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Verfahren zum ununterbrochenen Fraktionieren von Erdöl, Teeren u.dgl.
Die bekannten Verfahren zum Fraktionieren von Erdöl, Teeren u. dgl. beruhen meist
auf der Destillation in Siedekesseln, gegebenenfalls mit Benutzung eines Vakuums
und Zuführung von Wasserdampf. Es sind aber auch Verfahren bekannt (z. B. Patent
39 949)= - bei denen statt des Wasserdampfes zur Unterstützung des Siedevorganges
die sich bei der Destillation bildenden, nicht kondensierbaren Destillatdämpfe und
Gase in die zu destillierende Flüssigkeit im Siedekessel zurückgeführt werden. Hier
ist auch das in dem Werke von Gurw itsch (»Wissenschaftliche Grundlagen der Erdölbearbeitung«,
. Berlin igi3, Seite 132) erwähnte Verfahren von_ Ragosin anzuführen, das sich der
Benzindäpfe statt des Wasserdampfes zur Förderung der Destillation von Erdölprodukten
bedient.
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Auf einem anderen Grundsatz beruht ein anderes Verfahren, bei dem
die heißen, flüssigen Destillationsrückstände durch Weitererhitzung in einem Röhrensystem
verdampft werden und die erzeugten hoch siedenden Dämpfe zum Abtreiben der leichteren
Bestandteile aus der im Gegenstrom in einer Kolonne abwärts rieselnden rohen Flüssigkeit
verwendet werden.
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Diese Verfahren sind zur schonenden Destillation von Flüssigkeiten,
wie Erdöl u. dgl., nicht geeignet. Dies gilt vor allem für das Siedeverfahren, bei
dem eine unvermeidliche langdauernde Überhitzung der Flüssigkeit an den Kesselheizflächen
eine weitgehende Zersetzung der höheren Kohlenwasserstoffe bedingt. Das Einführen
von Wasserdampf, von Benzindämpfen (R a g o s i n) oder von nicht kondensierbaren
Destillatdämpfen (A 1 e x e e w) dient nur zu einer Förderung des Destillationsprozesses,
der grundsätzlich durch das äußerliche Erhitzen des Siedekessels vonstatten geht,
so daß auch durch diese Maßnahme die Destillation auf eine schonende Weise nicht
ausgeführt werden kann. Dasselbe gilt auch für das erwähnte Verfahren nach dem Patent
326 73o, bei dem -zwar statt des Siedeverfahrens eine Oberflächenverdampfung in
der Kolonne angewendet wird, wobei jedoch der Rückstand, der bekanntlich leichter
zersetzbare Bestandteile enthält, im flüssigen Zustande hoch überhitzt und die Gefahr
der unerwünschten Zersetzungsdestillation nicht ausgeschlossen wird.
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Der größte Übelstand der bekannten Verfahren besteht aber in der schlechten
Ausnutzung der Wärme.
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Die Erfindung ermöglicht die Ausführung der ununterbrochenen fraktionierten
Trennung des Erdöles, Teeres u. dgl. auf eine alle Forderungen befriedigende Weise
bei wirtschaftlicher Wärmeausnutzung. Erfindungsgemäß erfolgt die Überführung
der
Flüssigkeit in Dampf nicht durch Sieden, sondern durch oberflächliche Verdampfung.
Nach der Erfindung bilden den der abzudampfenden Flüssigkeit entgegengeführten Dampfstrom
die aus solchem Oberflächenverdampfungsraum entweichenden, also durch die Destillation
selbst gebildeten Dämpfe. Diese werden vor ihrer Kondensation einem ständigen Kreislauf
z. B. mittels eines Ventilators in der Weise unterworfen, daß sie zuerst durch eine
Heizvorrichtung geführt, dann wieder in den im Inneren mit großen Verdampfungsflächen
versehenen Verdampfungsraum zurückgeleitet werden. Hier treffen sie in einer zum
Durchführen des vollkommenen Verdampfungsprozesses hinreichenden Menge mit der frischen,
im Gegenstrom ständig zufließenden und auf großen Flächen verteilten, abzudampfenden
Flüssigkeit zusammen. Die Dämpfe geben die in der Heizvorrichtung aufgenommene Wärme
an die Flüssigkeit ab und verursachen so deren Verdampfung. Die Menge der in den
Verdampfungsraum eingeführten überhitzten Dämpfe wird so bemessen, daß ihre mitgeführte
Wärme zum vollständigen Verdampfen in dem beabsichtigten Grade ausreicht. Der Überschuß
der im Verdampfungsraum gebildeten Dämpfe wird aus dem Kreislauf zur stufenweisen
fraktionierten Kondensation in eine Reihe von Kondensatoren abgeführt.
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Wenn die Ausscheidung der höchst siedenden Fraktionen aus dem Rohgut
angestrebt wird, die sich leichter in der Heizvorrichtung zersetzen, können die
aus dem Rohgut entstehenden Dämpfe vor ihrer Überleitung über den Überhitzer durch
einen oder mehrere Kondensatoren geleitet werden, um diehöhersiedendenBestandteile
durch Verflüssigung zu entfernen. Dann durchströmen den Überhitzer nur die Dämpfe
der niedriger siedenden Fraktionen, die bei der Temperatur des Überhitzers nicht
leicht zersetzt werden. Die ausgeschiedenen höheren Bestandteile gelangen also nicht
mehr in den Überhitzer und werden auf diese Weise vor der pyrogenen Zersetzung verhütet;
dem Destillationsgefäß werden daher nur die überhitzten Dämpfe der beständigen Fraktionen
zugeführt. Gegenüber den anfangs angeführten Verfahren beruht also die Erfindung
auf einer solchen Oberflächenverdampfung, bei welcher als ausschließliches Heizmittel
die bei der Oberflächendestillation selbst gebildeten Dämpfe benutzt werden.
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Die Zeichnung veranschaulicht eine Einrichtung zur Durchführung des
Verfahrens bei der Rohöldesiillation in schematischer Darstellung.
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Die Einrichtung besteht aus einer Heizvorrichtung 3, in der die Dämpfe
der Petroleumdestillate von zoo° auf 35o° erhitzt werden. Die erhitzten Dämpfe treten
unten in eine als VerdampfungsraumdienendestehendeKolonnei, die Füllmaterial entsprechend
großer Oberfläche enthält. Durch das Rohr q. und die Brause tritt frisches (vorgewärmtes)
Rohöl in die Kolonne i, rieselt abwärts und begegnet den erhitzten Destillationsdämpfen,
nimmt ihre Wärme auf und verwandelt sich in die Benzin-Leucht- und Schmieröldämpfe.
Der unverdampfte Rückstand, dessen Menge durch die Zuflußgeschwindigkeit des Rohöles
oder durch die Menge der in die Kolonne eingeführten erhitzten Dämpfe "geregelt
wird, fließt durch die Siphoneinrichtung x= am Fuß der Kolonne ab. Ein Teil der
gebildeten Dämpfe von etwa Zoo ° C gelangt durch Ventil 8 bei geschlossenem Ventil
g in die Abzweigleitung zum Ventilator 2, der sie wieder der Heizvorrichtung 3 zuführt.
Der Rest der aus der Kolonne i ..strömenden Dämpfe geht durch dieLeitung 5 zu den
Kondensatoren 6, in denen die Schmieröldämpfe kondensiert werden, während die Leuchtöl-
und Benzindämpfe durch die Leitung io in weitere Kondensatoren entweichen, in denen
sie fraktioniert verflüssigt werden.
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Infolge der niedrigen Temperatur (250' C) des Heizmittels ist
die übermäßige Erhitzung der Flüssigkeiten und Dämpfe und ihre Zersetzung vermieden
und wird die Einrichtung sehr geschont. Die Verdampfung der Flüssigkeiten erfolgt
ausschließlich auf ihrer Oberfläche, wodurch das Mitreißen der Flüssigkeitsteile
vermieden wird. Da durch Verdampfen der Flüssigkeit eine Mischung verschiedener
Kohlenwasserstoffe erhalten wird, - sind die Partialdampfdrücke einzelner Mischungsbestandteile
sehr klein, das Verdampfen geht daher wie im Vakuum vor sich, und die Temperatur
der verdampfenden Flüssigkeit kann niedriger sein, was gleichfalls die Anwendung
eines Heizmittels von verhältnismäßig niedriger Temperatur (350' C) erlaubt.
Im Vergleich mit den Verbrennungsgasen u. dgl. bilden die unmittelbar bei der Destillation
entstandenen Dämpfe ein Mittel sehr hoher spezifischer Wärme. Daher braucht das
Volumen der im Kreislauf befindlichen Dämpfe nicht groß zu sein.
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Aus dem angeführten Beispiel ist ersichtlich, daß hier auch sehr große
Wärmewirtschaftlichkeit im Verhältnis zu der im Heizmittel enthaltenen Wärmeenergie
erreicht wird. Von dem Verlust durch Wärmestrahlung abgesehen, beträgt der Wärmeausnutzungskoeffizient
ioo %, weil
Wenn eine Zersetzung der durch die Heizvorrichtung 3 kreisenden Dämpfe, der Schmieröldämpfe,
droht, wird das Ventil 8 geschlossen und Ventil g geöffnet. Dann gelangt das Dampfgemisch
zuerst durch die Leitung 5 indie Kondensatoren 6, in denen die Schmierölbestandteile
verflüssigt werden; der Rest der
auf etwa 15o' C abgekühlten, nur
aus Leuchtöl und Benzin bestehenden Dämpfe geht teilweise durch Ventil g zum Ventilator
und der Überschuß der Dämpfe durch das Rohr io in die Kondensatoren 7, in denen
er verflüssigt wird. In diesem Falle nehmen an dem Kreislauf durch die Heizvorrichtung
nur die leichteren Benzin- und Leuchtöldämpfe teil, die für Überhitzung nicht so
empfindlich sind. Ist zu befürchten, daß durch das Überhitzen der aus dem Verdampfungsraum
unmittelbar austretenden Dämpfe eine unerwünschte Zersetzung herbeigeführt werden
kann, die besonders den höher siedenden Bestandteilen des Dampfgemisches, also denSchmieröldämpfen,
droht, dann kann die Abzweigleitung, die durch den Ventilator zum Überhitzer führt,
erst hinter einem der ersten Kondensatoren angeordnet werden; zu den durch den Überhitzer
zirkulierenden Dämpfen gelangen dann die von den Schmierölbe= Standteilen befreiten
und folglich schon etwas, z. B. auf 15o° C, abgekühlten Dämpfe. In diesem Falle
ist der Wärmekoeffizient etwas kleiner und-beträgt 0,75, was noch eine hohe
Ausnutzung der Wärmeenergie des Heizmittels darstellt. Das Destülationsverfahren
wird dann mittels der Benzin- und Leuchtöldämpfe mit eventuellem Anteil der leichteren
Öldämpfe geführt, dagegen bleiben andere wertvolle Vorteile des neuen Verfahrens
unverändert.
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Diese bestehen gegenüber den bekannten Verfahren darin, daß die Destillation
auf sehr schonende Weise geschieht, da die Überhitzung sowohl der zu destillierenden
Flüssigkeit als auch der höher siedenden Destillatdämpfe ausgeschlossen ist, und
daß die Wärmezufuhr nur durch das kreisende Dampfgemisch bewirkt und das Verfahren
mit sehr großer Wärmewirtschaftlichkeit durchführbar ist.