DE551936C

DE551936C - Process for pressure heat splitting of mineral oils

Info

Publication number: DE551936C
Application number: DEP52711D
Authority: DE
Original assignee: Bataafsche Petroleum Maatschappij NV
Current assignee: Bataafsche Petroleum Maatschappij NV
Priority date: 1926-04-18
Filing date: 1926-04-18
Publication date: 1932-06-13

Description

Verfahren zur Druckwärmespaltung von Mineralölen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Spalten hochsiedender Mineralöle in niedrig siedende, wobei das zu spaltende Öl unter Druck durch ein System von drei Heizschlangen geschickt wird.Process for the pressure heat splitting of mineral oils The invention relates to a method for splitting high-boiling mineral oils into low-boiling ones, wherein the the oil to be split is sent under pressure through a system of three heating coils.

Erfindungsgemäß wird das Öl, während es die erste Heizschlange durchfließt, auf Spalttemperatur, z. B. 449 bis 466°C, gebracht. Hierauf durchströmt es unter geringer Erniedrigung der Temperatur die zweite Heizschlange, in welcher die Spaltung des Öles weiter fortschreitet und infolgedessen Bildung von Dämpfen, Schaumbildung und Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit eintritt. Schließlich durchläuft es die dritte Heizschlange, in der es auf eine die Temperatur in der ersten Heizschlange übersteigende Spalttemperatur, z. B. 482°C, erhitzt wird. Der Querschnitt des Flüssigkeitsstromes ist dabei unveränderlich und verhältnismäßig klein. Nach Erwärmung auf die Höchsttemperatur wird das Öl unter weiterer heftiger Strömung, z. B. durch Wärmeaustausch mit dem zu spaltenden Öl, gekühlt und auf eine Temperatur gebracht, welche unterhalb der Verdampfungstemperatur der höher siedenden Fraktionen, z. B. unter 370' C, liegt, worauf der Druck gegebenenfalls bis auf Atmosphärendruck und in Gegenwart von Wasserdampf reduziert wird, so daß Verdampfung und Trennung der Dämpfe von der Flüssigkeit eintreten.According to the invention, the oil, while it flows through the first heating coil, to gap temperature, z. B. 449 to 466 ° C, brought. It then flows through the second heating coil with a slight decrease in temperature, in which the splitting of the oil continues and as a result the formation of vapors, foam formation and an increase in the flow rate occur. Finally it passes through the third heating coil, in which it is raised to a gap temperature which exceeds the temperature in the first heating coil, e.g. B. 482 ° C, is heated. The cross section of the liquid flow is invariable and relatively small. After heating to the maximum temperature, the oil is subjected to further violent currents, e.g. B. by heat exchange with the oil to be split, cooled and brought to a temperature which is below the evaporation temperature of the higher boiling fractions, z. B. below 370 ' C, whereupon the pressure is optionally reduced to atmospheric pressure and in the presence of water vapor, so that evaporation and separation of the vapors from the liquid occur.

Dadurch wird eine hohe Ausbeute von leicht flüchtigen Fraktionen, wie Benzin und anderen Brennstoffen, erzielt, die ebenso wie die Rückstandsfraktionen frei von Niederschlägen (Koks) sind.This ensures a high yield of volatile fractions, like gasoline and other fuels, achieved that as well as the residue fractions are free from precipitation (coke).

Den bis jetzt üblichen Verfahren zur Spaltung von Mineralölen haften verschiedene Nachteile an, so insbesondere die Bildung größerer Mengen minderwertiger Gase sowie Kohlenstoff (Koks) bei geringer Ausbeute flüchtiger Fraktionen und Verunreinigung dieser flüchtigen Fraktionen, besonders der Rückstandsfraktionen. Ferner sind diese Verfahren und die dazu verwendeten Apparate nicht für die Umwandlung verschiedener Rohprodukte geeignet. Diese Nachteile werden bei dem neuen Verfahren vermieden.The processes for splitting mineral oils that have been customary up to now adhere have various disadvantages, in particular the formation of larger quantities of inferior ones Gases as well as carbon (coke) with a low yield of volatile fractions and impurities of these volatile fractions, especially the residue fractions. Furthermore, these are Process and the apparatus used for this purpose not for the conversion of various Suitable for raw products. These disadvantages are avoided with the new method.

Die Zeichnung stellt eine schematische Skizze von Apparaten dar, in denen das Verfahren beispielsweise ausführbar ist.The drawing represents a schematic sketch of apparatus in which the method can be carried out, for example.

Das Rohöl wird von einer Pumpe 12 durch den Vorwärmer i in die Leitung a gedrückt und gelangt in die Brause all die sich am oberen Ende des Turmes 13 des Behälters 2 befindet. Die Zufuhr des Öles wird so geregelt, daß im Vorwärmer eine bestimmte Temperatur, z. B. 93'C, herrscht. Der Turm 13 ist so angeordnet, daß die erhitzten Gase und Dämpfe des bereits behandelten, durch die Spaltvorrichtung geschickten Öles vom Verdampfer 6 durch die Rohrleitung 15 in den Behälter 2 gelangen und dem Sprühregen des noch nicht gespaltenen Öles aus der Brause a1 entgegenströmen. Dieser Sprühregen kondensiert die nicht umgewandelten, jedoch verdampften Fraktionen des behandelten Öles und trennt sie von den Dämpfen. Die Hitze der Dämpfe dient zur Erwärmung des im Sprühregen enthaltenen vorgewärmten Öles und zum Verdampfen der leichter flüchtigen Bestandteile desselben. Der Turm 13 ist durch ein Rohr 14 nahe seinem oberen Ende für den Ausfluß der flüchtigen Bestandteile mit der Kolonne 8 verbunden. Am Boden des Turmes 13 befindet sich ein Auslaß, durch welchen das zu behandelnde 01 mit den kondensierten Fraktionen der Dämpfe aus dem Verdampfer 6 in den Behälter 3 gelangt. Dieser ist durch ein Rohr 17 mit dem Turm 13 verbunden, um eine Rückkehr etwa noch vorhandener flüchtiger Bestandteile und Dämpfe in den Turm 13 zu ermöglichen. Eine Pumpe 18 drückt die Flüssigkeit des Behälters 3 durch die Rohrleitung b in den Vorwärmer 4 und weiter durch die Leitung c in die Schlangenrohre des in drei Phasen arbeitenden Spaltapparates 5. Durch den Vorwärmer wird das Öl ungefähr auf 393°C erwärmt. Es können selbstverständlich auch andere Temperaturen vorkommen, die jedoch so beschaffen sein müssen, daß das 01 genügend flüssig ist und dem Spaltapparat nicht zuviel Wärme zugeführt werden braucht.The crude oil is pressed by a pump 12 through the preheater i into the line a and reaches the shower which is located at the upper end of the tower 13 of the container 2. The supply of oil is regulated so that a certain temperature, z. B. 93'C, prevails. The tower 13 is arranged so that the heated gases and vapors of the oil that has already been treated and sent through the splitting device from the evaporator 6 through the pipe 15 into the container 2 and flow against the spray of the not yet split oil from the shower a1. This spray condenses the unconverted but evaporated fractions of the treated oil and separates them from the vapors. The heat of the vapors is used to warm the preheated oil contained in the spray and to evaporate the more volatile constituents of the same. The tower 13 is connected to the column 8 by a pipe 14 near its upper end for the outflow of the volatile constituents. At the bottom of the tower 13 there is an outlet through which the reaches to be treated 01 with the condensed fractions of the vapors from the evaporator 6 into the container. 3 This is connected to the tower 13 by a pipe 17 in order to enable any volatile constituents and vapors that may still be present to return to the tower 13. A pump 18 pushes the liquid from the container 3 through the pipe b into the preheater 4 and further through the line c into the coiled tubes of the three-phase cracking apparatus 5. The preheater heats the oil to approximately 393 ° C. It is of course also exist other temperatures, however, must be such that it is sufficiently fluid 01 and need not be supplied to the gap apparatus too much heat.

Der Spaltapparat besteht aus einem System von drei Heizschlangen 2o, 21, 22. In der ersten Heizschlange wird das noch verhältnismäßig ruhig fließende Öl auf Spalttemperatur, z. B. 449 bis 466°C, gebracht, erreicht seinen größten Flüssigkeitsgrad und verliert seine Viskosität; infolge Ausdehnung beginnt es bei größerem Drucke rascher zu fließen. Würde an dieser Stelle, wo das Öl noch verhältnismäßig ruhig fließt, eine stärkere Erhitzung stattfinden, so würde Verkokung eintreten, da die Ölteilchen nahe den Wänden der Rohre überhitzt würden, während die Mitte des Ölstromes verhältnismäßig kühl bleiben würde.The splitting device consists of a system of three heating coils 2o, 21, 22. In the first heating coil, the still flowing relatively calmly becomes Oil at gap temperature, e.g. B. 449 to 466 ° C, brought, reaches its greatest degree of fluidity and loses its viscosity; as a result of expansion, it begins with larger pressure to flow faster. Would be at this point where the oil is still relatively quiet flows, a stronger heating take place, so coking would occur because the Oil particles near the walls of the pipes would overheat while in the middle of the oil flow would stay relatively cool.

Von hier strömt das Material in die zweite Heizschlange 21, in der eine niedrigere Temperatur herrscht als in der ersten Heizschlange 2o. Beim Spalten des Öles in dieser Phase wird mehr Wärme verbraucht, als zugeführt wird, so daß die Temperatur im Ölstrom sinkt. Sie ist jedoch noch genügend hoch, um eine weitere Entwicklung der flüchtigen Umwandlungsprodukte herbeizuführen. Es bilden sich im Ölstrom Dämpfe, wodurch Schaumbildung und Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit einfreten. Das Öl ist jetzt leicht flüssig, hat seine Viskosität verloren, fließt ungestüm dahin, und es entwickeln sich weiter kleine Dampfbläschen, welche durch die unruhige Strömung gleichmäßig verteilt und getrennt voneinander gehalten werden, so daß in der folgenden dritten Heizschlange die Temperatur erhöht werden kann, ohne daß Verkokung eintritt. In dieser dritten Heizschlange wird die Temperatur bis auf ungefähr 482' C erhöht, eine Spalttemperatur, die die der ersten Heizschlange übersteigt und nur verwendet werden kann, da die stürmische und unruhige Strömung das Material vor Verkokung schützt.From here the material flows into the second heating coil 21, in which the temperature is lower than in the first heating coil 2o. When splitting of the oil in this phase, more heat is consumed than is supplied, so that the temperature in the oil flow drops. However, it is still high enough to cover another To bring about development of the volatile conversion products. It is formed in the Oil flow vapors, causing foaming and increasing flow rate freeze. The oil is now slightly liquid, has lost its viscosity and is flowing impetuously, and small steam bubbles continue to develop, which through the turbulent flow is evenly distributed and kept separate from each other, so that the temperature can be increased in the following third heating coil, without coking occurring. The temperature is set in this third heating coil increased to about 482 ° C, a gap temperature that of the first heating coil exceeds and can only be used as the stormy and restless current protects the material from coking.

Diese drei Phasen bewirken eine höhere Wirksamkeit beim Spaltvorgang in bezug auf die Menge des behandelten Materials in gegebener Zeit und hinsichtlich des Verbrauches von Wärme für die Umwandlung. Ein weiterer Vorteil ergibt sich aus der Wirkung der erhitzten Wände auf den fließenden Strom. Die Temperaturen, welchen das Material ausgesetzt werden kann, ohne Verkokung herbeizuführen, können daher beträchtlich erhöht werden mit entsprechender Vermehrung der Benzinausbeute.These three phases make the splitting process more effective in terms of the amount of material treated in the given time and in terms of the consumption of heat for the conversion. Another benefit arises from the effect of the heated walls on the flowing stream. The temperatures, which the material can therefore be exposed without inducing coking can be increased considerably with a corresponding increase in the gasoline yield.

Die Rohre des Spaltapparates 5 haben verhältnismäßig kleinen und zweckmäßig gleichen Durchmesser. Die Heizschlangen 2o, 2=, 22 sind in getrennten Ofen F:, F2 und F3 angeordnet. Der Durchmesser der Rohrschlangen hängt von der Kapazität der Krackanlage ab. Bei einer Anlage, die täglich 8o ooo 1 rektifiziertes Benzin liefern soll, kann der Durchmesser der Rohrschlange 2o 7,9 cm, der Rohrschlange 21 11,4 cm und der Rohrschlange 22 x6,5 cm sein. Die Ölgeschwindigkeit, die zu Beginn o,8 m pro Sekunde beträgt, ist beim Austritt 7 m pro Sekunde. Im ersten Ofen werden die Windungen 2o durch eine passende Heizanlage erhitzt, um das 0I auf Spalttemperatur, z. B. 449 bis 466' C, zu bringen. Der zweite Ofen für die Heizschlangen 21 wird durch die Abgase der Ofen Fi, F3 erhitzt, dort sinkt die Temperatur des Öles um 17 bis 28' C. Im letzten Ofen F3 wird das 01 auf 471' bis 48:z' C erwärmt. Die Relativtemperaturen sind für die gute Durchführung des Verfahrens von Wichtigkeit.The tubes of the splitting apparatus 5 have relatively small and suitably the same diameter. The heating coils 2o, 2 =, 22 are arranged in separate ovens F:, F2 and F3. The diameter of the coil depends on the capacity of the cracking plant. For a system that is supposed to deliver 80,000 liters of rectified gasoline a day, the coil diameter can be 20 7.9 cm, the coil 21 11.4 cm and the coil 22 x 6.5 cm. The oil speed, which is 0.8 m per second at the beginning, is 7 m per second at the outlet. In the first furnace, the windings 2o are heated by a suitable heating system in order to bring the OI to the gap temperature, e.g. B. 449 to 466 'C to bring. The second furnace for the heating coils 21 is heated by the exhaust gases of the furnace Fi, F3, there the temperature of the oil drops by 17 to 28 ° C. In the last furnace F3, the 01 is heated to 471 ° to 48 ° C. The relative temperatures are important for the proper implementation of the process.

Von hier wird-der Ölstrom, der ungefähr eine Temperatur von 482' C besitzt, durch die Leitung d zurück in den Vorwärmer 4 geführt, der nicht nur den Ölstrom vor seinem Eintritt in den Spaltapparat zu erwärmen hat, sondern zu gleicher Zeit das aus dem Spaltapparat kommende Öl abkühlen muß, und zwar auf eine Temperatur, die unterhalb der Verdampfungstemperatur der höher siedenden Fraktionen liegt, z. B. unter 370', ehe der Druck durch das Reduzierventi123 erniedrigt wird. Würde das a°us dem Spaltapparat kommende Öl in diesem Stadium nicht gekühlt werden, so würde die Erniedrigung des Druckes im Reduzierventil 23 eine augenblickliche Entwicklung von Kohlenstoff in dem Flüssigkeitsrückstand zur Folge haben. Die Verhinderung der Kohlenstoffbildung in diesem Stadium ist ebenfalls ein wichtiges Erfindungsmerkmal.From here, the oil flow, which has a temperature of approximately 482 ° C., is passed through line d back into the preheater 4, which not only has to heat the oil flow before it enters the splitting apparatus, but at the same time that from the Splitting apparatus coming oil must cool down to a temperature below the evaporation temperature of the higher-boiling fractions, e.g. B. below 370 ', before the pressure is reduced by the reducing valve 123. If the oil coming from the splitting apparatus were not cooled at this stage, the lowering of the pressure in the reducing valve 23 would result in an instantaneous development of carbon in the liquid residue. The prevention of carbon formation at this stage is also an important feature of the invention.

Das Kühlen der Spaltprodukte kann auch nach der Druckerniedrigung stattfinden, wenn eine zu starke Verdampfung dadurch verhindert wird, daß eine heftige Strömung aufrechterhalten wird. Deshalb ist die gezeigte Anordnung des Druckregulierventils 23 hinter dem Vorwärmer q. nicht wesentlich, obwohl sie besser ist, wenn die in dem aus dem Spaltapparat kommenden Öl aufgespeicherte Wärme voll ausgenutzt werden soll.The decomposition products can also be cooled after the pressure has been reduced take place when excessive evaporation is prevented by violent Maintain flow will. Therefore the arrangement shown is of the pressure regulating valve 23 downstream of the preheater q. not essential, although they do it is better if the heat stored in the oil coming from the splitting device should be fully exploited.

Die Bildung von Kohlenstoff als Niederschlag (Koks) oder in kolloidalem Zustande in flüssigen, gespaltenen Rückständen wird durch die Wärme des gespaltenen ausfließenden Stromes hervorgerufen. Diese Wärme genügt, um nach der Druckerniedrigung die leichteren Kohlenwasserstoffe, jedoch nicht auch die schweren Kohlenwasserstoffe zu verdampfen. Diese schweren Kohlenwasserstoffe bilden dann einen Rückstand, der Koks oder Kohlenstoff enthält, wodurch die Wichtigkeit der Kühlung der aus der Spaltapparatur kommenden Produkte, ehe eine mechanische Trennung der Dämpfe und der siedenden Rückstände eintritt, ersichtlich wird.The formation of carbon as precipitate (coke) or in colloidal Conditions in liquid, split residues are created by the heat of the split outflowing current caused. This heat is sufficient to after the pressure reduction the lighter hydrocarbons, but not the heavy hydrocarbons to evaporate. These heavy hydrocarbons then form a residue called the Contains coke or carbon, eliminating the importance of cooling from the cracking apparatus coming products before a mechanical separation of the vapors and the boiling residues occurs, becomes apparent.

Die Spaltprodukte werden hierauf durch die Rohrleitung e in den Verdampfer 6 geführt und werden bei verringertem Druck und niedrigerer Temperatur getrennt. Dies geschieht in Gegenwart von Wasserdämpfen bei einem Druck von ungefähr i Atmosphäre.The cleavage products are thereupon through the pipe e into the evaporator 6 and are separated at reduced pressure and temperature. This takes place in the presence of water vapors at a pressure of about 1 atmosphere.

Wie die Abbildung zeigt, kann Niederdruckdampf in dem Verdampfer 6 durch die Leitung 40 und das perforierte Spritzrohr 41 eingeführt werden. Der flüssige heiße Rückstand wird durch einen Kühler 42 zu einem Vorratsbehälter für Brennöl abgeleitet. Dieses Rückstandsöl weist gewöhnlich weniger als i % Kohlenstoff auf und ist daher noch immer sehr wertvoll.As the figure shows, low-pressure steam can be introduced into the evaporator 6 through the line 40 and the perforated spray tube 41. The hot liquid residue is discharged through a cooler 42 to a storage tank for fuel oil. This residual oil usually has less than 1 % carbon and is therefore still very valuable.

Bei Erniedrigung des Druckes und ehe der Verdampfer erreicht wird, geben die Spaltprodukte einen beträchtlichen Teil ihrer Wärme als latente Verdampfungswärme an die leichter flüchtigen Fraktionen ab. Deshalb wird der Teil der Spaltprodukte, dessen Siedepunkt ungefähr unter 316' C liegt, verdampft und kommt als Destillat durch die Rohrleitung 15 in den Behälter 2, während sich die nicht verdampften Teile am Boden des Verdampfers ansammeln-und von dort durch den Auslaß 24 entfernt werden können. Im Behälter 2 gelangen die aus dem Verdampfer kommenden Dämpfe mit dem Sprühregen des Rohmaterials im Gegenstrom in Berührung, wobei Wärmeaustausch stattfindet. Die Rohrleitung 14 führt die Dämpfe in die Rektifizierkolonne.8. Aus der Rektifizierkolonne wird die sich am Boden ansammelnde Flüssigkeit durch eine Pumpe 121 abgesaugt, durch eine Heizschlange ii gedrückt und wieder in die Kolonne 8 zurückgeführt. Die in der Säule 8 aufsteigenden Dämpfe gelangen in den Vorwärmer i und von da durch einen Wasserkühler 26 in den Behälter 27. Der Behälter ist weiterhin mit dem oberen Ende der Kolonne 8 verbunden, um mittels einer Pumpe aus dem Behälter 27 Benzin in das obere Ende der Kolonne 8 zu pumpen. Aus dem Boden der Kolonne 8 werden leichtere Gasöle (Petroleum) entnommen, können entfernt oder auch wieder in den Behälter 3 zurückgeführt werden.When the pressure is reduced and before the evaporator is reached, the cleavage products give off a considerable part of their heat as latent heat of evaporation to the more volatile fractions. Therefore, the part of the fission products, the boiling point of which is approximately below 316 ° C, is evaporated and comes as distillate through the pipe 15 into the container 2, while the non-evaporated parts collect at the bottom of the evaporator and are removed from there through the outlet 24 can be. In the container 2, the vapors coming from the evaporator come into contact with the spray of the raw material in countercurrent, with heat exchange taking place. The pipe 14 leads the vapors into the rectification column. 8. The liquid that collects at the bottom of the rectification column is sucked off by a pump 121, pressed through a heating coil ii and returned to the column 8 again. The vapors rising in the column 8 pass into the preheater i and from there through a water cooler 26 into the container 27. The container is also connected to the upper end of the column 8 to pump gasoline from the container 27 into the upper end the column 8 to pump. Lighter gas oils (petroleum) are taken from the bottom of the column 8 and can be removed or returned to the container 3.

Der beschriebene Vorgang ergibt eine hervorragende Ausbeute und ermöglicht auch eine Wiederbehandlung nicht genügend flüchtiger Produkte infolge Wärmeaustausches zwischen zugeleitetem Material und ausfließendem Material.The process described gives an excellent yield and enables also a re-treatment of insufficiently volatile products as a result of heat exchange between incoming material and outgoing material.

Bei schwererem Material kann das in die Leitung a eintretende Material kälter sein (durch Regelung der Temperatur des Vorwärmers) mit dem Erfolg, da.ß der Behälter 3 genügend Rückstand von dem Turm 13 und genügend Kondensat vom Behälter 6 enthält, so daß der Spaltapparat voll gespeist und ausgenutzt wird. Ebenso kann bei leichterem Material die Temperatur in der Leitung a höher sein, die Pumpe 12 schneller arbeiten und so einen vollen Strom in den Behälter 3 liefern, da leichte Destillate in größeren Mengen durch die Leitung 1q. entweichen.In the case of heavier material, the material entering the line a be colder (by regulating the temperature of the preheater) with the result that the container 3 has enough residue from the tower 13 and enough condensate from the container 6 contains, so that the splitting machine is fully fed and used. Likewise can with lighter material, the temperature in line a may be higher, the pump 12 work faster and thus deliver a full current into the container 3, since light Distillates in larger quantities through line 1q. escape.

Geeignete Regelung der einstellbaren Teile der Apparatur ermöglicht die Verarbeitung von verschiedenen Rohprodukten. Das Verfahren ermöglicht gute Wärmeausnutzung durch Wärmeaustausch des der Spaltapparatur zugeführten Öles mit den aus der Spaltapparatur kommenden Produkten, eine Vorwärmung des Öles und eine Entfernung der leicht flüchtigen Bestandteile.Appropriate regulation of the adjustable parts of the apparatus enables the processing of various raw products. The process enables good heat utilization by heat exchange of the oil supplied to the splitting apparatus with that from the splitting apparatus coming products, a preheating of the oil and a removal of the volatile ones Components.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Process for splitting high-boiling mineral oils in low-boiling point, the oil to be cracked under pressure through a system of three Heating coils is sent, characterized in that the oil as it flows through the first heating coil to gap temperature, e.g. B. 449 to 466 'C, is brought, then flows through the second heating coil with a slight decrease in temperature, in which the splitting of the oil continues and as a result of the formation of vapors, Foam formation and increase in flow velocity occurs, and finally the third heating coil passes through, in which it is set to the temperature in the first Gap temperature exceeding heating coil, e.g. B. 482 'C, is heated.

2. Procedure according to claim i, characterized in that the oil in a stream of relatively small and even cross-section is sent through the three heating coils.

3. The method according to claim i, characterized in that the oil after heating the maximum temperature under further violent current, e.g. B. by Heat exchange with the oil to be split, cooled and brought to a temperature which is below the evaporation temperature of the higher boiling fractions, z. B. below 370 ° C, whereupon the pressure optionally down to atmospheric pressure and is reduced in the presence of water vapor, so that evaporation and separation the vapors from the liquid enter.