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Vorrichtung zur Druckwärmespaltung von Kohlenwasserstoffölen Bei der
Druckwärmespaltung werden Kohlenwasserstofföle hohen Temperaturen von etwa 45o°
C bei hohen Drücken unterworfen. Eine für diesen Vorgang geeignete Vorrichtung hat
folgende Aufgaben zu erfüllen: Sie muß gestatten, daß dem Spaltgut große Wärmemengen
in kurzer Zeit zugeführt werden, und daß die Spalttemperatur möglichst genau eingehalten
werden kann.
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Die Vorwärmung des Spaltgutes geschieht fast allgemein durch Röhrenerhitzer,
die von den Feuerungsgasen umspült werden. Sehr verschieden sind jedoch die Ausführungsformen
der Beheizungsanlagen für die weitere Erhitzung bis zum Erreichen der Spalttemperatur
und während des Spaltvorganges. Direkte Beheizung durch Feuerungsgase macht örtliche
Überhitzungen unvermeidlich, die zu Koksansatz, Gefährdung der Apparatur und häufigeren
Betriebsunterbrechungen führen. Man hat deshalb vorgeschlagen, die gute Wärmeübertragungs-
und Temperaturregulierungsmöglichkeit von Metallbädern auszunutzen und das Spaltgut
in feinverteilter Form in einem Metallbad aufsteigen zu lassen und so durch direkte
Berührung die denkbar günstigste Wärmeübertragung zu erzielen.
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Die vorliegende Erfindung schafft nun wärmewirtschaftlich fast die
gleichen günstigen Verhältnisse wie bei den eben genannten Metallbadverfahren und
umgeht deren Schwierigkeiten dadurch, daß keine direkte Berührung zwischen Spaltgut
und Schmelze stattfindet.
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Die Apparatur ist so gestaltet, daß das Spaltgefäß in ein Metallbad
eingebettet ist; das Metallbad befindet sich in einem drucktragenden Mantelgefäß,
und es wird ein vollkommener Druckausgleich zwischen ölführendem Gefäßsystem und
Metallbad führendem Mantelgefäß dadurch hergestellt, daß ein Druckausgleichrohr
die beiden Gefäßinneren miteinander verbindet, so daß die Wandung des Spaltgefäßes
druckentlastet ist und dünn ausgeführt werden kann. Bei einer anderen Ausführungsform
der Apparatur wird durch an sich bekannte Vorrichtungen mit Hilfe. eines inerten
Gases in dem das Metallbad enthaltenden Mantelgefäß ein gleich hoher Druck wie im
Spaltgefäß erzeugt.
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Das inerte Gas wird hierbei zweckmäßig einem Vorratsbehälter I entnommen,
in dem ein höherer Druck herrscht, als er jemals im Spaltgefäß auftreten kann. Dieser
Vorratsbehälter I steht durch ein Druckrohr, in welchem ein Regulierventil eingebaut
ist, mit dem Mantelgefäß in Verbindung. Ein zweites Rohr führt vom Mantelgefäß aus
über ein zweites Regulierventil zu einem anderen Vorratsbehälter II, der unter Atmosphärendruck
gehalten wird. Die einfachste Betätigung dieser beiden Regulierventile kann von
Hand aus erfolgen; so kann im Mantelgefäß durch Erhöhung oder Erniedrigung des Druckes
stets der Druck hergestellt werden, der im
Spaltgefäß herrscht.
Bei weiterer Ausgestaltung dieser Ausführungsform kann die Ventilbetätigung auch
selbsttätig auf elektrischem oder mechanischem. Wege erfolgen. Aus dem Vorratsbehälter
II fördert eine Verdichterpumpe das inerte Gas wieder in den Vorratsbehälter I zurück.
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Es sind Vorschläge bekannt, die einen Röhrenerhitzer als Spaltgefäß
in ein Metallbad einbetten, jedoch sind dabei die Spaltgefäße dickwandig und drucktragend
ausgebildet. Diesen Vorschlägen gegenüber liegen die Vorteile des Erfindungsgegenstandes
in der weit besseren Wärmeübertragung durch die dünnen Gefäßwände sowie der leichteren
Bearbeitung der Spaltgefäße.
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Die Entlastung der Spaltgefäßwandungen ist bereits vorgeschlagen worden.
Durch eine Hochdruckflüssigkeit, die gleichzeitig als Wärmeübertrager dient, sollte
im Mantelraum ein Gegendruck gegen den Druck im Reaktionsgefäß hergestellt werden.
In der neuen Vorrichtung wird, im Gegensatz zu diesem Vorschlag, durch ein Verbindungsrohr
ein vollkommener Druckausgleich zwischen dem Spaltgefäß und dem Mantelraum hergestellt.
Ferner wird eine Metallschmelze als Wärmeübertrager benutzt, die in der erwähnten
vorgeschlagenen Weise nicht ohne weiteres verwendet werden kann, weil sie keine
Entlastung der Arbeitsräume bewirken würde.
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Die Beheizung der Metallschmelze kann entweder durch Beheizung des
drucktragenden Mantelgefäßes direkt oder in einer besonderen Zone durch einen Röhrenerhitzer.
erfolgen. Die Schmelze läuft dann durch das Mantelgefäß und den gesonderten Röhrenerhitzer
in einem geschlossenen Kreislauf um.
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Die beiliegende schematische Zeichnung zeigt einen Schnitt durch eine
Ausführungsform der neuen Vorrichtung. Die Heißölpumpe a drückt das Spaltgut durch
den Vorerhitzer b, der in den Abgasen der Hauptfeuerung k liegt, in ein Spaltgefäß,
welches innerhalb des Autoklaven d in eine Metallschmelze eingebettet ist. Dieses
Spaltgefäß, beispielsweise ein Röhrenerhitzer, ist dünnwandig, weist eine große
Oberfläche auf und ist so angeordnet, daß es leicht auswechselbar ist: Bei e verläßt
das Spaltgut das Spaltgefäß und strömt zu dem Teerabscheider f, der noch unter dem
gleichen Druck wie das gesamte Gefäßsystem steht; denn erst hinter,. dem Teerabscheider
wird der Druck bei g durch ein Ventil entspannt. Die Reaktionsprodukte werden im
weiteren Verlauf in an sich bekannter Weise weiterverarbeitet. Auf dem Teerabscheider
befindet sich ein Dampfdom, von dem ein Druckausgleichrohr h zu einem auf dem Autoklaven
d befindlichen Dampfdom führt. Der Autoklav ist so weit mit einer Metallschmelze
angefüllt, daß der Metallbadspiegel im unteren Teil des Dampfdomes steht. Die Metallschmelze
wird in dem Röhrenerhitzer i beheizt, sie strömt von hier bei m in den Autoklaven,
den sie bei l wieder verläßt. Dieser Kreislauf wird durch Thermosyphonprinzip
oder Pumpe bewirkt. Die Umlaufgeschwindigkeit der Metallschmelze ist regulierbar.
Das ölführende Spaltgefäß erfüllt den Raum innerhalb der Schmelze möglichst weitgehend,
ohne den Kreislauf der Schmelze zu sehr zu erschweren. Die Schmelze durchströmt
den Autoklaven von oben nach unten; das Spaltgut wird im Spaltgefäß so geleitet,
daß es von c aus zunächst die unteren Teile und dann aufsteigend des darüberliegenden
durchströmt, so daß sich Schmelze und Spaltgut im Gegenstrom befinden, wodurch ein
günstigerer Wärmeaustausch erzielt wird.