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Verfahren zur Destillation-hochsiedender Kohlenwasserstofföle Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur ununterbrochenenDestillation von hochsiedenden
Kohlenwasserstoffölen, insbesondere zur Destillation von asphaltischem Rohöl oder
des Teiles des Rohöles, der bei höheren Temperaturen siedet als die Gasöle, und
leichteren Schmierölfraktionen.
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Die befriedigende Trennung zwischen den normal festen asphaltischen
Bestandteilen und den normal flüssigen Verbindungen mit hohem Schmelzpunkt bietet
große Schwierigkeiten. Eine unvollständige Trennung der flüssigen Kohlenwasserstoffe
von den asphaltischen Teeren ergibt einerseits Teere mit niedrigem Schmelzpunkt
und andererseits Schweröle, die deshalb unerwünscht sind, weil sie mit asphaltischen
Teeren verunreinigt sind. Da beide Arten von Verbindungen bei verhältnismäßig hohen
Temperaturen verdampfen, besteht immer die Gefahr der Zersetzung oder einer sonstigen.
Spaltung der Stoffe, wenn sie auf Temperaturen erhitzt werden, die genügend hoch
sind, um sie zu verdampfen und zu fraktionieren.
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren der Fraktionierung bei ausreichend
hohen Temperaturen und unter Verhältnissen, unter denen die Trennung vollständig
durchführbar wird, ohne daß dabei jedoch eine stärkere Zersetzung der Schweröle
oder des Asphalts eintritt. Daß man die Zersetzung vermeiden muß, ist klar, weil
als Zersetzungsprodukte leichtere Kohlenwasse-stoffe und außerdem Kohlenstoff auftreten;
diese Stoffe würden eine Verdünnung der asphaltischen Teere und eine Erniedrigung
seines Schmelzpunktes herbeiführen, die Schweröle verdünnen und außerdem die Schweröle
durch die Kohle verunreinigen.
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Erfindungsgemäß wird, nachdem aus dem Rohöl Gasöl und die leichteren
Schmierölfraktionen abgetrieben sind, wonach bei Midkontinentölen ein Rückstand
von etwa 15
bis 2o °(o des Rohöls verbleibt, dieser Rückstand einer Destillation
mit Wasserdampf in einem Röhrenerhitzer unterworfen, und das erhitzte, aus dem Röhrenerhitzer
kommende Öl wird durch ein Ausgleichsrohr, dessen Durchmesser größer ist als der
des Rohres im Röhrenofen, in einen Vakuumverdampfer geleitet, in welchem die flüchtigen
Teile abgeschieden und fortgeleitet sowie kondensiert werden.
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Es ist bekannt, Rohöle einer ersten Destillation und den Rückstand
danach einer zweiten Destillation unter Vakuum in einem Röhrenerhitzer zu unterwerfen.
Bei anderen Verfahren ist es bekannt, Dampf zugleich mit dem Öl durch den Röhrenofen
zu leiten. Die früheren Verfahren aber betrafen die Behandlung von Rohöl im Röhrenerhitzer,
aus dem nur Gasolin, Kerosen und ein Teil des Gasöls entfernt war, während nach
dem Verfahren der Erfindung das gesamte Gasöl und
auch die leichteren
Schmieröle entfernt werden, bevor der Rückstand durch den Röhrenerhitzer geführt
wird.
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Bei der Behandlung sehr schwerer Rückstände wie im neuen Verfahren
ist es äußerst wichtig, auch das geringste Kracken des sehr schweren Öles zu vermeiden,
das der Behandlung unterworfen wird. Aus diesem Grunde wird sowohl Vakuum wie Dampf
angewendet. Der Dampf hat aber zwei Wirkungen: Zunächst verringert er die Temperatur,
bei der eine Destillation der Bestandteile des Schweröles bewirkt werden kann, und
zweitens verstärkt er erheblich die Strömungsgeschwindigkeit des Öls durch den Röhrenerhitzer
und verringert dadurch die Verweilzeit auf ein Mindestmaß. Unter deit gegebenen
Bedingungen wirkt der Dampf, da er mit dem 01 durch den Röhrenerhitzer geführt wird,
außerdem noch als Mittel zur Übertragung der Wärme auf das Öl. Durch dieses Zusammenwirken
der Bedingungen auf das äußerst schwere Öl ist es möglich, praktisch ein
Crakken zu vermeiden.
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Bei der Ausführung des neuen Verfahrens wird das Rohöl zunächst auf
den angegebenen Anteil mit Hilfe der ü1ilichen Blasendestillation verringert, und
danach wird der Rückstand weiter- im Röhrenerhitzer behandelt. Diese Arbeitsweise
hat bedeutende Vorteile, die sich nicht durch eine Umkehr der Schritte erreichen
ließen, d. h. in der Weise, daß man die erste Destillation im Röhrenerhitzer ausführt
und dann den schweren Rückstand im Blasenerhitzer weiterbehandelt, wie es schon
vorgeschlagen ist. Die Trennung des größeren Teiles der Schmierölbestandteile des
Öles bei der anfänglichen Destillationsstufe in Blasenerhitzern ist insofern von
besonderem Vorteil, als eine schärfere Abtrennung von erwünschten wertvollen Schmierölfraktionen
auf diese Weise erzielt werden kann, als wenn eine einzige Röhrenerhitzerdestillation
benutzt wird, um alle Schmiermittelbestandteile zu trennen. Im letzteren Falle muß
man sich auf fraktionierte Kondensation für die Abscheidung der einzelnen Schmierölfraktionen
verlassen, die sämtlich gleichzeitig verdampft werden. Eine solche fraktionierteKondensation
aber läßt sich nicht unter Erzeugung von so sauber getrennten Bestandteilen herstellen,
als wenn die Blasendestillation für die Vorstufe der Trennung der meisten Schmierfraktionen
verwendet ist.
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Die Durchführung des Verfahrens sei im folgenden unter Bezugnahme
auf die Zeichnung beschrieben, die schematisch eine Apparatur zur Durchführung des
Verfahrens veranschaulicht. Bei 5 sind die letzten Kessei einer Batterie von Kesselerhitzern
dargestellt. Aus dem letzten Kessel der Reihe gelangt der erhitzte Rückstand in
einen Rohrerhitzer 7, B. In die Rohrschlange 7 kann Dampf oder ein sonstiges indifferentes
Gas durch eine Ventilleitung 9 an der Einlaßseite der Schlange eingebracht werden.
Von der Schlange aus geht das Öl durch eine Leitung io von vorzugsweise größerem
Querschnitt, als ihn die Schlange 7 besitzt, und in eine Verdampferkammer oder trommel
i i. Die Trommel i i kann mit einem Abscheider 12 o. dgl. ausgestattet sein, um
aus den ausströmenden Dämpfen mitgerissene Flüssigkeit zu entfernen. Der Abscheider
1a steht in Verbindung mit dem Dampfrohr 13, das zur Kondensschlange 14 leitet,
und von hier geht das Kondensat in die Aufnehmertrommel 15, worin eine Trennung
von 01 und Wasser eintreten kann. Öl kann durch die mit Ventil ausgerüstete Auslaßleitung
16, und Wasser durch die Austrittslei= tung 17 abgezogen werden. Vom Dampfraum der
Aufnehmertrommel 15 aus verbindet eine Leitung 18 mit der Vakuumpumpe i9.
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Rückstände werden aus der Verdampferkammer i i durch die mit Ventil
ausgerüstete Leitung 2o abgezogen, die mit der Einlaßseite der Heißölpumpe 21 in
Verbindung steht.
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Bei der Ausführung des neuen Verfahrens wird ein Rohöl oder ein Destillationsrückstand
unter Anwendung von Hitze undDampf in einen geeigneten Ausgangskörper z. B. bis
zu 20°/o und vorzugsweise io bis 15°/a des Ausgangsrohöles in der Kesselbatterie
übergeführt. Die im letzten Kessel 5 der Reihe herrschende Temperatur möge etwa
in den Grenzen von 315 bis 345' C liegen. Der Rückstand geht durch das Rohr 6 in
die beheizte Schlange 7 und durch diese hindurch, wobei durch das Rohr 9 Dampf in
der gewünschten Menge zugesetzt wird. Die zugeführte Dampfmenge ändert sich nach
Art des Öles und mit dem Charakter des verlangten Oberdestillats. Im allgemeinen
werden 1,8 bis 451{g Dampf auf 3,81 des Destillats angewendet. Jedoch kann sich
diese Menge in weiten Grenzen nach dem angewendeten Vakuum und nach der Natur des
Ausgangs- und des verlangten Enderzeugnisses ändern. Beim Durchgang durch die Schlange
7 wird das 01
auf eine höhere Temperatur gebracht, z. B. zwischen- etwa 37o
bis 425' C, vorzugsweise zwischen etwa 38o bis 400° C. Aus der Schlange 7 gehen
Öl und Dampf in das erweiterte Rohr io, das vorzugsweise erhebliche Länge besitzt,
so daß im wesentlichen ein Gleichgewichtszustand zwischen Dampf und Flüssigkeit
erreicht werden kann. Das erhitzte 01, die Öldämpfe und der Wasserdampf gehen
dann in die Abscheidetrommel i i, wo eine Trennung von Dämpfen und Ölrückständen
eintritt. Die Öldämpfe gehen durch den das Mitreißen verhütenden Abscheider 12 und
die
Dampfleitung 13 nach außen, wobei der Abscheider 12 die Wegführung der Ülpartikelchen
und infolgedessen eine Verfärbung oder sonstige Beschaffenheitsminderung des Destillates
verhütet. Die abgeschiedenen Dämpfe gehen dann durch den Kondensator 14. von wo
aus das Kondensat in den Auf-' nahmebehälter 15 fließt. In ihm können das kondensierte
Wasser und 01 in geeigneter Weise getrennt werden.
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Der Dampfraum der Aufnehmertrommel 15 steht in Verbindung mit der
Vakuumpumpe i9, mittels deren ein geeigneter Unterdruck in der Abscheidetrommel
i i aufrechterhalten wird. Zweckmäßigerweise kann ein absoluter Druck von 25 bis
75 oder auch gegebenenfalls bis gegen ioomm Ouecksilbersäule in der Abscheidetrommel
durch die Vakuumpumpe aufrechterhalten werden.
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Der Rückstand in der Abscheidetrommel wird im noch flüssigen Zustande
durch die Ventilleitung 2o mittels der Pumpe 2i abgesaugt. Diese Rückstandmenge
kann 2o bis 5o11/11 der Rückstandausgangsmenge betragen, die der letzte Kessel der
Reihe liefert, oder 2 bis 6111, vom Originalrohöl im Falle von Midkontinentrohöl.
Bei anderen Rohölen kann sich diese Anteilmenge ändern, was teilweise von ihrem
Asphaltgehalt abhängt. Der Rückstand hat-einen hohen Schmelzpunkt über 163= C, ist
asphaltartig im Charakter und zeigt bei 25° C praktisch keine Durchlässigkeit (zero
Penetration) und Duktilität. Er läßt sich leicht zum Gebrauch als pulverisierter
Brennstoff pulverisieren, da er sich sehr leicht zu einem fast kornlos feinen Pulver
zermahlen läßt. Infolgedessen betrug ein Rückstand, der durch das beschriebene Verfahren
aus Midkontinentöl erzeugt wird, und zwar beiTemperaturen von 38obis4oo° C am Auslaßende
der Schlange und unter Zusatz von 1,8 bis 2,3 kg Dampf auf 3,8 1 des Destillates
von 3 bis 4 % des Originalrohöles und hatte einenSchmelzpunkt vonetwai95°C.
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Die Destillate, die durch dieses Verfahren erzeugt werden, sind gewöhnlich
schwere viskose, aber sehr wenig gekrackte Erzeugnisse, die vorzüglich für die Herstellung
von schweren hochwertigen Schmierölen geeignet sind. Sie können gegebenenfalls auch
als Ausgangsstoff für ein Kracken auf Gasolin verwendet werden.