DE546081C - Verfahren zur Druckwaermespaltung von Kohlenwasserstoffoelen - Google Patents

Description

• Verfahren zur Druckwärmespaltung von Kohlenwasserstoffölen Die Erfindung bezweckt in der Hauptsache, bei der Druckwärmespaltung von Kohlenwasserstoffölen, insbesondere von Teeren, mit geringem Druck und geringem Aufwand von Heizmaterial eine möglichst große Ausbeute an niedrig-siedenden Iiohlenwasserstoffen (Benzinen, Treibölen) zu erzielen.
• Es sind Druckwärmespaltverfahren bekannt, bei welchen das Spaltgut, nachdem es einer die Abtreibung von Wasser und der leichter siedenden Bestandteile bewirkenden Vorwärmung unterworfen ist, bis annähernd auf die Spalttemperatur weiter vorgewärmt wird. Nach einem anderen Druckwärmespaltverfahren ist es bekannt, daß die bei der Spaltung des Spaltgutes entstandenen Gase nach ihrem Übertreten in eine Kammer in dieser infolge der hier herrschenden Spalttemperatur einer weiteren Spaltung unterworfen werden. Es ist auch bekannt, zwecks wirksamerer Spaltung das Spaltgut auf seinem abwärts führenden Wege einer von oben nach unten sich steigernden Temperatur zu unterwerfen und dabei Katalysatoren anzuwenden. Bei einem anderen bekannten Verfahren wird eine bestimmt bemessene Spaltgutmenge im Kreislauf mehrere Male durch eine Spaltkammer und eine mit ihr verbundene Kammer, in denen die Reaktionsprodukte voneinander getrennt werden, mittels einer Pumpe geführt. Es findet bei diesem bekannten Verfahren also kein ununterbrochener, sondern ein periodischer Teilmengenbetrieb statt. Auch ist das Entfernen des in der mit flüssigem Spaltgut gefüllten Trennungskammer ausgeschiedenen Kohlenstoffes sehr schwierig. Demgegenüber ermöglicht das Verfahren nach der Erfindung einen ununterbrochenen Betrieb und die leichte und schnelle Abführung des in einem trockenen Raum abgeschiedenen Kohlenstoffes.
• Bei den bekannten Verfahren ist eine genügende Kohlenstoffabscheidung keinesfalls zu erreichen. Auch ist bei ihnen ein Ansetzen des abgeschiedenen Kohlenstoffes (Pech) an die Wandungen der Spaltgefäße nicht zu vermeiden. Diese Mängel bilden auch zum Teil den Grund für die Verhinderung der Durchführung eines ununterbrochenen Betriebes.
• Das neue Verfahren bezweckt unter Sicherung eines ununterbrochenen Betriebes die völlig restlose Abscheidung des Kohlenstoffes und die Verhinderung des Absetzens des ausgeschiedenen Kohlenstoffes an den Wandungen der zur Ausübung des Verfahrens dienenden Vorrichtung. Außer diesen beiden Erfolgen ergibt das neue Verfahren den weiteren Vorteil, daß mit geringem Druckaufwand und geringem Aufwand von Heizstoffen die größtmögliche Ausbeute an niedrigsiedenden Kohlenwasserstoffen erzielt wird.
• Das Verfahren besteht in seinem Grundgedanken darin, daß während des Spaltens das Spaltgut in an sich bekannter Weise zunächst abwärts, aber hierauf wieder aufwärts geführt wird, so daß eine Spaltung in der Flüssigkeitsphase und eine Spaltung in der Gasphase stattfindet. Diese Abwärts- und Wiederaufwärtsführung des Spaltgutes hat eine besonders gute Abscheidung des Kohlenstoffes zur Folge, und zwar wird die Abscheidung des letzteren eine restlose infolge des Bewegungswechsels bzw. des Überganges des Spaltgutes aus der Abwärtsbewegung in seine Aufwärtsbewegung. Es ergibt sich daraus der weitere Vorteil, daß der ausgeschiedene Kohlenstoff ohne weiteres unterhalb der Umkehrstelle des Spaltgutes angesammelt werden kann, so daß seine Beseitigung in leichter Weise ausführbar ist.
• Um aber eine möglichst wirksame Spaltung in der Flüssigkeitsphase zu erzielen, wird bei der Abwärtsführung die Bewegungsgeschwindigkeit des Spaltgutes durch Leitflächen o. dgl., auf welchen das Spaltgut langsam herabfließt, in zunehmendem Maße verringert, während die Temperatur bis zur Umkehrstelle gesteigert wird. Diese Temperatursteigerung ergibt auch zuverlässig die notwendige Überführung des flüssigen Spaltgutes in den dampfförmigen Zustand vor seiner Aufwärtsführung, also seine zuverlässige Verdampfung vor oder an der Umkehrstelle.
• Von dem erwähnten bekannten Verfahren, nach welchem die Spaltgase in einer Kammer einer weiteren Spaltung ausgesetzt werden, unterscheidet sich das Verfahren gemäß der Erfindung also dadurch, daß das Spaltgut in getrennten Räumen bei Abwärtsführung in flüssigem Zustande, bei Aufwärtsführung in dampfförmigem Zustande gespalten wird und daß bei der Abwärtsführung die Bewegungsgeschwindigkeit bei ansteigender Temperatur verringert wird.
• Eine zur Ausübung des neuen Verfahrens besonders geeignete Vorrichtung besteht aus einer stehenden, unten offenen Retorte mit einem konzentrisch in ihr angeordneten, unten offenen Innenrohr kleineren Durchmessers, in welches das bis zur Spalttemperatur vorerwärmte, flüssige Spaltgut oben eingeführt wird. Dieses Ausführungsbeispiel einer geeigneten Vorrichtung ist auf der Zeichnung dargestellt.
• Das Spaltgut wird mittels einer Pumpe o. dgl. durch das Rohr i in einen Vorwärmer 2 getrieben und gelangt von diesem durch das Rohr 3 in eine geschlossene Kammer 4, in der es sich bis zu der gewünschten Höhe ansammelt und auf der Temperatur von i8o bis 22o° erhalten wird. Von der Kammer 4 geht das Spaltgut durch das Rohr 5 in das untere Ende einer Rohrschlange 6, in der es bis auf einige Grade unter der Spalttemperatur erhitzt wird. Die Bauart dieser Rohrschlange zwingt das Spaltgut, einen langen Weg zurückzulegen und eine große Strömungsgeschwindigkeit anzunehmen, so daß eine Ausscheidung von Kohlenstoff verhindert wird. Von dem Erhitzer 6 tritt das Spaltgut durch das Rohr 7 in ein in einer Retorte 8 axial angeordnetes Innenrohr 9 ein, das in einem bestimmten Abstand vom Boden der Retorte endet und im Innern mit Leitflächen io (oder mit einer Schnecke) versehen ist, auf denen das Spaltgut abwärts gleitet.
• Die Retorte ist nach unten schwach konisch zu einer Abscheidungskammer erweitert und mit einem abnehmbaren Deckel verschlossen, der frei über der Heizkammer liegt. Um das Innere der Retorte in demselben Maße zu erwärmen wie die Wandungen, sind in verschiedenen Höhen Heizrohre i i mit Gasheizbrennern 12 zum Durchleiten von Heizgasen quer durch die Retorte hindurchgeführt, und zwar im unteren Teil der Retorte in größerer Anzahl als im oberen. Dadurch wird erreicht, daß der untere Teil stärker erhitzt wird als der obere und das Spaltgut beim Hinabgleiten in dem Innenrohr steigenden Temperaturen ausgesetzt wird. Die Heizrohre i i sind so eingerichtet, daß sie sich frei ausdehnen und bei Bedarf ausgewechselt werden können. Die ausscheidenden Koks- und Asphaltteile lagern sich auf dem Boden der Retorte ab. Die Spaltgase steigen außerhalb des Innenrohres 9 in der Retorte 8 empor und gelangen durch das Verbindungsrohr 14 in einen Abscheider 15. In dem Ringraum zwischen 8 und 9 können gegebenenfalls Katalysatoren (z. B. Aluminiumoxyde) auf Siebböden, Herden, Ringen o. dgl. gelagert oder in geeigneter Weise aufgehängt sein. Sind flüssige Teile in den Abscheider 15 mitgerissen, so fließen sie durch ein in das Rohr 14 eingeführtes Rücklaufrohr 16 in das Innenrohr 9 der Retorte zurück und werden erneut der Spaltung unterworfen. Die Spaltdämpfe dagegen treten aus dem Ausscheider 15 durch das Rohr i9 in die Verdampfungskammer 4 und durchstreichen das in diesem befindliche Spaltgut. Dabei geben sie an das letztere einen Teil ihrer Eigenwärme ab, gleichzeitig die im Spaltgut enthaltenen, bei i8o bis 22o° siedenden Bestandteile sowie das darin enthaltene Wasser abtreibend. Das entstehende Gemisch von Spalt-, Benzin- und Wasserdämpfen wird durch das Rohr 2o in den Kühler 21 abgeführt. Das Kondensat sammelt sich in dem Entspannungsbehälter 22 an, während die nicht kondensierbaren Gase aus letzterem einem Gasbehälter zugeführt werden.
• Falls die Eigenwärme der das Spaltgut in der Kammer 4 durchstreichenden Spaltdämpfe das Spaltgut in der Kammer 4 nicht auf einer Temperatur von 18o bis -22o° zu halten vermag, muß das Spaltgut im Vorwärmer 2, der gewissermaßen als Regler dient, höher erwärmt werden.
• Für die Beheizung der Retorte 8 sind zweckmäßig außer den Gasheizbrennern 12 und 23 im unteren Ende der Retorte außerdem nicht dargestellte Gasheizzüge angeordnet. Die aus der Heizkammer der Retorte abziehenden Verbrennungsgase werden durch Kanäle den Heizkammern des Vorwärmers, der Verdampfungskammer und des L'berhitzers zugeleitet. Nur soweit die Beheizung durch diese Verbrennungsgase nicht ausreicht, werden V orwärmer, Verdampfungskammer und Überhitzer unmittelbar beheizt. Die Einrichtung der Beheizung ermöglicht die Durchführung des Spaltvorganges mit mäßigen Temperaturen, wodurch die Ausbeute beispielsweise an Treibölen oder Heizölen gesteigert, wird.
• Während des Spaltens kann gegebenenfalls auf 6oo bis 8oo° vorgewärmtes, wasserstoffhaltiges Gas (Wassergas) eingeblasen werden. Dadurch wird freier, für die Anlagerung geeigneter Wasserstoff gebildet, mithin eine Erhöhung der Ausbeute an niedrigsiedenden Kohlenwasserstoffen erzielt.
• Das Innenrohr g kann in verschiedenen Höhen geeignete, in der Zeichnung nicht dargestellte Öffnungen besitzen; durch welche diejenigen Spaltdämpfe unmittelbar in -den Raum zwischen Innenrohr und Retortenwandungen abziehen, welche sich in den verschiedenen Temperaturzonen des Innenrohres g gebildet haben. Dadurch wird also eine fraktionierte Abführung der Spaltdämpfe ermöglicht.
• Beim Betriebe der Vorrichtung herrscht an der Eintrittsstelle des Spaltgutes oben im Innenrohr eine Temperatur von 450 bis 500°, an der Umkehrstelle des Spaltgutes unten beim Innenrohr 525 bis 575° und im oberen Ende der Retorte 5oö bis 55o°.
• Die Verlängerung desWeges des Spaltgutes mittels des Innenrohres bewirkt, daß das Spaltgut sowohl in der Dampfphase als auch in der Flüssigkeitsphase zur Spaltung gelangt.
• Der Druck für die Zuführung des Spaltgutes zum Innenrohr g wird durch die Höhenlage und die Einrichtung der Verdampfungskammer 4 bedingt. Für den Fall, daß der freie Eintritt des Spaltgutes in die Retorte durch eine Verstopfung irgendwie behindert wird, kann eine Vorkehrung getroffen werden, die es ermöglicht, ein neutrales Gas mit zweckentsprechendem Druck durch die gesamte Apparatur hindurchzuführen und diese in kürzester Zeit vom Spaltgut zu befreien. Ausführungsbeispiel I

  Braunkohlenteer

  Spez. Gewicht . . . . . . . . . . . o,goi,

  Siedebeginn ............. i30°,

  140' - 3 0/0,

  1900 .- 5 0/0

  250' -18 °h>

  3000 -38 °/°,

  350° - 58 °/°,

  Wassergehalt . . . . . . . . . 0 °/°,

  freier Kohlenstoff . . . . . . . . Spuren,

  Koks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . i,o °/o.

  Nach der Spaltung

  6o,5 °/° Rohbenzin bis 22o° siedend,

  spez. Gew. ...... 0,755,

  Siedebeginn , .... 4o°,

  500 - 5 °/o,

  70' -:20 °/o,

  1000 - 36 1/°,

  150°-71 °/°,

  2oo° - 86 °/°,

  22O° -g4 °/°,

  Iq.,o% Treiböl von 22o bis 36o° siedend,

  spez. Gew. ...... o,goi,

  Siedebeginn ..... 21o°,

  :2:20' - 7 °/o,

  250° - 31 0/0,

  300' - 72 °/°@

  360° - 94 °/°,

  15,0 °/° Pech,

  9,0 °/° Gas,

  _ 1,5 °/° Verlust,

  i00,0 °/o

  Ausführungsbeispiel II

  Erdöl

  Spez. Gewicht ...... 0,8891

  Siedebeginn .......... 92°,

  ioo° - 0,5 °/o,

  1500- 3,00

  2000 - 7,0 0/°,

  2500 - 16,0 0

  3000 -29,0 0/0,

  Paraffingehalt . . . . . . . . . . 2,i2 °/0,

  Asphaltgehalt . . . . . . . . . . 11,50 °/°.

  -Nach der Spaltung

  .16.i °,i" Rohbenzin bis 22o° siedend,

  spez. Gew. ...... 0,750,

  Siedebeginn ..... 34o,

  40° - 3

  70' - 18 1o0° -45 °/o@

  i50° -74 °lo@

  200° - 88 °Io@

  22O° -g5 %-

  25,9% Treiböl von 22o bis 36o° siedend,

  spez. Gew. ...... o,goo,

  Siedebeginn ..... ?io°,

  22O° - 8 %,

  ,5,c'- 33 °/a,

  300° - 75 °/a,

  36o ° - 96 °/o-

  i5,3 °/o Asphalt und Pech,

  10,5 °/o Gas,

  2,2 °/a Verlust,

  100,01/"7

Claims (6)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Druckwärmespaltung von Kohlenwasserstoffölen, insbesondere von Teeren, bei welchem das Spaltgut, nachdem es von Wasser und leicht siedenden Anteilen befreit und dann bis annähernd auf Spalttemperatur vorgewärmt ist, teilweise in der Flüssigkeitsphase und teilweise in der Dampfphase und gegebenenfalls in Gegenwart von Katalysatoren und von vorgewärmten, wasserstoffhaltigen Gasen gespalten wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Spaltgut nach der Vorwärmung mit sich verringernder Geschwindigkeit und bei ansteigenden Temperaturen ein aufrecht stehendes, Leitflächen für das Spaltgut enthaltendes Rohr von oben nach unten durchfließt und die dabei gebildeten Dämpfe und Gase eine das Rohr umgebende, ebenfalls aufrecht stehende und gegebenenfalls an sich bekannteKatalysatoren enthaltendeRetorte durchströmen.
2. 2. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch i, gekennzeichnet durch eine aufrecht angeordnete Retorte (8) mit einem unten offenen und in einem Abstand oberhalb des Bodens der Retorte (8) ausmündenden Innenrohr (g) mit inneren, den Abfluß des oben eingeführten Spaltgutes verlangsamenden Mitteln (Leitflächen io), wobei Heizvorrichtungen (ii, 12) angeordnet sind, die eine sich nach unten erhöhende Temperatur erzeugen.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine geschlossene Kammer (4) mit einem Zuleitungsrohr (3) für das vorgewärmte Spaltgut und mit einem in ihrem unteren Teil ausmündenden, die Spaltgase aus der Retorte (8) zuführenden Rohr (ig) sowie mit einem Rohr (5), welches heberartig wirkend den Flüssigkeitsstand des Spaltgutes in der Kammer (4) bestimmt und die Abführung des Spaltgutes zu dem Innenrohr (9) bewirkt, und endlich in ihrem oberen Teil mit einem Abführungsrohr (2o), welches die Wasserdämpfe und die licht siedenden Bestandteile abführt, versehen ist.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (ig) in den Dampfraum eines geschlossenen Flüssigkeitabscheiders (i5) eingeführt ist, in welchen die die Retorte (8) verlassenden Spaltgase eintreten, und der mit einem in das Innenrohr (9) einmündenden Rohr (i6) versehen ist, welches die abgeschiedene Flüssigkeit in das Innenrohr zurückführt.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Kammer (4) und dem Innenrohr (g) ein Erhitzer (6) angeordnet ist.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch :2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorwärmer (2), die Verdampfungskammer (4) und der Erhitzer (6) in Heizkammern liegen, denen die Heizgase aus dem Retortenheizraum mittels von diesem abzweigender Kanäle zugeführt- werden.