head 11 , so that the reaction units 18 , 18 'depend on the housing head 11 .
Jede Reaktionseinheit 18, 18′ weist einen ersten, inneren rohrförmigen Abschnitt 20 auf, dessen erstes Ende 22 in die Zuflußkammer 12 hineinragt und auf diese Weise damit in Fluidverbindung steht. Das erste Ende 22 des ersten rohrför migen Abschnitts 20 ist dabei innerhalb der Zuflußkammer 12 an einem Ort gelegen, der oberhalb des tiefsten Punktes der Zuflußkammer und zumindest geringfügig oberhalb der Zufluß öffnung 10 liegt.Each reaction unit 18 , 18 'has a first, inner tubular portion 20 , the first end 22 of which projects into the inflow chamber 12 and in this way is in fluid communication therewith. The first end 22 of the first rohrför shaped section 20 is located within the inflow chamber 12 at a location above the lowest point of the inflow chamber and at least slightly above the inflow opening 10 .
Weiterhin weist die Reaktionseinheit 18 einen zweiten, äuße ren rohrförmigen Abschnitt 26 auf, der den unteren, aus dem Gehäusekopf 11 durch eine Öffnung 17 im Aufnahmeflansch 13 hindurch nach außen geführten Bereich des ersten rohrförmigen Abschnitts 20 umgibt. Der zweite rohrförmige Abschnitt 26 ist an seinem unteren, ersten Endabschnitt 28 mittels eines sche matisch angedeuteten Verschlußstücks 40 abdichtend verschlos sen. Mit seinem oberen, zweiten Ende 30 ist der zweite rohr förmige Abschnitt 26 in den Aufnahmeflansch 13 radial nach außen abdichtend eingesetzt und steht mit seinem Innenraum über die Öffnung 17 im Aufnahmeflansch 13 mit der Abflußkam mer 16 in Fluidverbindung. Das untere, zweite Ende 24 des ersten rohrförmigen Abschnitts 20 mündet im Bereich des unte ren Endabschnitts 28 des zweiten rohrförmigen Abschnitts 26 in diesen.Furthermore, the reaction unit 18 has a second, outer tubular section 26 which surrounds the lower region of the first tubular section 20 which is led out of the housing head 11 through an opening 17 in the receiving flange 13 . The second tubular section 26 is at its lower, first end section 28 by means of a closure piece 40 indicated mechanically sealingly closed. With its upper, second end 30 , the second tubular section 26 is inserted in the receiving flange 13 in a radially outward sealing manner and is in fluid communication with its interior via the opening 17 in the receiving flange 13 with the Abflußkam 16 . The lower, second end 24 of the first tubular section 20 opens into the region of the lower end section 28 of the second tubular section 26 .
In dem Bereich, in dem der erste rohrförmige Abschnitt 20 innerhalb des zweiten rohrförmigen Abschnitts 26 verläuft, bildet die Wand des ersten rohrförmigen Abschnitts 20 eine gemeinsame Wand 32 zwischen dem ersten und dem zweiten rohr förmigen Abschnitt 20 bzw. 26. Die äußere Wand 34 des zweiten rohrförmigen Abschnitts 26 ist in einem Bereich, der der ge meinsamen Wand 32 gegenübergelegen ist, von einer Heizung 36 umgeben.In the area in which the first tubular section 20 extends within the second tubular section 26 , the wall of the first tubular section 20 forms a common wall 32 between the first and the second tubular sections 20 and 26 . The outer wall 34 of the second tubular portion 26 is surrounded by a heater 36 in an area which is opposite the common wall 32 .
Die Heizung 36 besteht aus einem wendelförmig um die äußere Wand 34 angeordneten elektrischen Heizkörper. Der Heizkörper 36 ist von einem kreisringförmigen Gehäuse 37 umgeben, wel ches an seinen axialen Enden abdichtend mit der äußeren Wand 34 verbunden ist.The heater 36 consists of an electric heater arranged helically around the outer wall 34 . The radiator 36 is surrounded by an annular housing 37 , which is sealingly connected at its axial ends to the outer wall 34 .
Der auf diese Weise gebildete Heizungsraum 38 zwischen dem Bereich 35 der äußeren Wand 34, in welchem die Heizung 36 angeordnet ist, und dem Heizungsgehäuse 37 ist evakuiert, so daß ein Wärmeverlust durch Konvektion innerhalb des Heizungs raumes 38 und damit eine Wärmeabgabe nach außen, durch das Heizungsgehäuse 37 hindurch, minimiert ist. Die Wärme der Heizung 36 kann daher unmittelbar an den Bereich 35 der äuße ren Wand 34 als Kontaktwärme und auch als Strahlungswärme durch diese Wand hindurch direkt an das zu behandelnde Medium abgegeben werden.The heating space formed in this way is disposed 38 between the portion 35 of the outer wall 34 in which the heater 36 and the heater housing 37 is evacuated, so that a heat loss by convection inside the heating chamber 38, and thus a heat dissipation to the outside, through the heater housing 37 is minimized. The heat of the heater 36 can therefore be emitted directly to the area 35 of the outer wall 34 as contact heat and also as radiant heat through this wall directly to the medium to be treated.
Das zu behandelnde Medium, vorzugsweise vorgereinigtes Altöl, wird durch die Zuflußöffnung 10 in die Zuflußkammer 12 gelei tet. Von dort aus gelangt es in den ersten rohrförmigen Ab schnitt 20 der Reaktionseinheit 18 und durchfließt diesen von oben nach unten. Am unteren Ende 24 des ersten rohrförmigen Abschnitts 20 tritt das Medium aus dem ersten rohrförmigen Abschnitt 20 aus und in den zweiten rohrförmigen Abschnitt 26 ein, woraufhin es in dem im zweiten rohrförmigen Abschnitt 26 gebildeten Ringkanal 27 im Gegenstrom nach oben zurückfließt.The medium to be treated, preferably pre-cleaned waste oil, is sent through the inflow opening 10 into the inflow chamber 12 . From there it reaches the first tubular section 20 of the reaction unit 18 and flows through it from top to bottom. At the lower end 24 of the first tubular section 20 , the medium emerges from the first tubular section 20 and into the second tubular section 26 , whereupon it flows back upwards in the annular channel 27 formed in the second tubular section 26 .
In dem vom Heizkörper 36 geheizten Bereich des Ringkanals 27 erfolgt das Cracken der im Medium enthaltenen Kohlenwasser stoff-Verbindungen, d. h. es tritt eine teilweise Aggregatszu standsänderung des Mediums ein, da durch das Cracken aufge brochene Kohlenwasserstoff-Verbindungen sieden und somit in die dampfförmige Phase übergehen. Das nun zu einem Gas-Flüssigkeits-Gemisch gewordene Medium strömt dann durch die Öffnung 17 im Aufnahmeflansch 13 in die Abflußkammer 16 ein, von wo aus die gasförmigen Bestandteile durch die obere Abflußöffnung 14 entweichen und einer Weiterbehandlung zuge führt werden. Die flüssigen und festen Bestandteile des Medi ums werden aus der Abflußkammer 16 durch die weitere, untere Abflußöffnung 15 abgeführt.In the area of the annular channel 27 heated by the radiator 36 , the hydrocarbon compounds contained in the medium are cracked, ie there is a partial change in the state of the medium as the hydrocarbon compounds broken up by the boiling and thus pass into the vaporous phase . The medium which has now become a gas-liquid mixture then flows through the opening 17 in the receiving flange 13 into the discharge chamber 16 , from where the gaseous components escape through the upper discharge opening 14 and are further processed. The liquid and solid components of the medium are removed from the drain chamber 16 through the further, lower drain opening 15 .
Der kompakte Aufbau des oberen Gehäusekopfes 11 und der Reak tionseinheit 18 gestattet eine platzsparende Bauweise und damit die Konstruktion eines kleinen Kompakt-Reaktors, wel cher auch außerhalb von Raffinerien eingesetzt werden kann und auch für die Verarbeitung kleinerer Mengen von Kohlenwas serstoff-Verbindungen geeignet ist.The compact structure of the upper housing head 11 and the reac tion unit 18 allows a space-saving design and thus the construction of a small compact reactor, which can also be used outside of refineries and is also suitable for processing small amounts of hydrocarbon compounds.
Die Anordnung der ringförmigen Zuflußkammer 12 oberhalb der Abflußkammer 16 im oberen Gehäusekopf 11 und das Vorsehen gemeinsamer Wände zwischen der Zuflußkammer 12 und der Ab flußkammer 16 sorgt durch die in der Abflußkammer 16 herr schende hohe Temperatur bereits für eine Vorwärmung des in die Zuflußkammer 12 einfließenden Mediums.The arrangement of the annular inflow chamber 12 above the outflow chamber 16 in the upper housing head 11 and the provision of common walls between the inflow chamber 12 and the flow chamber 16 ensures, by the high temperature in the outflow chamber 16, preheating of the medium flowing into the inflow chamber 12 .
Eine weitere Vorwärmung wird dadurch erzielt, daß der erste rohrförmige Abschnitt 20 nach dem Austritt aus der Zuflußkam mer 12 zunächst durch die Abflußkammer 16 geführt wird. Dort bewirkt die höhere Temperatur in der Abflußkammer 16 eine weitere Aufheizung des durch den ersten rohrförmigen Ab schnitts 20 strömenden Mediums.A further preheating is achieved in that the first tubular section 20 is first passed through the drain chamber 16 after exiting the Zuflußkam mer 12 . There, the higher temperature in the drain chamber 16 causes further heating of the medium flowing through the first tubular section 20 .
Eine weitere Vorwärmung des Mediums 20 erfolgt dann dadurch, daß der erste rohrförmige Abschnitt 20 koaxial innerhalb des zweiten rohrförmigen Abschnitts 26 verläuft, wobei die außer halb des zweiten rohrförmigen Abschnitts 26 angebrachte Hei zung 36 ihre Wärme indirekt ebenfalls bereits an das im er sten rohrförmigen Abschnitt 20 fließende Medium abgibt. Auf diese Weise gelangt bereits ausreichend vorgewärmtes Medium in den ersten, unteren Endabschnitt 28 des zweiten rohrförmi gen Abschnitts 26, so daß beim Aufsteigen des Mediums im von der Heizung 36 beaufschlagten Ringkanal 27 der Crack-Prozeß sofort beginnen kann.A further preheating of the medium 20 then takes place in that the first tubular section 20 extends coaxially within the second tubular section 26 , the heating 36 attached outside of the second tubular section 26 also indirectly heating its heat to the most tubular section Dispenses 20 flowing medium. In this way, already sufficiently preheated medium arrives in the first, lower end section 28 of the second tubular section 26 , so that when the medium rises in the annular channel 27 acted upon by the heater 36, the cracking process can begin immediately.
In dem am unteren, ersten Ende 28 des zweiten rohrförmigen Abschnitts 26 vorgesehenen Verschlußstück 40 ist ein Tempera tursensor 42 angeordnet, der in Fig. 1 nur schematisch darge stellt ist und der die Temperatur des vorgewärmten Mediums am Eintritt in den Ringkanal 27 erfaßt, um eine Regelung des Reaktors zu ermöglichen. Am gleichen Ort ist auch eine Zu strömöffnung 43 zur Zudosierung eines Zuschlagstoffes vorge sehen.In the provided at the lower, first end 28 of the second tubular portion 26 closure piece 40 , a temperature sensor 42 is arranged, which is only schematically shown in Fig. 1 and which detects the temperature of the preheated medium at the entrance to the annular channel 27 to a To allow control of the reactor. In the same place, a flow opening 43 for metering an additive is also provided.
In Fig. 2 ist eine Vorrichtung zum thermischen Behandeln, insbesondere zum Cracken von Kohlenwasserstoff-Verbindungen gezeigt, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitet.In Fig. 2 is an apparatus for thermally treating, in particular for the cracking of hydrocarbon compounds shown which operates according to the inventive method.
Kernstück der Anlage ist der vorstehend beschriebene und in Fig. 1 gezeigte Reaktor 100. In einem Vorratsbehälter 102 ist ein Vorrat 104 an zu behandelndem Medium enthalten. Ein Rühr werk 103 sorgt dafür, daß die Zusammensetzung des zu behan delnden Mediums homogen bleibt und insbesondere keine Sedi mentation von Feststoffen im Vorratsbehälter 102 auftritt. The core of the plant is the reactor 100 described above and shown in FIG. 1. A reservoir 104 of medium to be treated is contained in a reservoir 102 . An agitator 103 ensures that the composition of the medium to be treated remains homogeneous and in particular that no sedimentation of solids occurs in the storage container 102 .
Mittels einer Pumpe 105, die vorzugsweise als Dickstoffpumpe ausgebildet ist, wird das zu behandelnde Medium aus dem Vor ratsbehälter 102 abgesaugt und einer Filtereinrichtung 106 zugeführt, die zwei parallel angeordnete und abwechselnd ein schaltbare Filteranordnungen 106′, 106′′ besitzt.By means of a pump 105 , which is preferably designed as a thick matter pump, the medium to be treated is suctioned off from the reservoir 102 and fed to a filter device 106 , which has two parallel and alternately switchable filter arrangements 106 ', 106 ''.
Aus der Filtereinrichtung 106 wird das dort mechanisch vorge reinigte zu bearbeitende Medium mittels einer Druckpumpe 107 durch eine erste Leitung 108 zu einem ersten Wärmetauscher 109 geleitet, den das Medium sekundärseitig durchfließt, wo durch es vorgewärmt wird. Vom Wärmetauscher 109 fließt das Medium durch eine zweite Leitung 110 weiter zu einem ersten elektrisch betriebenen Vorerhitzer 111. Dort wird das von der Druckpumpe 107 unter Druck gesetzte Medium weiter erhitzt und über eine dritte Leitung 112 einem Druckregelventil 113 und von diesem durch eine vierte Leitung 114 einem ersten Expan sionsgefäß 115 zugeführt. In diesem Expansionsgefäß verdamp fen die leicht siedenden Bestandteile des Mediums.From the filter device 106 , the mechanically pre-cleaned medium to be processed is passed by means of a pressure pump 107 through a first line 108 to a first heat exchanger 109 through which the medium flows on the secondary side, where it is preheated. The medium flows from the heat exchanger 109 through a second line 110 to a first electrically operated preheater 111 . There, the medium pressurized by the pressure pump 107 is further heated and fed via a third line 112 to a pressure control valve 113 and from this through a fourth line 114 to a first expansion vessel 115 . The low-boiling components of the medium evaporate in this expansion vessel.
Die flüchtigen, leicht siedenden Bestandteile werden durch eine fünfte Leitung 116 einem Kühler 117 für Wasser zuge führt, aus welchem das kondensierte Wasser durch eine sechste Leitung 118 zu einem Wasser-Expansionsbehälter 119 geleitet wird. Aus diesem fließt das Wasser in einen Wasser-Sammelbe hälter 120.The volatile, low-boiling components are fed through a fifth line 116 to a cooler 117 for water, from which the condensed water is passed through a sixth line 118 to a water expansion tank 119 . From this, the water flows into a water collecting tank 120 .
Die im Kühler 117 für Wasser nicht kondensierten, leicht sie denden Bestandteile werden durch eine siebte Leitung 121 ab geführt und abgefackelt oder in einem Kühler für Leichtsieder (nicht gezeigt) kondensiert. The components which are not condensed in the cooler 117 for water, and which easily end up, are led off and flared through a seventh line 121 or condensed in a cooler for low boilers (not shown).
Aus dem ersten Expansionsgefäß 115 werden die dort nicht sie denden Bestandteile des zu behandelnden Mediums durch eine achte Leitung 122 einem zweiten elektrisch betriebenen Vorer hitzer 123 zugeführt und von dort über eine neunte Leitung 124 durch die Zuflußöffnung 10 des Reaktors 100 in dessen Zuflußkammer 12 eingeleitet. Im Reaktor 100 wird das einge leitete Medium auf die in Verbindung mit Fig. 1 bereits be schriebene Weise behandelt. Die Temperatur des behandelten Mediums am Reaktorausgang beträgt etwa 470°C.From the first expansion vessel 115 , the components of the medium to be treated, which are not there, are fed through an eighth line 122 to a second electrically operated preheater 123 and from there are introduced via a ninth line 124 through the inlet opening 10 of the reactor 100 into the inlet chamber 12 thereof. In the reactor 100 , the medium introduced is treated in the manner already described in connection with FIG. 1. The temperature of the treated medium at the reactor outlet is approximately 470 ° C.
Die im Reaktor 100 entstehende gasförmige Phase wird aus der Abflußkammer 16 durch die Abflußöffnung 14 in einer zehnten Leitung 125, in welcher ein Druckregelventil 126 vorgesehen ist, zu der Primärseite des ersten Wärmetauschers 109 geführt und durch diesen geleitet, wobei es Wärmeenergie an das se kundärseitig durchgeleitete Medium abgibt.The resulting gaseous phase in the reactor 100 is passed from the drain chamber 16 through the drain opening 14 in a tenth line 125 , in which a pressure control valve 126 is provided, to the primary side of the first heat exchanger 109 and is passed through it, providing thermal energy to the secondary side passes through passed medium.
Vom ersten Wärmetauscher 109 wird die gasförmige Phase durch eine elfte Leitung 127 einem Kühler 128 einer ersten Konden sationsstufe 129, einem Schwerölkondensator, zugeführt. Dort erfolgt eine Temperaturabsenkung der gasförmigen Phase von ca. 450°C auf ca. 340°C. Das sich im Expansionsbehälter 130 dieser ersten Kondensationsstufe 129 sammelnde flüssige Pro dukt wird über eine Verbindungsleitung 131 in die Leitung 124 und von dort zurück in die Zuflußkammer 12 des Reaktors 100 eingeleitet und dem Behandlungsprozeß wieder zugeführt.From the first heat exchanger 109 , the gaseous phase is fed through an eleventh line 127 to a cooler 128 of a first condensing stage 129 , a heavy oil condenser. There the temperature of the gaseous phase drops from approx. 450 ° C to approx. 340 ° C. The in the expansion tank 130 of this first condensation stage 129 collecting liquid product is introduced via a connecting line 131 into the line 124 and from there back into the inflow chamber 12 of the reactor 100 and fed back to the treatment process.
Die sich im Expansionsbehälter 130 der ersten Kondensations stufe 129 bildende gasförmige Phase wird aus dem System abge führt und abgefackelt, wobei die dabei entstehende Wärme dem Prozeß vorzugsweise wieder zugeführt wird und beispielsweise zur Vorwärmung beiträgt.The gaseous phase which forms in the expansion tank 130 of the first condensation stage 129 is led from the system and flared, the heat generated thereby preferably being fed back into the process and, for example, contributing to preheating.
Die durch den Kühler 128 der ersten Kondensationsstufe 129 hindurchtretende gasförmige Phase wird einem Kühler 132 einer zweiten Kondensationsstufe 133, einem Leichtölkondensator, durch eine Leitung 134 zugeführt. Dort erfolgt eine Tempera turabsenkung der gasförmigen Phase von ca. 340°C auf ca. 150°C. Bei der im Expansionsbehälter 135 der zweiten Konden sationsstufe anfallenden flüssigen Phase handelt es sich um Dieselkraftstoff, der aus dem Expansionsbehälter 135 in ein Dieselreservoir 136 abgeleitet wird. Die im Expansionsbehäl ter 135 der zweiten Kondensationsstufe anfallende gasförmige Phase wird ebenfalls aus dem System abgeführt und unter Wär merückgewinnung abgefackelt.The gaseous phase passing through the cooler 128 of the first condensation stage 129 is fed to a cooler 132 of a second condensation stage 133 , a light oil condenser, through a line 134 . There the temperature of the gaseous phase is reduced from approx. 340 ° C to approx. 150 ° C. When in the expansion tank 135 of the second condensation stage liquid phase is diesel fuel that is derived from the expansion tank 135 into a diesel reservoir 136 . The gaseous phase obtained in the expansion tank 135 of the second condensation stage is also removed from the system and burned off with heat recovery.
Die durch den Kühler 132 der zweiten Kondensationsstufe 133 hindurchtretende gasförmige Phase wird durch eine Leitung 137 einem Kühler 138 einer dritten Kondensationsstufe 139, einem Benzinkondensator, zugeleitet. Dort erfolgt eine Temperatur absenkung der gasförmigen Phase von ca. 150°C auf ca. 50°C. Bei der sich im Expansionsgefäß 140 der dritten Kondensati onsstufe abscheidenden flüssigen Phase handelt es sich um Benzin. Dieses Benzin wird aus dem Expansionsgefäß 140 in einen Benzin-Vorratsbehälter 141 abgeleitet, wobei es aus Sicherheitsgründen vorher durch einen (nicht gezeigten) zu sätzlichen Benzinkühler geleitet werden kann.The gaseous phase passing through the cooler 132 of the second condensation stage 133 is fed through a line 137 to a cooler 138 of a third condensation stage 139 , a gasoline condenser. There the temperature of the gaseous phase drops from approx. 150 ° C to approx. 50 ° C. The liquid phase separating out in the expansion vessel 140 of the third condensation stage is gasoline. This gasoline is discharged from the expansion vessel 140 into a gasoline storage container 141 , it being possible for safety reasons to pass it beforehand through an additional gasoline cooler (not shown).
Die durch den Kühler 138 der letzten Kondensationsstufe hin durchtretende leicht flüchtige gasförmige Phase wird aus dem System abgeführt und vorzugsweise unter Wärmerückgewinnung abgefackelt oder einer weiteren verfahrenstechnischen Verwen dung zugeführt.The readily volatile gaseous phase passing through the cooler 138 of the last condensation stage is removed from the system and preferably flared off with heat recovery or fed to a further process engineering use.
Der Anteil des zu behandelnden Mediums, der im Reaktor 100 nicht in die gasförmige Phase übergeht und sich daher als flüssige oder feste Phase in der Abflußkammer 16 des Reaktors 100 sammelt, wird durch die untere Abflußöffnung 15 mittels einer Pumpe 142 durch eine erste Umwälzleitung 143 abgezogen und von der Umwälzpumpe 142 unter Druck durch eine zweite Umwälzleitung 144 einer Filteranordnung 145 zugeführt. Dort werden die festen Produkte aus dem aus der Abflußkammer 16 abgezogenen Restmedium entfernt. Die durch die Filteranord nung 145 hindurchtretenden flüssigen Bestandteile des Restme diums werden durch eine dritte Umwälzleitung 146 wieder in die Zuflußkammer 12 des Reaktors 100 eingeleitet und durch laufen anschließend die Behandlung im Reaktor nochmal.The proportion of the medium to be treated, which does not change into the gaseous phase in the reactor 100 and therefore collects as a liquid or solid phase in the discharge chamber 16 of the reactor 100 , is drawn off through the lower discharge opening 15 by means of a pump 142 through a first circulation line 143 and supplied from the circulation pump 142 under pressure through a second circulation line 144 to a filter arrangement 145 . There the solid products are removed from the residual medium withdrawn from the discharge chamber 16 . The voltage through the Filteranord 145 passing liquid components of the Restme diums be initiated by a third circulation pipe 146 back into the feed chamber 12 of the reactor 100 and then run through the treatment in the reactor again.
Die Filteranordnung 145 wird durch kontinuierlichen Austrag der abgeschiedenen Produkte gereinigt. Dabei ist die Filter anordnung 145 vorzugsweise von einem Kanten-Spalt-Filter ge bildet, welches eine von außen zugängliche Reinigungseinrich tung besitzt. Auf diese Weise kann während des Betriebs ein Abreinigen des Filters ohne Betriebsunterbrechung erfolgen. Die abgereinigten Feststoffe, bei denen es sich vornehmlich um Koks handelt, werden von der Reinigungseinrichtung in ein Koksreservoir 147 abgeführt.The filter arrangement 145 is cleaned by continuously discharging the separated products. The filter assembly 145 is preferably formed by an edge-gap filter ge, which has an externally accessible cleaning device. In this way, the filter can be cleaned during operation without interrupting operation. The cleaned solids, which are primarily coke, are discharged into a coke reservoir 147 by the cleaning device.
Der Abscheidegrad in der Filteranordnung 145 ist durch die Verwendung von verschiedenen Filterpatronen mit unterschied lichen Spalt breiten variierbar. Bevorzugt werden dabei Spalt breiten von 30 × 10³ mm und 50 × 10³ mm eingesetzt. The degree of separation in the filter arrangement 145 can be varied by using different filter cartridges with different gap widths. Gap widths of 30 × 10³ mm and 50 × 10³ mm are preferred.
Ein Niveaugeber 148, der das Flüssigkeitsniveau im Reaktor 100 erfaßt und am Reaktor 100 vorgesehen ist, liefert ein Regelsignal für die Regelung des Zustromes von zu behandeln dem Medium in den Reaktor. Der Niveaugeber 148 steuert dabei die Zuführpumpe 107.A level transmitter 148 , which detects the liquid level in the reactor 100 and is provided on the reactor 100 , provides a control signal for regulating the inflow of medium to be treated into the reactor. The level sensor 148 controls the feed pump 107 .
Der Reaktor 100 ist im Bereich der Verschlußstücke 40 mit Öffnungen 43 versehen, an welche eine Zuflußleitung 149 für ein Zuschlagstoff-Gemisch angeschlossen ist. Dazu sind zwei Versorgungseinrichtungen 150, 151 für Zuschlagstoffe vorgese hen, die jeweils ein Vorratsgefäß 150′, 151′ sowie eine Fil teranordnung 150′′, 151′′ besitzen und prinzipiell so aufge baut sind wie der Vorratsbehälter 102 und die Filteranordnung 106 für das zu behandelnde Medium. Die Versorgungseinrichtun gen 150, 151 sind über Leitungen 150′′′ und 151′′′ mit einem Mischventil 152 für Zuschlagstoffe verbunden, an welches die Leitung 149 ausgangsseitig angeschlossen ist.The reactor 100 is provided in the area of the closure pieces 40 with openings 43 , to which an inflow line 149 for an aggregate mixture is connected. For this purpose, two supply devices 150 , 151 for additives are hen hen, each having a storage vessel 150 ', 151 ' and a Fil teranordnung 150 '', 151 '' and are basically built up as the reservoir 102 and the filter assembly 106 for the treating medium. The Liefereinrichtun conditions 150 , 151 are connected via lines 150 '''and 151 ''' with a mixing valve 152 for additives, to which the line 149 is connected on the output side.
Auf diese Weise können Zuschlagstoffe einzeln oder als Ge misch in den Reaktor 100 unmittelbar vor der Reaktionszone des Reaktors 100 eingeleitet werden, in welcher der Crack- Prozeß stattfindet. Bei der Erhitzung in der Reaktionszone geben die Zuschlagstoffe Wasserstoff ab, der in der Reakti onszone für eine Herabsetzung der Koksbildung sorgt. Hier durch wird bei einem Verfahren gemäß der Erfindung bzw. bei der in Fig. 2 gezeigten Vorrichtung von vornherein die Ent stehung von Koks reduziert, so daß die Filteranordnung 145 im Umwälz-Reinigungskreislauf des Reaktors 100 weniger Koks aus dem Restmedium entfernen muß. In this manner, individually or aggregates are introduced as Ge mixed in the reactor 100 immediately before the reaction zone of the reactor 100, in which the cracking process takes place. When heated in the reaction zone, the additives give off hydrogen, which in the reaction zone reduces coke formation. Here, the formation of coke is reduced from the outset in a method according to the invention or in the device shown in FIG. 2, so that the filter arrangement 145 in the circulation cleaning circuit of the reactor 100 has to remove less coke from the residual medium.
Als geeignete Zuschlagstoffe haben sich Klärschlamm und Alu miniumhydroxid herausgestellt, die einzeln oder als Mischung dem Prozeß zugeführt werden. Vorteilhaft ist dabei nicht nur eine Verbesserung des Prozesses an sich, sondern außerdem eine Aufbereitung von Abfallstoffen, wie Klärschlamm oder Aluminiumhydroxid.Sewage sludge and aluminum have proven to be suitable additives minium hydroxide exposed, individually or as a mixture be fed into the process. It is not only advantageous here an improvement of the process itself, but also treatment of waste materials such as sewage sludge or Aluminum hydroxide.
Der Kühler 117 für Wasser ist primärseitig an einen ersten, eine Pumpe 153′ und ein Bypass-Regelventil 153′′ aufweisen den, Kühlmittelkreislauf 153 angeschlossen. Dieser Kühlmit telkreislauf 153 besitzt ein ähnliches Temperaturniveau wie der analog zum ersten Kühlmittelkreislauf 153 aufgebaute Kühlmittelkreislauf 154 des Kühlers 138 der dritten Kondensa tionsstufe 139 und ist mit dem ersten Kühlmittelkreislauf 153 über erste und zweite Kühlverbindungsleitungen 155 und 156 verbunden. Die von diesen beiden Kühlmittelkreisläufen mitt lerer Temperatur aufgenommene Wärmeenergie kann entweder zur Wärmerückgewinnung verwendet oder über einen auch zur Vermei dung von Überhitzung dienenden Notfall-Wärmetauscher 157 und ein Gebläse 158 an die Umgebung abgegeben werden.The cooler 117 for water is on the primary side to a first, a pump 153 'and a bypass control valve 153 ''have the coolant circuit 153 connected. This coolant circuit 153 has a similar temperature level to the coolant circuit 154 of the cooler 138 of the third condensation stage 139 , which is constructed analogously to the first coolant circuit 153 , and is connected to the first coolant circuit 153 via first and second cooling connecting lines 155 and 156 . The heat energy absorbed by these two coolant circuits of medium temperature can either be used for heat recovery or can be released to the environment via an emergency heat exchanger 157 and a fan 158 which also serves to avoid overheating.
Der ebenfalls analog aufgebaute Kühlmittelkreislauf 159 des Kühlers 128 der ersten Kondensationsstufe 129 ist über dritte und vierte Kühlverbindungsleitungen 160 und 161 mit dem ana log aufgebauten Kühlmittelkreislauf 162 der zweiten Kondensa tionsstufe 133 verbunden. Auch die von diesen beiden Kühlmit telkreisläufen höherer Temperatur aufgenommene Wärmeenergie kann entweder zur Wärmerückgewinnung verwendet oder über ei nen auch zur Vermeidung von Überhitzung dienenden Notfall- Wärmetauscher 163 und ein Gebläse 164 an die Umgebung abgege ben werden. The likewise analog coolant circuit 159 of the cooler 128 of the first condensation stage 129 is connected via third and fourth cooling connecting lines 160 and 161 to the analog coolant circuit 162 of the second condensation stage 133 . The thermal energy absorbed by these two coolant circuits of higher temperature can either be used for heat recovery or can also be released to the environment via an emergency heat exchanger 163 and a blower 164 to prevent overheating.
Die durch Wärmerückgewinnung in den vorstehenden vier Kühl kreisläufen gewonnene Wärmeenergie kann bevorzugt zur Vorwär mung des zu behandelnden Mediums mittels im Bereich der Lei tung 110 eingesetzter, dem Wärmetauscher 109 ähnlicher Wärme tauscher erfolgen, wobei jeweils ein Wärmetauscher für die Mitteltemperatur-Kühlkreisläufe 153, 154 und ein nachgeschal teter Wärmetauscher für die Hochtemperatur-Kühlkreisläufe 159, 162 vorgesehen ist. Genauso ist aber auch eine Vorwär mung zumindest eines Zuschlagstoffes, beispielsweise mittels eines oder mehrerer in die Leitung 149 eingesetzter Wärmetau scher, möglich.The heat energy obtained by heat recovery in the above four cooling circuits can preferably be carried out for preheating the medium to be treated by means of heat exchangers used in the area of the line 110 and similar to the heat exchanger 109 , one heat exchanger each for the medium-temperature cooling circuits 153 , 154 and a downstream heat exchanger for the high-temperature cooling circuits 159 , 162 is provided. However, preheating of at least one additive, for example by means of one or more heat exchangers inserted into line 149 , is also possible.
Anstatt jeden der Kühlkreisläufe durch eine Pumpe und ein Bypass-Regelventil kostenaufwendig zu regeln, können die drei Kühler 128, 132, 138 der drei Kondensationsstufen 129, 133 und 139 auch in einem gemeinsamen Kühlkreislauf kaskadenartig hintereinandergeschaltet werden, wobei die Eintrittstempera tur des Kühlmediums im ersten Kühler 128 mit beispielsweise 230°C der Austrittstemperatur des Kühlmediums im zweiten Kühler 132 und die dortige Eintrittstemperatur des Kühlmedi ums mit etwa 100°C der Austrittstemperatur des Kühlmediums im dritten Kühler 138 entspricht. Durch einen Wärmerückgewin nungs-Wärmetauscher (nicht gezeigt) wird die Austrittstempe ratur des Kühlmediums im ersten Kühler 128 von etwa 320°C auf etwa 10°C am Eingang des dritten Kühlers 138 herabge senkt.Instead of costly controlling each of the cooling circuits by means of a pump and a bypass control valve, the three coolers 128 , 132 , 138 of the three condensation stages 129 , 133 and 139 can also be cascaded in series in a common cooling circuit, the inlet temperature of the cooling medium being in the first Cooler 128 with, for example, 230 ° C. corresponds to the outlet temperature of the cooling medium in the second cooler 132 and the inlet temperature of the cooling medium there corresponds to the outlet temperature of the cooling medium in the third cooler 138 with approximately 100 ° C. By a heat recovery heat exchanger (not shown), the outlet temperature of the cooling medium in the first cooler 128 is reduced from approximately 320 ° C. to approximately 10 ° C. at the inlet of the third cooler 138 .
Auf diese Weise kann durch eine geeignete Auslegung der Küh ler 128, 132 und 138 sowie des primärseitigen und des sekun därseitigen Volumenstroms durch diese Kühler eine kontinuierliche Absenkung der Temperatur der primärseitig durchgeleiteten gasförmigen Phase sowie eine kontinuierliche Erhöhung des sekundärseitig durch diese Kühler geleiteten Kühlmediums erreicht werden. Hierdurch entfallen die Kosten für die Pumpen und Bypass-Regelventile der einzelnen Kühl kreisläufe 159, 162 und 154.In this way, a suitable design of the cooler 128 , 132 and 138 as well as the primary-side and the secondary-side volume flow through these coolers enables a continuous lowering of the temperature of the gaseous phase passed through on the primary side and a continuous increase in the cooling medium conducted through these coolers . This eliminates the costs for the pumps and bypass control valves of the individual cooling circuits 159 , 162 and 154 .
Claims (30)
- - Zuführen eines Kohlenwasserstoff-Verbindungen enthalten den Mediums in einen Reaktor;
- - Erhitzen des Mediums während des Durchlaufs durch den Reaktor in einer Reaktionszone;
- - Abführen der entstehenden gasförmigen Produkte aus dem Reaktor und Weiterleitung zur Weiterbehandlung,
- - Abführen des verbleibenden, flüssige und feste Produkte aufweisenden Restmediums aus dem Reaktor;
- - Reinigen des aus dem Reaktor abgeführten Restmediums, wobei das aus dem Reaktor abgeführte Restmedium zum Reini gen durch eine Filteranordnung geführt wird, in der die festen Produkte aus dem Restmedium entfernt werden, und
- - Rückführen des gereinigten Restmediums in den Reaktor.
- - Feeding a hydrocarbon compounds contain the medium into a reactor;
- Heating the medium in a reaction zone while passing through the reactor;
- Removal of the resulting gaseous products from the reactor and forwarding for further treatment,
- - Removal of the remaining liquid and solid products containing residual medium from the reactor;
- - Cleaning of the residual medium discharged from the reactor, the residual medium discharged from the reactor being led to cleaning through a filter arrangement in which the solid products are removed from the residual medium, and
- - Return of the cleaned residual medium to the reactor.
einem eine Heizung (36) aufweisenden Reaktor (100) zur Behandlung von Kohlenwasserstoff-Verbindungen in einer Reaktionszone des Reaktors (100),
einer Zuführpumpe (107) für das zu behandelnde Medium, die über Zuführ-Fluidleitungen eingangsseitig mit einem Vor ratsbehälter (102) für das zu behandelnde Medium und aus gangsseitig mit einer Zuflußkammer (12) des Reaktors (100) in Fluidverbindung steht, und
einer an eine Abflußöffnung (14) der Abflußkammer (16) des Reaktors (100) angeschlossenen Gas-Abflußleitung (125) zum Abführen der entstehenden gasförmigen Produkte, dadurch gekennzeichnet,
daß die Abflußkammer (16) des Reaktors (100) in ihrem un teren Bereich eine weitere Abflußöffnung (15) aufweist, die in Fluidverbindung mit einem eine Filtereinrichtung (145) aufweisenden Reinigungskreislauf steht.19. Device for thermal treatment, in particular for cracking, of hydrocarbon compounds, in particular for carrying out the method according to one of the preceding claims, with
a reactor ( 100 ) having a heater ( 36 ) for treating hydrocarbon compounds in a reaction zone of the reactor ( 100 ),
a feed pump ( 107 ) for the medium to be treated, which is in fluid connection on the inlet side on the inlet fluid line with a storage container ( 102 ) for the medium to be treated and on the outlet side with an inlet chamber ( 12 ) of the reactor ( 100 ), and
a gas discharge line ( 125 ) connected to a discharge opening ( 14 ) of the discharge chamber ( 16 ) of the reactor ( 100 ) for discharging the resulting gaseous products, characterized in that
that the drain chamber ( 16 ) of the reactor ( 100 ) has in its lower region a further drain opening ( 15 ) which is in fluid communication with a filtering device ( 145 ) having a cleaning circuit.
daß der Reinigungskreislauf eine Umwälzpumpe (142) auf weist,
daß die weitere Abflußöffnung (15) des Reaktors (100) in Fluidverbindung mit der Eingangsseite einer Umwälzpumpe (142) steht,
daß die Umwälzpumpe (142) ausgangsseitig in Fluidverbin dung mit dem Eingang einer Filtereinrichtung (145) steht und
daß die Filtereinrichtung (145) ausgangsseitig in Fluidverbindung mit der Zuflußkammer (12) des Reaktors (100) steht.20. The apparatus according to claim 19, characterized in
that the cleaning circuit has a circulation pump ( 142 ),
that the further discharge opening ( 15 ) of the reactor ( 100 ) is in fluid communication with the inlet side of a circulation pump ( 142 ),
that the circulation pump ( 142 ) is on the output side in fluid connection with the input of a filter device ( 145 ) and
that the filter device ( 145 ) is in fluid connection on the outlet side with the inflow chamber ( 12 ) of the reactor ( 100 ).
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| DE4418614A DE4418614C1 (en) | 1994-05-27 | 1994-05-27 | Process for the thermal treatment of hydrocarbon compounds |
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| IL113863A (en) | 1999-10-28 |
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| D1 | Grant (no unexamined application published) patent law 81 | ||
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