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Verfahren und Vorrichtung zum Reinigen von Kohlenwasserstoffölen Den
Gegenstand der Erfindung bildet ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Reinigen
von Kohlenwasserstoffölen und insbesondere Spaltbenzinen, bei welchem diese in Dampfform
durch einen Katalysator, wie Fullererde, hindurchgeleitet werden und in den Katalysatorraum
ein Lösemittel eingeführt wird, um den Katalysator von den auf ihm niedergeschlagenen
Polymerisationsprodukten zu befreien.
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Von den bekannten Verfahren unterscheidet sich das neue Verfahren
dadurch, daß ein Teil der Dämpfe der zu reinigenden Kohlenwasserstofföle in dem
Katalysatorraum kondensiert wird und das so entstandene Kondensat als Lösemittel
benutzt wird. Auf diese Weise wird eine erhebliche Vereinfachung und Verbilligung
des Verfahrens erzielt.
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Entsprechend dem eben Erläuterten ist bei der zur Ausführung des neuen
Verfahrens dienenden Vorrichtung die Katalysatorkammer so ausgebildet, z. B. nur
leicht isoliert, daß in ihr eine zum Waschen des Katalysators ausreichende Menge
Kondensat gebildet wird.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele schematisch dargestellt.
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Abb. i ist ein senkrechter Schnitt durch einen Apparat nach Linie
i-i der Abb. 3, Abb. 2 ein Teil dieses Schnittes in größerem Maßstabe, Abb. 3 ein
waagerechter Schnitt nach Linie 3-3 der Abb. i, Abb. 4 ein Gesamtbild.
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Abb. 5, 6, 7, 8, g und io zeigen andere Ausführungen.
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Nach Abb. 4 wird ein eingemauerter Destillierkessel io durch eine
Feuerung oder in sonstiger Art geheizt. Er ist durch das Dampfrohr ii mit einer
Öffnung i2 im Außenmantel eines doppelwandigen Katalysatorturmes 13 verbunden. Die
Leitung ii tritt vorzugsweise tangential in den Turm ein, so daß ein Kreislauf heißer
Dämpfe zwischen der äußeren Turmwand 14 und inneren Kammerwand 15 (Abb. 3) stattfindet.
Der Turm 13 hat einen Deckel ig und Boden 2o (Abb. i), die beide dicht angeschlossen
sind. Im Deckel ig ist ein Mannloch 21 mit Deckel und Verschluß 22.
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Die Innenwand 15 ist konzentrisch zur Außenwand 14 und bildet eine
oben offene Kammer, die einen gelochten Trichterboden 16 hat. Ein feines Drahtsieb
17 liegt über letzterem, und über dem Sieb liegt eine geschlitzte Platte 18 zum
Schutz des Siebes beim Reinigen sowie gegen etwa zum Ausräumen benutzte Werkzeuge.
Die Wand 15 setzt sich unter den Boden 16 zum Turmboden 2o fort und ist mit diesem
bei 23 dicht verbunden. Ein Rückflußrohr 24 ist mit dem Turm 13 dicht über der Bodenplatte
2o verbunden und führt die Flüssigkeit,
die sich zwischen den Wänden
14 und 15 kondensiert und sich am Fuße des Raumes zwischen den Wänden ansammelt,
zum Kessel zurück.
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Über dem offenen oberen Ende der Katalysatorkammer 15 ist ein
kreisförmiges, mit Löchern versehenes Rohr 25 von der Turmdecke i9 durch Stützen
26 gehalten (Abb. i) und durch ein Rohr 27 mit einem Behälter 28 (Abb. 4) unter
Einschaltung eines Regelventils 2g verbunden.
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Der Trichterboden 16 der Katalysatorkammer ist durch ein Rohr
30 mit einem Absperrschieber 31: und Auslaßrohr 32 verbunden. Ein
kleines Abzugsrohr 33 kann an das Rohr 3o dicht über dem Schieber 31 anschließen,
um vor dem Öffnen des Schiebers die angesammelte Flüssigkeit abzuziehen. Das Rohr
33 ist gewöhnlich durch ein Ventil 34 verschlossen.
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Der Raum 35 zwischen dem Trichterboden 16 und Turmboden 2o hat einen
Dampfauslaß 36 und einen oder mehrere Flüssigkeitsauslässe 37, 38, die mit dem Traps
39 verbunden sind.
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Der Vorgang ist folgender: Die Katalysatorkammer innerhalb der Innenwand
14 des Turmes 13 wird mit dem Katalysator gefüllt. Vorzugsweise nimmt man
Fullererde, da sie sehr wirksam ist und in manchen Raffinerien auch schon für andere
Zwecke gebraucht wird. Der Katalysator wird in den Turm durch das Mannloch 21 gefüllt,
das dann dicht verschlossen wird. Die Ventile 31, 34, 29 sind geschlossen.
Eine dicke Schicht von Katalysatormasse wird so über dem Lochboden 16 angeordnet.
Das Sieb 17 ist fein genug, um ein Durchfallen von Teilchen des Katalysators in
den Raum 35 zu verhindern. Dämpfe werden nun aus dem Kessel io durch das Rohr ii
in den Außenmantel des Turmes 13
geführt, der die Katalysatorkammer umgibt.
Die Dämpfe suchen den Katalysator bei ihrem Herumströmen, um ihn zu heizen, bevor
sie in Berührung mit ihm treten. Die Dämpfe, die sich im Mantel kondensieren, fließen
nach unten und werden durch das Rohr 24 zum Kessel zurückgeführt. Die über den oberen
Rand der Wand 15 tretenden Dämpfe werden durch die Decke ig nach unten abgelenkt
und strömen durch den Katalysator abwärts und dann durch die Schlitzplatte 18, Sieb
17 und Lochboden 16 in den Raum 35, aus dem sie durch das Rohr 36 in den gewöhnlichen
Kondensator o. dgl. entweichen.
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Beim Durchleiten von Dämpfen von Kohlenwasserstoffölen durch den Katalysator
kondensieren sich im Katalysator hochsiedende Flüssigkeiten, die allmählich in den
Raum 35 fließen und durch Rohr 37 ausfließen. Das obere Ende des Rohres 38 ragt
etwas über den Boden des Raumes 35, so daß bei einer Verstopfung des Auslasses in
das Rohr 37 die Flüssigkeiten bequem durch das Rohr 38 entweichen können. Vom Traps
39 können diese Flüssigkeiten beliebig zum Kessel io zurückgeführt oder getrennt
gesammelt werden.
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Durch die Abscheidung von harzartigen Stoffen im Katalysator nimmt
dessen Wirksamkeit ab. Um die Wirkungsdauer des Katalysators zu verlängern, wird
erfindungsgemäß eine kleine Menge Flüssigkeit durch ihn hindurchgeführt, die einen
Teil der Fremdstoffe löst und mitnimmt, das Entfernen der Polymeren begünstigt und
so die Oberfläche des Katalysators relativ rein und frei für die Einwirkung auf
die Dämpfe hält. Es hat sich gezeigt, daß dafür das in der Kondensatorkammer entstandene
Kondensat im allgemeinen ausreicht. Daher wird während des Betriebes vorzugsweise
das Ventil 29 etwas geöffnet, um den Zufluß einer kleinen Menge dieses Lösemittels
aus dem Behälter 28 durch das mit Löchern versehene Rohr 25 in die Katalysatorkammer
zu gestatten. Das Lösemittel löst die Abscheidungen von harzartigen Stoffen mindestens
zu einem erheblichen Teil und führt sie in flüssiger Form zusammen mit den Polymeren
durch Platte 16, Raum 35, Rohr 37 oder 38 in den Traps 39. Durch diesen werden somit
die oben erwähnten in Gegenwart des Katalysators gebildeten Polymeren oder hochsiedenden
Flüssigkeiten abgeführt, ferner das in der Katalysatorkammer entstandene Kondensat
und das Lösemittel, das die harzartigen Stoffe enthält. Dieses Gemisch kann zu erneuter
Destillation zum Kessel zurückgeführt werden oder kann getrennt behandelt werden,
um das Lösemittel wiederzugewinnen und das Kondensat von den Polymeren zu scheiden
usw.
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Gemäß Abb.5 wird der Katalysator nicht durch die Dämpfe vorgeheizt,
sondern wird nur durch direkte Berührung mit diesen geheizt. Es hat sich gezeigt,
daß dabei eine zur Entfernung der harzartigen Stoffe ausreichende Menge Kondensat
gebildet wird. Die Dämpfe der Kohlenwasserstofföle strömen aus dem Kessel durch
das Rohr 4o in den oberen Teil des Turmes 41. Letzterer kann von einer Isolierschicht
42 umhüllt sein, um eine übermäßige Kondensation zu verhindern und den Katalysator
auf der richtigen Temperatur zu halten. Ein Mannloch 43 ist an der Decke des Turmes
vorgesehen, und ein Sieb 44 trägt oberhalb des Bodens des Turmes den Katalysator.
Ein Auslaßrohr 45 und Ventil 46 dienen zum Entleeren der Katalysatorkammer von der
Masse. Ein Dampfrohr 47 schließt an den Raum 48 zwischen dem Sieb 44 und
dem Turmboden an, und ein Flüssigkeitsauslaß 49 dient zum Abziehen der Polymeren
und sonstigen Flüssigkeiten aus dem Raum 48. Ein Ventil 50 im Rohr 49 regelt
die Rückführung dieser Flüssigkeiten. zum Kessel oder Sammelbehälter. An den nötigen
Stellen sind Trapse angeordnet, um z. B. das Fließen von Dämpfen aus dem Kessel
zum
Turms durch Rohr 49 usw. zu verhindern.
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Bei dieser Ausführung ist die Temperatur d-. - Katalysators
so, daß ein Teil der Dämpfe durch den Turnt zum Rohr 4.7 in Dampfform hindurchgelangen
kann. Die höher siedenden Produkte aus dem Dampf werden aber im Katalysator kondensiert
und dienen als Lösemittel zum Auswaschen der harzartigen Stoffe. Auf diese Weise
:wird die Entstehung der schädlichen Abscheidungen in erheblichem Maße verhindert
bzw. verzögert, so daß die Wirkungsdauer des Katalysators erheblich verlängert wird.
Ist der Katalysator verbraucht, so hat er dann auch kein Bestreben, sich zusammenzuballen
und das Auslaßventil 4.6 zu versetzen.
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Ir d;@r: Rohren .I0 und .47 liegen Ventile 51, 52. Läßt man
Ventil 51 offen, und schließt man Ventil 52 teilweise, so kann man die Dämpfe
durch den Turm4 i unter Druck und entsprechendt_r Überhitzung leiten. Öffnet man
Ventil 52
und schließt man Ventil 51 teilweise, so kann man Druck im
Kessel hervorrufen und die Gase unmittelbar vor ihrem Durchgang durch den Turm entspannen.
So kann man durch relati,-e Einstellung dieser Ventile die Temperaturen der in den
Turm tretenden Dämpfe regeln sowie das Maß der Kondensation der Dämpfe in der Katalysatorkammer
regeln. Die isolierten Turmwände helfen, diese Temperaturen konstant zu halten und
Störungen durch wechselnde Außentemperatur zu verhindern.
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Ein Wasserdampfrohr 53 schließt sich an die Dämpfeleitung ,I3 an und
wird durch ein Ventil 54. geregelt. Es hat sich gezeigt, daß die Zuführung von Dampf
zur Katalysatorkammer die Wirkungsdauer des Katalysators verlängert, und zwar wahrscheinlich
dadurch, daß der Wasserdampf beim Entfernen der Polymeren und harzartigen Stoffe
hilft und dadurch die Masse aktiviert. Der Wasserdampf kann zusammen mit den Kohlenwasserstoffdämpfen
oder absatzweise zwischen den verschiedenen Betriebsperioden zugeführt werden, um
den Katalysator auszuwaschen und die darin abgeschiedenen Stoffe wegzuspülen. Trockener
Dampf von etwa 26o 0 C hat sich bewährt.
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Nach Abb. 6 hat der Katalysatorturm 35 einen Dampfmantel
56 zwischen seiner Innen- und Außenwand, um den Katalysator in der Kammer
57 auf irgendeiner gewünschten Temperatur zu halten. Dampfeinlaßrohr 58 und -auslaßrohr
59 haben Ventile zwecks Regelung dieser Wärme. Die Dämpfe werden direkt zur Katalysatorkammer
durch Dampfleitung 6o geführt und strömen durch den Katalysator und das Tragsieb
61 zum Trennraum 62, aus dem die Dämpfe durch Rohr 63 zum nicht dargestellten Kondensator
fließen, während die Flüssigkeiten einschließlich der Polymeren, des Kondensats,
Lösemittel usw. durch das Abzugsrohr 64 ausfließen. Ein Lösemittelbehälter 65 ist
durch ein Rohr 66 mit einer Spritzspirale 67 verbunden. Die Lösemittelstr ömung
wird durch ein Ventil 68 gereg; t. Ein Mannloch 69 dient zum Einführen des Katalysators
in die Kammer 57, der durch ein Auslaßrohr 7o mit Ventil 71 entfernt werden kann.
Natürlich kann das Lösemittel auch auf andere Art in den Katalysator geführt werden.
Es kann gleichmäßig während des Betriebes oder in mit der Erschöpfung des Katalysators
steigenden :Mengen zugeführt werden oder auch nur am Ende des Betriebes, um den
Katalysator zur Entleerung vorzubereiten.
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Bei der Ausführung nach Abb. 7 ist statt des Lösemittelbehälters 65
und der Schlange 67 eine Kühlschlange 72 verwendet, die mit dem Einlaßrohr 73 und
Auslaßrohr 74 verbunden ist. Kühlflüssigkeit wird dem Rohr 73 und der Schlange 72
zugeführt. Die Wirkung dieser Anordnung ist, daß ein Teil der eintretenden Dämpfe
infolge der Schlange 72 kondensiert wird, und daß das Kondensat durch den Katalysator
57 strömt und als Lösemittel die harzartigen Stoffe entfernt und so die Wirkungsdauer
des Katalysators verlängert und seine Entfernung erleichtert.
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Nach Abb.8 treten die Dämpfe in den Turm 79 durch das Rohr 8o ein
und strömen zwischen Innen- und Außenwand nach unten, wobei sie den Katalysator
81 in der Innenkammer heizen. Eine Öffnung 85 in dem Boden der Innenkammer läßt
die Dämpfe in die Innenkammer zutreten, durch welche sie aufwärts durch das Tragsieb
82 und den Katalysator 81 in Raum 83 strömen und dann durch Dampfauslaß 84 zu einem
nicht gezeichneten Kondensator. Ein Spritzring 86 im Raume 83 wird von einem Lösemittelbehälter
87 gespeist. Der Katalysator wird in die Kammer durch Mannloch 88 gebracht und daraus
durch Mannloch 89 entfernt. Ein Abzugsrohr 9o am Boden des Turmes unter der Öffnung
85 bildet einen Auslaß für die Flüssigkeiten im Turms 79. Diese bestehen aus den
im Mantel zwischen der Innen-und Außenwand des Turmes entstandenen Kondensaten,
dem durch den Katalysator und die Öffnung 85 geströmten Lösemittel und den im Katalysator
gebildeten Polymeren. Hierbei dient das durch den Katalysator fließende flüssige
Lösemittel dem doppelten Zweck des Entfernens der harzartigen Stoffe und der Polymeren
und des Waschens der Dämpfe, so daß eine schärfere Fraktionierung erzielt wird.
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Nach Abb. 9 strömen die Dämpfe erst durch den Katalysator, dann durch
eine Waschflüssigkeit, dann um den Katalysator und dann zum Kondensator. Der Kesselgo
ist durch Dampfrohr 9i mit dem doppelwandigen Turm 92 verbunden. Das Dampfrohr 9i
geht durch
beide Wände hindurch und leitet den Dampf direkt zum
Katalysator 93, durch den der Dampf nach unten strömt, dann durch das Tragsieb 94,
um das offene untere Ende der Wand 95, aufwärts um die Innenkammer herum zum Dampfauslaßrohr
96 und zum Kondensator 97 und Aufnahmebehälter 98. Das Rohr 99 verbindet den Boden
des Turmes mit dem Kessel und ist gewöhnlich durch Ventil ioo geschlossen. Rohr
ioi ist in die Seite des Turmes 92 über dem unteren Ende der Innenwand 95 eingeführt,
um Flüssigkeiten, die bis zu diesem Punkt im Turme steigen könnten, in den Kessel
zurückzuführen. Das Rohr ioi ist mit einem Ventil io2 und Traps ioä versehen. Ventile
104 und 105 können in den Rohren gi und 96 angebracht werden. Der Katalysator kann
wie vorher eingebracht und entfernt werden.
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Diese Vorrichtung wirkt wie folgt: Die direkt in den Katalysator tretenden
Dämpfe werden darin teilweise kondensiert, so daß ein Flüssigkeitsverschluß aus
Kondensat, Polymeren usw. um das untere Ende der Wand 95 gebildet wird. Die nichtkondensierten
Dämpfe strömen durch die Flüssigkeit und im Mantel zwischen der inneren und äußeren
Turmwand aufwärts und suchen die Temperatur des Katalysators zu halten oder zu erhöhen
und die Katalysatorkammer zu isolieren. Die Ventile 104 und 105 können den Druck
und die Temperatur der durch den Turm ziehenden Dämpfe regeln. Rohr 99 dient zur
Entleerung des Turmes.
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Bei der vereinfachten Ausführungsform der Vorrichtung nach Abb. io
ist der Turm direkt an den Kessel angebaut. Seine Innenkammer kann die Dämpfe vor
oder nach ihrem Durchgang durch den Zwischenraum - des Doppelmantels empfangen.
Die Dämpfe strömen hier vom Kessel ioo durch Dampfauslaß iii in die Innenkammer
des doppelwandigen Turmes 112, dann aufwärts durch das Tragsieb 11.3, den Katalysator
114, über den oberen Rand der Innenwand 115 und abwärts durch den die Katalysatorkammer
umhüllenden Mantel. Die nichtkondensierten Dämpfe werden durch ein Rohr 116 vom
Mantel zu einem Kondensator geführt. Unten im Mantel sich ansammelnde Flüssigkeit
wird durch Rohr 117 entfernt und kann getrennt aufgefangen oder zum Kessel iio zurückgeführt
werden. Eine Spritzschlange 118 ist vorzugsweise oben im Turm angebracht, um Lösemittel
in den Katalysator zu führen. Dieses fließt mit den Polymeren, harzartigen Stoffen
und dem Kondensat durch das Sieb 113 in den Kessel.