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Ventilapparatur zur Ausführung von Olspaltprozessen unter Druck Bei
einigen technischen Verfahren der Erdöl- und Kohlechemie, insbesondere bei der Ölspaltung
unter Druck (Krackindustrie), ist es notwendig, flüssige oder dampfförmige Stoffe
oder Gemische beider Phasen bei gleichzeitiger Druckverminderung oder vollständiger
Druckentlastung mit einer bestimmten Flüssigkeit von besonderen chemischen oder
physikalischen Eigenschaften in kürzester Zeit innig zu vermischen.
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Dieses Erfordernis kann beispielsweise gegegeben sein, um eine plötzliche
Abkühlung expandierender Stoffe zur schnellsten Erreichung einer gewünschten Temperatur
zu bewirken (z. B. britisches Patent 2q.2 323) oder um eine beabsichtigte Auswaschung
expandierender Spaltprodukte in vorgelegte Lösungsöle auszuführen (z. B. britisches
Patent 252 3o8). Bei solchen Verfahren der Ölspaltung unter Druck, die mit einer
Verrnischung arbeiten, ist es notwendig, die Expansion automatisch sich regulierend
und innerhalb eines abgeschlossenen Raumes vorzunehmen, wobei gleichzeitig die expandierenden
Stoffe unmittelbar in flüssige Stoffe derart eintreten können, daß eine schnelle
und innige Vermischung erreicht, eine kontinuierliche Arbeitsweise gewährleistet
wird und dabei das Expansionsventil in der vorgelegten Flüssigkeit gelagert ist.
_ Die bisher hauptsächlich angewandten Ventile zur Expansion von Spaltprodukten
haben nicht die Möglichkeit der Vermischung mit vorgelegten Flüssigkeiten unmittelbar
nach der Drosselung, weil die Baulänge des Ventils und das Ventilgehäuse ein direktes
Umspülen des Ventils nicht ermöglichen. Außerdem können sie sich nicht selbst regulierend
einstellen, weil sie in der Regel von Hand bedient werden müssen. Diese Art Ventile
haben ferner den Nachteil, daß sie den Querschnitt von der Seite her drosseln, so
daß. die Leitung gern inkrustiert und verstopft.
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Eine Ventilapparatur, die auch eine Vermischung von Spaltprodukten
mit einer vorgelegten Flüssigkeit gestattet, ist in der amerikanischen Patentschrift
1394 987 (Fleming) beschrieben. Dieselbe hat aber den Nachteil, daß
sie ebenfalls den Querschnitt durch konischen Zulauf der Endleitung hinter einem
besonderen Drosselventil nochmals eindrosselt.
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Bezüglich solcher Ventile, die bisher hauptsächlich bei Blasenkrackverfahren
in Anwendung sind und die ebenfalls ohne Querschnittsdrosselung automatisch arbeiten,
ist zu bemerken, daß diese im wesentlichen nur zur Weiterleitung einer flüssigen
oder dampfförmigen Phase dienen. Die amerikanische Patentschrift 1320 726
(Adams) beschreibt beispielsweise ein Ventil, welches lediglich zur Weiterleitung
von je einer Phase unter gleichzeitiger Absperrung einer Blase verwandt werden kann.
Die amerikanische Patentschrift 161.9 44o (Sloan) arbeitet im Verfolg eines
Blasenkrackverfahrens beispielsweise mit einem Ventil, das zwar ebenfalls automatisch
in Funktion tritt, aber nur den Zweck und die Wirkung der Druckregulierung innerhalb
einer Dämpfeweiterleitung
betreffen kann. Die britische Patentschrift
23 446 (Laing) beschreibt ebenfalls ein Ventil, welches ohne Ouer schnittsdrosselung
arbeitet. Dasselbe hat aber nur den Zweck und die Wirkung, zwei Dampfräume voneinander
abzuschließen und Dämpfe weiterzuleiten. Im Gegensatz zu vorliegender Ventilkonstruktion
können die angeführten irgendeine Vermischung mit einer vorgelegten Flüssigkeit
unmittelbar bei der Expansion nicht gewährleisten. Bei allen Spaltverfahren, vor
allem bei ülspaltverfahren in Schlangen unter Druck ist aber die Gefahr eines Zuwachsens
und Verschlammens der Ventile eine große. Um diese Gefahr zu vermeiden, ist die
vorliegende Ventilkonstruktion erfunden worden. Sie soll durch die folgende Erläuterung
zur beiliegenden Zeichnung noch näher beschrieben sein.
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In ein durch eine Wand 8 und einen Boden 9 gebildetes Gefäß mündet
eine Hochdruckröhre a, deren Mündung durch einen Ventilkege13 abgeschlossen ist,
der sich in einer Führung 4 bewegt. Die Hochdruckröhre 2 und der Ventilkegel 3 sind
zweckmäßig so ausgebildet, daß beim Aufsitzen des Ventilkegels die Berührungsstelle
eine etwa kreisrunde Linie ergibt. Auf eine Aussparung des Ventilkegels 3 drückt
ein auf einer Welle 6 befestigter Daumen 5. Die Welle 6 ist in Vorsprüngen der Wand
8 gelagert. Das eine Ende der Welle tritt durch die Wand 8 hindurch ins Freie und
trägt einen Hebelarm io, an welchem ein Gewicht i i angebracht ist. Zur Abdichtung
der Durchtrittsstelle der Welle 6 durch die Wand 8 dient eine Stopfbüchse i2.
-In dem Gefäß 8 ist eine Röhre 7 aus dünnem Blech angebracht, welche die
Mündung der Hochdruckröhre 2 und den Ventilkegel 3 umgibt. Eine Röhre i dient zur
Zuführung der Flüssigkeit in das Gefäß 8, 9.
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Der Abschluß des Gefäßes 8, 9 nach oben ist auf der Zeichnung deswegen
nicht dargestellt, weil er sich je nach der Anwendung der Apparatur für das eine
oder andere Frackverfahren von selbst ergeben wird.
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Die zu behandelnden Spaltprodukte treten mit einer gewünschten Strömungsgeschwindigkeit
bei einer gewünschten Temperatur und bei einem gewünschten höheren Druck aus der
Hochdruckröhre 2 in eine Zone niedrigeren Druckes, die durch das Gefäß 8, 9 abgeschlossen
ist. Der Weg in diese Zone wird den expandierenden Stoffen durch ein Gegendrücken
des Ventilkegels 3 derart verwehrt, daß der Gegendruck gegen den Inhalt der Hochdruckröhre
2 beliebig eingestellt werden kann, um einen gewünschten Arbeitsdruck in der Hochdruckleitung
automatisch aufrechtzuerhalten. Gleichzeitig und unmittelbar beim Eintritt der expandierenden
Stoffe in die Zone niedrigeren Druckes treten dieselben in eine Flüssigkeitsmenge
ein, deren Standhöhe durch einen Überlauf geregelt werden kann und deren Zulauf
durch die Röhre i vorgenommen wird. Zur Erreichung einer besonders wirkungsvollen
Vermischung der expandierenden Stoffe mit der durch die Röhre i eintretenden Flüssigkeit
dient die Röhre 7 dadurch, daß sie ein Ansaugen der in dem Gefäßraum stehenden Flüssigkeit
durch die expandierenden Stoffe bewirkt. Diese Röhre 7 leitet außerdem das entstehende
Gemisch richtunggebend, in beliebiger Richtung, im gezeichneten Falle nach oben,
wo dasselbe entweder teilweise oder ganz in einen zweiten, nicht dargestellten Raum
verdampfen kann oder als Flüssigkeitsgemisch eintritt. Der Druck der Strömung in
der Hochdruckröhre 2 gegen den Ventilkegel 3 hebt denselben so weit, als es der
Ventilkegelbelastung durch das Gewicht i i entspricht, wobei der an der Welle 6
befestigte Daumen 5 mehr oder= weniger kräftig gegen die Hochdruckleitung drückt.
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Die Wirkungsweise der erläuterten Apparatur sei auch durch ein spezielles
Beispiel beschrieben.
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Ein Phasengemisch von Spaltprodukten strömt reit einer Geschwindigkeit
von 2 m/Sek. und einer Temperatur von 45o° C bei einem Druck von 4o Atm. in der
Hochdruckröhre 2 in Richtung gegen den Ventilkegel 3. Die Belastung des Ventilkegels
drückt gegen den Austritt des Reaktionsgemisches in der Hochdruckröhre 2 derart,
daß dort der obengenannte Druck aufrechterhalten wird. Dieser Druck hebt entsprechend
der Ventilkegelbelastung automatisch den Ventilkegel, so daß die Dämpfe und Flüssigkeiten
aus der Hochdruckröhre 2 in die 'Umgebung des Ventilkegels expandieren. Die Expansion
wirkt sich infolge der richtunggebenden Rohrführung 7 nach oben aus, so daß die
in der Umgebung des Ventils stehende Flüssigkeit von der unten offenen Rohrleitung
7 angesaugt wird. Dadurch vermischen sich die Stoffe aus der Hochdruckröhre :2 und
die vorgelagerte Flüssigkeit, aus der Röhre i kontinuierlich zulaufend, unmittelbar
und innig, so daß eine plötzliche Mischtemperatur von z. B. 300° C resultiert. Gleichzeitig
wird die Ventilapparatur von den kühleren und auswaschenden Ölen aus der Röhre i
fortwährend umspült, so daß eine Verschlammung oder Inkrustierung derselben behoben
ist.