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Verfahren und Vorrichtung zur Druckwärmespaltung von Kohlenwasserstoffölen
und deren Rückständen Es sind Krackvorrichtungen bekannt, die aus einem Erhitzer
und einer Reihe von Gefäßen bestehen, in denen die eigentliche Spaltung vor sich
geht. Diese bekannten Vorrichtungen leiden .aber an dem -Übelstand, daß die zwecks
Reinigung oder wegen sonstiger Maßnahmen notwendige Ausschaltung eines Spaltgefäßes
und Einschaltung eines anderen Spaltgefäßes entweder eine Betriebspause oder zum
mindesten einen ungleichförmigen Ablauf des Verfahrens bedingt, der für das ganze
Verfahren äußerst störend und sogar gefährlich ist. Die Kontinuität des Verfahrens
ist also bei den bekannten Verfahren bzw. Vorrichtungen nicht vorhanden.
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Der Gegenstand der Erfindung ist demgegenüber ein Verfahren und eine
Vorrichtung zur Druckwärmespaltung von Kohlenwasserstoffölen und deren Rückständen
in einer Reihe von Spaltgefäßen, bei dem die Aus- und Einschaltung einzelner Spaltgefäße
ohne die geringste Störung im Ablauf des Verfahrens vor sich geht, was dadurch erreicht
wird, daß die verschiedenen Vorrichtungsteile so durch Röhren, Rohrleitungen und
Ventile miteinander verbunden sind, daß jedes der Spaltgefäße beliebig aus- und
dafür gleichzeitig ein vorbereitetes Spaltgefäß eingeschaltet werden kann, welches
vorher in den Zustand versetzt ist, daß der Betrieb der Gesamteinrichtung ununterbrochen
vonstatten geht, ohne daß eine Stockung auch nur stoßweise eintritt. In der Zeichnung
ist ein Ausführungsbeispiel der neuen Einrichtung .der Zersetzungszone mit dem angeschlossenen
Verdampfer schematisch dargestellt. Die Einrichtungen zum Heizen und zum Kühlen
der erhaltenen Produkte sind nicht dargestellt. F1 bis F6 sind Zersetzungsgefäße,
von denen jedes mit Einrichtungen zur Aufrechterhaltung der geeigneten Temperatur
und des erforderlichen Druckes versehen ist. Diese Einrichtungen sind von bekannter
Art rund auf der Zeichnung nicht dargestellt. Zur Aufrechterhaltung der Kracktemperatur
in den Krackbehältern können diese sowohl von außen als auch von innen, beispielsweise
durch Flammrohre, beheizt werden, am besten jedoch so, daß die Temperatur des Heizmittels
nicht viel höher ist als die Temperatur des Öles, so daß eine Überhitzung des Öles
an 'den Flammrohren der Krackgefäße nicht eintritt. Dies kann beispielsweise dadurch
erreicht werden, daß man Rauchgase geeigneter Temperatur um die Gefäße oder durch
die Flammrohre der Gefäße in an sich bekannter Weise leitet. Die Zersetzungsgefäße
Fl bis F6 sind mit Eintrittsleitungen a1 bis a5, die am Boden oder nahe über dem
Boden der Behälter einmünden, und mit Austrittsleitungen b1 bis b5, die von dem
obersten Teil der Gefäße ausgehen, versehen. Durch die Eintrittsleitungen a1 bis
a5 können die einzelnen Gefäße entweder an eine durch die Heizschlange gespeiste
Hauptleitung 1 oder an eine Kreisleitung
II und durch die
Austrittsleitungen blbis. b5 .entweder an dieselbe Kreisleitung II oder an" einre
-zum` Verdampfer I führende Leitung III angeschlossen werden. Eine weitere Leitung
IV (im nachstehenden Füllleitung genannt) dient zur Zuführung vorgewärmten Öles
unter Druck nach den einzelnen Zersetzern F'- bis F5; der Vorwärmer von beliebiger
Bauart und die damit verbundene Druckpumpe sind nicht dargestellt. Außerdem kann
jeder einzelne Zersetzer F'- bis F" durch die Entleerungsleitung V auch unmittelbar
mit dem Verdampfer I in Verbindung gebracht werden.
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Die Kreisleitung Il gestattet, jeden-beliebigen Zersetzer bei ungestörter
Aufrechterhaltung des Betriebes mit den übrigen Zersetzern zwecks Reinigung auszuschalten
und an Stelle desselben einen vorher ausgeschalteten und gereinigten Zersetzer .wieder
einzuschalten.
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Es sei angenommen, daß von den im Betriebe befindlichen Zersetzern
F-, F2, F3, F¢ der letztere zwecks Reinigung ausgeschaltet werden soll, während
der vordem ausgeschaltete Zersetzer F5 bereits entleert und gereinigt worden, aber
noch leer ist.
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Das aus der Heizschlange durch die Hauptleitung I der Zersetzungszone
zugeführte Rohmaterial wird langsam durch die hintereinandergeschalteten Zersetzer
F' bis F¢ hindurchgeleitet, wobei es den folgenden Weg zurücklegt: Hauptleitung
I, Ventile ii und 21 (Ventile i i:' und 7 i geschlossen), Eintrittsleitung a' mit
Rückschlagventil 31 (Ventil 9i geschlossen), Zersetzer F1; Austrittsleitung b-,
Ventile 41 und 51 (Ventile 8i und 61 geschlossen), Kreisleitung II, Ventile72 und
22 (Ventile 62 und 12 geschlossen), Eintrittsleitunga2 mit Rückschlagventi132 (Ventil
92 geschlossen), Zersetzer F2, Leitung b2, Ventile 42 und 52 (Ventile 82 und 62
geschlossen), Kreisleitung II, Ventile 73 und 23 . (Ventile 63 und 13 geschlossen),
Eintrittsleitung a3 mit Rückschlagventi133 (Ventil 93 .geschlossen), Zersetzer
F3, Leitung b3, Ventile 43 und 53 (Ventile 83 und 63 geschlossen), Kreisleitung
II, Ventile 74 und 24 (Ventile 64 und 14 geschlossen), Eintrittsleitung a4 mit Rückschlagventil34
(Ventil 94 geschlossen), Zersetzer F4. Aus dem Behälter F4 gelangt dann das zersetzte
Material durch Leitung b4 und Ventile 44 und 84 (in diesem Falle sind die Ventile
54 und 84' geschlossen) in die Leitung III, um durch diese unter Umgehung des Zersetzers
F5 bei offenem Ventil 85'. (Ventil 85 geschlossen) unmittelbar oder nach Passieren
des Kühlers I durch Reduzierventil G in den Verdampfungskessel I geleitet zu werden.
Vor der Aussehaltung des Behälters F4 wird nun der Behälter F6 nach vorheriger Austreibung
der Luft durch die Fülleitung IV bei offenem Ventil io5 (während die Ventile ioi,
1o2, 103 und 104 geschlossen sind) mit vorgewärmtem Rohmaterial unter Druck gefüllt.
Die hierbei etwa entstehenden Dämpfe entweichen durch das Sicherheitsventil H5 und
werden nach Kondensation im Kühler U dem Vorratsbehälter W zu-
geführt.
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Nach erfolgter Füllung des Zer Setzers. F5 wird der Zersetzer F4,
nachdem Ventil 64 der Kreisleitung II zur Sicherung der Kontinuität des Betriebes
.geöffnet wurde, durch Schließen der Ventile 74, 24, 44 und 84 ausgeschaltet und
gleichzeitig Zersetzer F5 durch Öffnen der Ventile 75, 25, 45 und 85 und Schließendes
Ventils 85' eingeschaltet. Dann wird Ventil 94 geöffnet, um den zersetzten Inhalt
des ausgeschalteten Behälters durch Entleerungsleitung V und Reduzierventil i oo
langsarri in den Verdampfer I überzuführen.
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Der Weg des Rohmaterials vom Zersetzer F3 bis zum Verdampfer I ist
nun wie folgt: Leitung b3, Ventile 43 und 53 (Ventile 63 und 83 geschlossen), Kreisleitung
II (Ventile 74 und 54 geschlossen), Ventile 75 und 25 (Ventile 65 und 15 geschlossen),
Eintrittsleitung a5 mit Rückschlagventil 35 (Ventil 95 geschlossen), Zersetzer F5,
Leitung b5, Ventile 45 und 85 (Ventile 55 :und 85 geschlossen), Leitung III,
gegebenenfalls Kühler I, Reduzierventil G, Verdampfer I.
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Aus obigem leuchtet ein, daß der Betrieb der Gesamteinrichtung ununterbrochen
vonstatten geht, ohne daß eine Stockung auch nur stoßweise eintritt. Die Kontinuität
der Destillation )aus dem Verdampfer wird für die Spanne Zeit, bis der gereinigte
Zersetzer eingeschaltet und in normalen Betrieb gebracht wird, durch das zersetzte
Material aus dem soeben ausgeschalteten Zersetzer gesichert.
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Auf ganz gleiche Art erfolgt ,die Ausschaltung eines weiteren Zersetzers
nach Reinigung und Füllung des im vorangehenden Beispiel ausgeschalteten Zersetzers
F4.
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Zweckmäßig wird der gereinigte und frisch gefüllte Zersetzer als erstes
oder letztes Glied der Reihe in der Strömungsrichtung des Rohmaterials. geschaltet.
Es ist ferner vorteilhaft, den als letztes Glied der Reihe geschalteten Zersetzer,
solange er diese letzte Stelle behält, d. h. ehe ein weiterer, frisch gefüllter
Behälter ihm nachgeschaltet wird, nicht zu heizen, damit das zersetzte Material
aus dem vorletzten Zersetzer gezwungen wird, den kühleren Inhalt des frisch gefüllten
Zersetzers zu durchströmen, wodurch die Verdampfung der in dem durchfließenden zersetzten
Material
enthaltenen leichten Kohlenwasser stoffe durch Absorption
derselben verzögert wird, wobei eine Wiedervereinigung derselben zu stabileren Kohlenwasserstoffei
stattfindet.
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Die Methode, die Krackprodukte in der letzten Krackkammer durch ein
Öl von niedriger Temperatur zu leiten, bevor erstere der Destillation in dem Verdampfer
unterworfen werden, hat den weiteren Vorteil, daß keine freie Kohle in den Verdampfer
übertreten kann, so daß das Restprodukt (Heizöl), welches in dem Verdampfer gewonnen
wird, von sehr guter Beschaffenheit .ist, weil es weder Koks noch sich später absetzende
Bestand-. teile enthält.
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Zum Füllen der neu einzuschaltenden Zersetzer aus der Fülleitung IV
wird der Regel nach dasselbe Rohmaterial verwendet, das durch die Heizschlange hindurch
in das System geleitet wird; zweckmäßig wird es aber in einem besonderen Apparat
vorgewärmt, um .die Gleichmäßigkeit d es Betriebes leichter regeln zu können. Man
könnte jedoch die Fülleitung IV auch aus der Heizschlange speisen, von der die Hauptleitung
I gespeist wird. Wird das Vorwärmen in einem besonderen Apparat bewirkt, so kann
in die Füllleitung zur Erzielung der oben beschriebenen Wirkung ein Rohmaterial
von niedrigerer Temperatur, gegebenenfalls auch eine andere Ölart gedrückt werden,
als ,zur Speisung der Hauptleitung verwendet wird. Vorteilhaft läßt sich zu diesem
Zweck z. B. das hochsiedende Nebenprodukt des Krackverfahrens selbst verwenden.
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Die Anzahl der Zersetzer kann auch höher sein als fünf, und die Einrichtung
zur Ein-und Ausschaltung derselben kann ebenfalls vielfach abgeändert werden.
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Weitere Vorteile des Verfahrens und der Einrichtung sind nachstehend
geschildert. Die verhältnismäßig lange Zeit, die das Rohmaterial unter den besten
Zersetzungsbedingungen zubringt, ermöglicht, denselben Grad der Zersetzung. bei
einer niedrigen Temperatur zu erreichen als bei den bekannten Verfahren. Z. B. kann
man bei der erhöhten Dauer der Zersetzung aus demselben Rohmaterial bei
390 bis 400° die gleiche und sogar noch größere Mengen Benzin herstellen,
als wenn bei den bekannten Verfahren, durch die die Zersetzung auf eine kürzere
Zeitdauer beschränkt ist, eine Zersetzungstemperatur von 46o° verwendet wird. Durch
die Herabsetzung der Temperatur wird aber nicht nur die Lebensdauer der Apparate
erhöht, sondern auch die Qualität des Erzeugnisses verbessert und wird auch die
Menge des ausgeschiedenen Kohlenstoffes geringer. Außerdem nimmt auch die Menge
der entstehenden permanenten Gase ab, und der ausgeschiedene Kohlenstoff :ist locker
und haftet nicht an den Wandungen.