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Verfahren und Vorrichtung zum Spalten von Kohlenwasserstoffölen 1-s
ist bekannt, zur Umwandlung schwerer Üle in leichtere Produkte auf verschiedene
Art und Weise eine vorherige Verdampfung in geeigneten Behältern vorzunehmen, die
mit Kontaktsubstanzen gefüllt sind und an deren Ausgang die schwersten Produkte
abgetrennt werden, um die Dämpfe in einer Spaltapparatur in Gegenwart katalytisch
wirkender Stoffe zu behandeln.
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Diese bekannten Verfahren bedingen eine sehr umfangreiche Anlage und
ermöglichen nicht, die Gesamtheit der Ausgangsmaterialien zu verarbeiten, da normalerweise
ein Teil der Produkte in den Verdampfern und am Ausgang der letzteren als Rückstand
in Form von Pech oder Koks ausgeschieden wird.
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Die vorliegende Erfindung hat ein Verfahren und eine Vorrichtung zum
Gegenstand, die nicht nur gestattet, den Umfang der Anlage erheblich zu verringern.
sondern es darüber hinaus auch ermöglicht, die Gesamtmenge der Ausgangsstoffe zu
verarbeiten, ohne daß flüssige oder halbflüssige Produkte am Ausgang der Verdampfer
abgeschieden werden.
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Zu diesem Zwecke erfolgt erfindungsgemäß die Verdampfung und die nachfolgende
katalytische Spaltung in einem gemeinsamen Raum, wobei die Verdampfung in einem
oberen, die katalytische Spaltung in einem unmittelbar darunterliegenden Teil erfolgt,
derart, daß die Produkte, ganz gleich, wie weit sie verdampft sind, durch ihre Schwere
aus dem Verdampfer direkt in die Spaltkammer wandern. Diese Anordnung erübrigt alle
Verbindungsrohrleitungen zwischen dem Verdampfer und der Kammer zur katalytischen
Spaltung und ermöglicht es ferner, den Katalysator in der Spaltkammer gleichzeitig
mit der Kontaktmasse, auf der die Verdampfung in dem im oberen Teil des gemeinsamen
Raumes angeordneten Verdampfer erfolgt, zu regenerieren.
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Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform der neuen Vorrichtung besteht
die Verdampfungskammer, die sich oberhalb der Spaltkammer befindet, aus einem flachen
rechtwinkligen oder runden Kasten, der oben geschlossen ist und unten in einen Spaltkasten
von ähnlicher Form, aber größerer Weite mündet. In den oberen Teil der Verdampfungskammer
tritt das zu behandelnde 01 ein, das aus einem durch eine Rohrleitung gespeisten
Verteiler kommt. Die Rohrleitung kann, zum Teil als Schlange ausgebildet, in dem
Dephlegmator angeordnet und erhitzt werden, in dem die Produkte nach Verlassen der
Krachkammer weiterverarbeitet werden.
Bei einer weiteren Ausführungsform
der neuen Vorrichtung werden die die Verdampfungs- und die Spaltkammer bildenden
Kästen, welche eine flache und rechtwinklige Form aufweisen, parallel zueinander
in einem gemeinsamen Ofen oder einer gegen Wärmeverluste schützenden Einmauerung
eingebaut, wodurch sich der Platzbedarf erheblich verringert. Dann wird der Betrieb
derart geleitet, daß die aufeinanderfolgenden Kästen abwechselnd auf Verdampfung
bzw. Spaltung und auf Regenerieren stehen; demzufolge wird die bei der Regenerierung
sich entwickelnde Wärme zum Aufheizen der in der Behandlungsperiode (d. h. Verdampfen
und Spalten) befindlichen Kästen verwendet, während umgekehrt die Wärmeaufnahme
dieser Kästen jede gefährliche Überhitzung der in der Regenerierungsperiode befindlichen
Kästen verhindert.
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Die Zeichnungen veranschaulichen verschiedene Ausführungsformen von
Vorrichtungen zur Durchführung des neuen Verfahrens.
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Abb. r zeigt eine Ausführungsform im senkrechten Schnitt.
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Abb. z ist eine Aufsicht dazu.
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Abb. 3 zeigt in Aufsicht schematisch eine andere Gestalt der Vorrichtung.
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Abb.4 veranschaulicht eine weitere Ausführungsform im senkrechten
Schnitt.
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Abb.5 ist ein senkrechter Schnitt nach Linie 5-5 der Abb. 4 und 6,
und Abb. 6 ist ein waagerechter Schnitt nach Linie 6-6 der Abb. 5, teilweise in
Aufsicht. In den Abb. z und 2 bezeichnet a den oberen Teil eines Behälters a-b.
Die Verdampfung erfolgt im oberen Teil a; während die katalytische Spaltung in dem
sich unmittelbar anschließenden unteren Teil b vor sich geht. Bei diesem Ausführungsbeispiel
besteht der ganze Behälter a-b aus Eisenblech, und zwar ist der obere Teil a an
seinem oberen Ende, der untere Teil b an seinem unteren Ende geschlossen. Der Teil
a, der als Verdampfungskammer wirkt, hat zweckmäßig einen kleineren Querschnitt
als der Teil b und kann in bekannter Weise mit einer porösen Kontaktsubstanz a1
gefüllt sein, die auf einem Siebboden a= aufliegt. Die Kontaktsubstanz a1 nimmt
nur einen Teil der Höhe des Verdampferraumes ein, während metallische Einsätze (geneigte
Platten oder Kugeln), um das C51 in dünnen Schichten zu verdampfen, oberhalb der
Kontaktmasse angeordnet sind. Das zu behandelnde Öl wird über die ganze Breite des
Behälters a durch einen Verteiler a3 verteilt, dem es durch eine Leitung c zugeführt
wird, die einen schlangenförmigen Teil cl im oberen Teil -der Destillationskolonne
d aufweist, in der die umgewandelten Produkte nach Verlassen des Katalysatorraumes
b behandelt werden. Dieser Katalysatorraum, in den die Produkte durch ihre Schwere
aus dem Verdampfer a gelangen, kann in jeder beliebigen und bekannten Form ausgeführt
sein. Er enthält zweckmäßigerweise eine Reihe durchlochter Rohre hl, die in der
katalytischen Masse b= eingebettet sind und durch die man periodisch zwecks Regenerierung
dieser Masse ein Gemisch von Luft und Wasserdampf, zugeleitet durch eine Rohrleitung
b', verteilen kann. Ebenso kann man auch im Innern der Masse b= eine Rohrleitung
b-1 vorsehen, die während der Regenerierung von Luft oder Kühlwasser durchströmt
wird. Falls Kühlwasser verwendet wird, kann der durch Wärmeaustausch zwischen dem
Wasser und der katalytischen Masse während der Regenerierung entstehende Dampf aufgefangen
werden, um als Regenerierungsmittel im G;.-inisch mit Luft durch die Rohrleitung
b3 wieder zugeleitet zu werden.
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Es ist leicht einzusehen, daß das durch die Rohrleitung b3 eingeblasene
Regenerierungsmittel nach Durchstreichen der katalytisch wirkenden Masse b= durch
die Kontaktmasse a1 aufsteigt und so gleichzeitig mit der Regenerierung des im'
Apparat b untergebrachten Katalysators auch die absorbierend wirkende Kontaktmasse
a1 in dem Verdampfer regeneriert. Das Regenerierungsmittel und die bei der Regenerierung
sich entwickelnden gasförmigen Produkte entweichen durch eine Rohrleitung e, die
während des Spaltens durch einen Hahn er abgesperrt werden kann. Dem Verdampfer
kann durch eine Rohrleitung f mit Hahn f 1 Wasser oder Wasserdampf zugeleitet
werden. Wie die schematische Darstellung in Abb.3 zeigt, können die Apparate a-b
als flache, runde oder ringförmige Blechkästen ausgebildet sein.
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Die beschriebene Vorrichtung kann in Verbindung mit allen bekannten
Einrichtungen zum Raffinieren der die Kolonne d durch die Rohrleitung dl verlassenden
leichten Produkte verwendet werden. Wie schon oben gesagt, gelangt das zu behandelnde
Öl aus einem nicht dargestellten Behälter durch eine Rohrleitung c=-cl-e, von der
ein Stück cl als Schlange im Innern der Kolonne d angeordnet ist, in den Verdampfungsapparat
a. Zweck der Schlange ist die Vorwärmung des Öls mittels der Dämpfe, die aus der
Kolonne d in die Raffinieranlage strömen.
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Bei der Ausführungsform nach den Abb. 4 bis 6 werden in einem gemeinsamen
Ofen oder Mauerblock g beispielsweise acht aus den Teilen a und b bestehende
Einzelaggregate r, 2, 3, 4, 5, 6, ;, 8 nebeneinander angeordnet.
Jedes
einzelne dieser Einzelaggregate ist genau in der gleichen Weise wie vorhin an Hand
der Abb. i und = dargestellt, ausgebildet und arbeitet in der gleichen, bereits
beschriebenen `'eise.
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Die Einzelaggregate sind nun so eingerichtet und die Zuführung von
Öl, Wasserdampf. Luft und Kühlwasser ist derart ausgebildet, daß die Behandlung
(Verdampfen und Spalten bzw. Raffinieren) in den geradzahligen Kästen vor sich geht,
während in den ungeradzahligen Kästen die Regenerierung der Kontaktstoffe durch
einen Luft-oder Sauerstoffstrom mit oder ohne Zusatz von Wasserdampf erfolgt.
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Um den Anschluß in der gewünschten Höhe zu ermöglichen, werden zweckmäßig
die verschiedenen Speise- und Absaugeleitungen, die Verteilungs- und Sammeleinrichtungen,
in die diese Leitungen einmünden, zu beiden Seiten einer durch die Mittellinie i-x
des gemeinsamen Mauerwerks senkrecht zu den Kästen a-b gedachten Ebene angeordnet.
Demzufolge wird eine Leitung h zur Zuführung des Öles zu den geradzahligen Kästen
2, 4., 6, 8 auf der rechten Seite des Ofens oder Mauerblockes angeordnet, während
eine entsprechende Leitung hl auf der linken Seite für die Kästen mit ungeraden
Zahlen i, 3, 3, 7 angebracht ist. Eine Leitung d zur '\Terteilung von Wasserdampf
auf die oberen Kammern a ungerader Zahl ist in gleicher Weise auf der linken Seite
des Ofens angeordnet, während eine entsprechende Leitung il rechts eingebaut ist.
Eine Zuführungsleitung k für den Regenerierungsstrorn zur Speisung der geradzahligen
Kästen 2, q., 6, 8 liegt rechts, während eine entsprechende Leitung k1 zur Speisung
der ungeradzahligen Elemente links angeordnet ist. Die Leitungen l1 und Z zum Abzug
der Öldämpfe oder ähnlicher Behandlungsprodukte sind entsprechend für die ungeradzahligen
Elemente rechts, für die geradzahligen links eingebaut. Das gleiche gilt schließlich
für die Leitungen m und na' der aus der Regenerierung herrührenden Gase und auch
für die Leitungen n und n1, von denen die Verteilungsleitungen o für Wasser oder
ein ähnliches Kühlmittel abgehen. Diese Flüssigkeit wird entsprechend durch die
Leitungen p und p1 abgeführt. Selbstverständiich sind alle diese Leitungen mit den
notwendigen Verschlußhähnen ausgerüstet.
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Es ist leicht einzusehen, daß, wenn sich die ungeradzahligen Kästen
beispielsweise in der Phase der Behandlung befindest, während die geradzahligen
Kästen, die mit ersteren abwechseln, regeneriert werden, sich quer durch die Wandungen
dieser Kästen innerhalb des gemeinsamen Ofens oder Mauerblockes g ein Wärmeaustausch
vollzieht, der die Heizung der ungeradzahligen Kästen durch die in den geradzahligen
Kästen sich entwickelnden Wärmemengen ermöglicht; dabei werden die letzteren gegen
gefährliche Überhitzung geschützt.