-
Verfahren und Vorrichtung zum Destillieren von pyrogenetischen Teeren,
von Petroleum und deren Destillaten. Der Zweck der Erfindung ist die Schaffung eines
Verfahrens zum Erhitzen von Teer oder Petroleum in solcher Art, daß die Temperatur
genau regelbar ist, so daß man einerseits die Destillation unter tunlichst geringer
Zersetzung der Kohlenwasserstoffe durchführen kann, Jie sieh bei Überhitzung zersetzen,
und andererseits gewiinschtenfalls leim Spalten oder Umwandeln von Kohlenwasserstoffen
ein Höchstmaß solcher Spaltung oder Umwandlung erzielen kann. Auch soll eine Einrichtung
zum Erhitzen von Teer oder Petroleumölen in stetiger Weise und mit geregelter Destillationstemperatur
geschaffen werden, so daß nlan je nach Wunsch ein Mindestmaß oder Höchstmaß an Zersetzung
erhalten kann.
-
Wenn inan versucht, Öle aus Teer oder Petroleum abzudestillieren,
so zeigt sich eine für das jeweilige Gut charakteristische Temperatur. ],ei der
Zersetzung einsetzt. Jede l`berhitzung de. Güte. verhindert daher das
Abtreiben
und Gewinnen der Öle in der Form, wie sie in der Mischung vorhanden sind. Diese
Überhitzungswirkung beruht zum großen Teil darauf, daß diese Stoffe zäh und schlechte
Wärmeleiter sinfd. Ferner wird beim Eintreten von Überhitzung am Berührungspunkt
mit der Heizfläche des Destillierapparates Kohlenstoff als Belag abgeschieden und
bedingt die große Gefahr, daß die geheizte Wand so hoch überhitzt wird, daß sie
sich ausbeult oder ausbrennt. Das ist besonders bei großen Behältern zu befürchten,
wenn sie über eine Heizquelle von hoher Temperatur, wie etwa eine Feuerung, gesetzt
werden uri'd in ihnen die Masse von Bitumen nur durch die infolge der Hitze oder
des Siedens entstehenden Strömungen durcheinander bewegt wird. Zur Verringerung
dieser Schwierigkeit hat man schon zum Durchleiten cles Gutes Rohre oder Schlangen
benutzt, die in Feuerungen eingesetzt sind. Hier ist die lIasse des Gutes an jedem
einzelnen Punkt nur relativ klein, und die Strömung trägt zur Vermeidung von Kohlenstoffniederschlägen
bei, die sich bei Stillstand leicht bilden würden. Dieses Verfahren ergibt wegen
der geringeren Überhitzung des Gutes höhere Ausbeuten, die aber immer noch nicht
einen befriedigend hohen Prozentsatz erreichen.
-
Zur Erläuterung sei hier die Destillation von Kohlenteer zu Hartpech
beschrieben. Kohlenteer ist ein Stoff. der bei der Herstellung dampfförmig war.
Theoretisch müßte man erwarten, daß er restlos wieder in Dampf verwandelt werden
kann, also in seiner Gesamtheit erneut überdestilliert werden könnte. Dies aber
ist bisher nicht möglich, da er sich bei etwa 40o° C zu zersetzen Leginnt. Oberhalb
dieser Grenze entstehen erhebliche 1.Iengen von Kohlenstoff und permanenten Gasen,
die relativ wertlos sind. Wenn Teer oder seine als Pech bezeichneten Destillationsrückstände
;destilliert werden, so bedeckt sich auch bei stetig arbeitenden Röhrenclestillationsapparaten
die Rohrwand mit Kohlenstöfft, weil sie über obige Zersetzungstemperatur hinaus
erhitzt wird. Dies wird <furch die große Temperaturdifferenz zwischen der Feuerung
und der durchschnittlichen Teertemperatur bedingt. Ein solches Wärmegefälle ist
nötig, um den Rohrinhalt völlig zu durchwärmen und eine wirtschaftliche rasche Destillation
zu erreichen. liine heilübend rasche \@"iirineströniung kann nun aber ohne die starken
Temperaturdifferenzen einer Feuerung dadurch erzielt werden, daß 111.111 die latente
Kondensationswärme von Schwefeldämpfen als \@'iirniequelle hentitzt. Schwefel siedet
bei atiliospharischein Druck bei einer Temperatur N-oil 4..15° C, die nur z8' C
oberhalb der Zrrsetzungstenlperatur von Teer lieht. Die Temperaturdifferenzen in
befeuerten Röhrendestillierapparaten dahegen können bis auf etwa iooo° C oberhalb
dieser Zersetzungstemperatur steigen, und wenn in den Rohrschlangen Dampftaschen
auftreten, welche die dauernde Berührung des flüssigen Teers mit der Rohrwand stören,
so tritt sofort Überhitzung und Kohlenstoffablagereng auf. Wärmeübertragung mittels
Schwefels, der sich an. der Oberfläche eines von einer Flüssigkeit durchströmten
Gefäßes kondensiert, ist auch bei geringerer Temperaturdifferenz sehr «#irksam.
-
Die Temperatur des siedenden Schwefels kaiiii durch Anwendung -eines-
-geeigneteir Druckes geregelt werden, und man kann bei Unterdruck leicht Temperaturen
von nur 2i6° C erzielen. Das Erhitzen von Teer durch die latente Kondensations«-ärme
vom Schwefel ist daher sehr vorteilhaft. Bei Stoffen, deren Spaltungstemperaturen
über oder unter -[oo° C liegen, kann der Siedepunkt' des Schwefels durch Steigerung
oder Verringerung des Druckes erhöht oder gesenkt werden.
-
Es ist bereits versucht wor'clen, 051e und Bitumen in Rohrschlangen
zu erhitzen, die in Heizflüssigkeiten, z. B. in geschmolzenes Blei, tauchen. Dabei
wird bezweckt, ein Tauchbad auf einer bestimmten Temperatur, und zwar überall gleichmäßig,
zu erhalten. Bei einem solchen Bade ist je nach der spezifischen Wärme der Flüssigkeit
zu wirksamer Arbeit ein Umrühren erforderlich, was ernste mechanische Schwierigkeiten
bedingt, wenn die Rohrschlange eine verwickelte Ausführung hat, -wie dies hei großen
Anlagen meistens der Fall ist. Ferner bietet das große Gewicht des Bades konstruktive
Schwierigkeiten und macht die Anlage zu teuer. Auch gestaltet das Eintauchen der
Rohrschlangen in ein Bad das Auswechseln 1-eschädigter Teile sehr 'schwierig. Die
Verwendung der Dämpfe siedeirden Schwefels ziiill Heizen läßt alle diese Schwierigkeiten
vermeiden. Das spezifische Gewicht des Schwefels ist niedrig und das nötige Volumen
gering, da nur ein kleiner Kessel n;>tig ist; die Heizkosten sind nur unbedeutend,
und das Gewicht, das die Anlage zu tragen hat, ist verhältnismäßig niedrig. Hiirt
das Destillieren auf, so fließt der Schwefel selbsttätig zum 1Zessel zurück und
laßt die Schlangen frei für Besichtigung oder Austausch: mechanisches Umrühren ist
zur Erziching einer glciclitnäßigeit Temperatur nicht nötig; die geNviinschte Temperatur
kann leicht durch den im Schwefelsiedesvsteni zur rin@@irkun;; gebrachten Druck
ohne besondere T eiuperaturrehler festgelegt werden, und nian kann hohe Ausbeuten
erzielen, da der Schwefel auch hei hohen Temperaturen tipzersetzt siedet.
Die
Zeichnung zeigt eine Anlage zum stetigen Destillieren von Teer nach dein neuen Verfahren;
Die Schwefelsiederöhren i werden durch die Feuerung C auf dem Rost ; erhitzt. Der
Schwefel steht bis zur Höhe 2. Der Scliwefellcon (lensator 3 enthält die Schlange
i-., in welcher der Teer durch die latente Kondensationswärme des Schwefel. erhitzt
wird. Der richtige Druck wird zur Wirkung auf den siedenden Schwefel durch ein neutrales
Gas gebracht und wirkt auf den Behälter .l unter Anzeige durch den Druckinesser
5. Die Abgase der Feuerung strömen hinter den Rohren i über die Wand 8 in die Kammer
9, durch die Kammer io und aufw iirts zur Esse i i. Der Teer wird durch eine
Pumpe stetig durch den Einlaß 12 gedrückt, strömt durch die Vorwä rmeschlangen 13,
dann durch die letzte Stufe 14 und dann in den Dampfkasten 16 durch die Sprühdüse
15. Im Kasten 16 scheidet sich der destillierbare Teil als Dampf vom Pech 17 und
strömt zu Fraktionskondensatoren. Leitwänide 19 verhindern ein Mitreißen von Pech
mit den Öldämpfen. Das Pech wird durch Auslaß 2o abgezogen. Der Schwefel kann gewünschtenfalls
durch Auslaß 21 abgezogen ,-erden.
-
Durch dieses Verfahren wird der Teer ohne Überhitzung auf eine für
hohe Ölausheute geeignete Temperatur gebracht. Außer der hohen Ausbeute ergibt sich
dabei der Vorteil, daß man weniger oft Heizschlangeneinheiten auswechseln nluß,
was verringerte Verluste durch Betriebsunterbrechungen bedeutet. Man kann auch Vakuum
auf die Fraktions-' kondensatoren zur Einwirkung bringen und dadurch den Dampfkasten
und die Schlangen unter Vakuum setzen. Der durch 12 eintretende Teer kann in den
Fraktionskondensatoren durch die latente Kondensationswärme der Öldämpfe vorgewärmt
werden. Es ergeben sich mithin sehr geringe Wärmeverluste. Der Teer wird nirgends
überhitzt, und es entsteht nur ein Mindestmaß von Kohlenstoff und unkondensierbaren
Gasen. Wird Vakuum zur Einwirkung auf das Teersystem gebracht, so wird die Temperatur
des Teers unter dein Zersetzungspunkt gehalten, und man erhält sehr hohe Ölausbeuten,
nämlich mindestens 15 Prozent mehr als bei gewöhnlichen Destillationsapparaten mit
Bad.
-
Der wesentliche Teil der Erfindung ist das Verfahren des Erhitzens
von Teer oder 01
durch die Kondensation der Dämpfe siedenden Schwefel,. der
auf der richtigen Temperatur durch Einstellung des richtigen Druckes im Schwefelsvstein
gehalten wird. Die Eriiifclung beschränkt sich nicht auf die dargestellten Apparate.
Der Schwefel kann z. B. durch Beliebige Hilfsmittel zum Sieden gebracht werden:
der Teer braucht nicht vorgewärmt zu werden, sondern kann alle Erwärmung von den
kondensierenden Schwefeldämpfen erfahren; der zur Einwirkung auf den Schwefel gebrachte
Druck kann durch Druckregelventile und nicht bloß mittels eines neutralen-Gases
erzielt «-erden; das Schwefelsiedesvstein kann andere Formen erhalten, und der geschmolzene
Schwefel selbst kann zum Erhitzen des Teers oder Öls benutzt werden.
-
Wünscht man eine Spaltung z. B. zum Kracken hochsiedender Petroleumprodukte
zwecks Umwandlung in niedrigsiedende Öle, die als Motortreibstoff o. dgl. geeignet
sind, so muß 'der Apparat entsprechend geändert werden, der wesentliche Gedanke
der Heizung durch siedenden Schwefel bleibt aber bestehen. Urteer aus Kohle kann
in gleicher Art gespalten werden.