DE596759C

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Publication number: DE596759C
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Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM 9. MAI 1934

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

M 596 KLASSE 23 b GRUPPE

Patentiert im Deutschen Reiche vom 28. Juli 1931 ab

ist in Anspruch genommen.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren . zur Druckwärmespaltung von schweren Kohlenwasserstoffölen, insbesondere von Destillationsrückständen des Erdöls, bei welcher die öle in Röhren erhitzt und Spaltkammern zugeführt werden, in welchen eine Verkokung der nicht verdampfenden Anteile stattfindet und bei welcher im anschließenden Dephlegmator kondensierte Rücklauföle einer weiteren Spaltung unterworfen werden.

Gegenüber bekannten Verfahren, bei denen die verkokende und die Dampf ph asenspaltung getrennt und in einzelnen Chargen durchgeführt werden, besteht die Erfindung im wesentlichen darin, daß die verkokende Spaltung von schweren Kohlenwasserstoffölen und die Spaltung von Rückständen aus dieser verkokenden Spaltung kontinuierlich und gleichzeitig gestaltet wird, und zwar in der Weise, daß aus den bei der verkokenden Spaltung entstehenden Spaltprodukten kondensierte Rücklauföle einer Dampfphasenspaltung in einer Schlange unterworfen und die beim Einleiten dieser Dampfphasenspaltprodukte in einen Abscheider verbleibenden nicht verdampften Anteile dem der verkokenden Spaltung zugeführten Schweröl zugesetzt werden.

Diese Betriebsweise ist ganz besonders vorteilhaft, weil der Verkokungsvorgang bei sehr hohen Temperaturen, nämlich etwa 450 bis 515 °, ausgeführt wird. Die Spaltung bei dieser sehr hohen Temperatur liefert ein dampfförmiges Erzeugnis, das für die Dampfphasenspaltung besonders gut geeignet ist.

Weitere Kennzeichen der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung des Verfahrens sowie der durch die Zeichnungen veranschaulichten Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens, wobei

Fig. ι eine schematische Darstellung einer zur Durchführung des Verfahrens' dienenden Anlage und

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer abgeänderten Apparatur darstellen.

In Fig. ι bedeutet 5 eine Vorlage bzw. einen Mischbehälter, dem das Ausgangsmaterial, zweckmäßig ein schweres Rückstandsöl, durch die Rohrleitung 6 zugeführt wird. Das zur Verwendung kommende Schweröl ist zweckmäßig ein Rückstand, wie er beispielsweise zu 25% bei einem unter geringer oder ganz ohne Druckwärmespaltung verlauf enden Destillationsprozeß von der Art einer Vakuum- oder Wasserdampfdestillation eines pennsylvanischen Rohöls entsteht.

Der in dieser Weise in den Mischbehälter gespeiste Rückstand wird zusammen mit anderen Rückstandsölprodukten, die, wie später

erläutert, zugeführt werden, durch Rohr 7 abgezogen und mittels der Pumpe 8 durch die Röhren des Spaltofens 9 gedrückt, in dem er auf eine hohe Spalttemperatur, etwa '450 bis 510⁰C, vorzugsweise 482 bis 488⁰C, erhitzt wird, wobei man den Ausgangsdruck niedrig, zweckmäßigerweise annähernd gleich dem atmosphärischen bis höchstens 2,1 .kg/qcm, hält und vorzugsweise, wie in der deutschen Patentschrift 563 543 beschrieben, arbeitet. Das erhitzte öl tritt aus dem Röhrenofen 9 in die Verteilerleitung 10 und aus dieser durch eine oder mehrere der Leitungen 12, 13, 14 in entsprechend eine oder mehrere der Reaktionskammern oder -zylinder 15, 16 und 17. In letzteren, die z. B. durch die Wärme des einströmenden Öles auf hohen Spalttemperaturen gehalten werden, wird die Umwandlung in einen vorwiegend festen Rückstand oder Koks und in gas- und dampfförmige Produkte beendet, im wesentlichen, wie in der zuvor erwähnten deutschen Patentschrift beschrieben ist. Die Leitungen 12, 13 und 14 besitzen zweckmäßig Abzweigungen, die in verschiedenen Höhen in die entsprechenden Zylinder einmünden, so daß man, in dem Maße wie die Schichthöhe des Kokses in den Zylindern steigt, das öl nach Belieben an einer höheren Stelle eintreten lassen kann. Man kann die Zylinder 15, 16 und 17 na'ch Belieben abwechselnd, zu zweit oder alle drei gleichzeitig mit dem erhitzten öl beschicken. Sie werden aber vorzugsweise abwechselnd betrieben, um ein kontinuierliches Arbeiten des Röhrenofens sowie das Reinigen der betreffenden Zylinder, sobald sie voll werden, zu ermöglichen.

Die Dämpfe aus den Zylindern 15, 16 und 17 bzw. denen, die gerade im Betrieb sind, entweichen durch die mit Ventilen versehenen entsprechenden Verbindungen 18, 19 und (bzw. oder) 20, treten in die Verteilerleitung 21 und durch Rohr 22 in den unteren Teil einer geeigneten Fraktionierkolonne 23 beliebiger Konstruktion, z. B. einer Siebbodenkolonne. In dieser werden die schweren Dampfanteile verdichtet, während die das gewünschte niedrig siedende Produkt enthaltenden leichterenDämpfe zusammen mit den Gasen durch das Ableitungsrohr 24 einem Kühler 25 zugeführt werden. Die abgekühlten Produkte fließen durch Leitung 26 in einen Sammler und Gasabscheider 27.

Die in der Fraktionierkolonne 23 kondensierten schweren Anteile oder das Rückfiußkondensat werden darin gesammelt und durch die mit Ventil versehene Leitung 28 in einen zweiten Mischbehälter, die Vorlage 29, abgelassen, welcher zur Vermeidung von Wärmeverlusten zweckmäßig isoliert ist. Die in der Fraktionierkolonne 23 verdichteten und gesammelten schwereren Anteile, die unter Umständen etwas mitgerissenen Teer einschließen, können durch die mit A^entil versehene Leitung 30 nach Belieben für sich abgezogen und in den Mischbehälter 5 zurückgeführt werden, um von dort zusammen mit ('.em übrigen dort gesammelten Material wieder in den Röhrenofen 9 und das übrige System zurückzugehen. Es ist natürlich klar, daß auch der Mischbehälter 5 zur Vermeidung von Würmeverlusten zweckmäßig bekleidet oder isoliert wird.

Ebenso ist klar, daß der Druck in der Fraktionierkolonne 23 annähernd ebenso hoch oder nur wenig geringer als der in den Zylindern 15, 16 und 17 herrschende ist, beispielsweise 1 bis 2,1 kg/qcm.

Die in der Fraktionierkolonne 23 kondensierten und in den Mischbehälter 29 abgelassenen Anteile strömen durch die Leitung 31 zur Pumpe 32, welche sie durch den Röhrenofen 33 drückt, in dem sie auf eine vorzugsweise oberhalb 455⁰C liegende Spalttemperatur gebracht werden. Obgleich man am Auslaß des Röhrenofens 33 erhebliche Drucke anwenden kann, werden die darin herrschenden Druckbedingun gen vorzugsweise so gewählt, daß das durchstreichende öl vollständig verdampft und die Druckwärmespaltung desselben wesentlich in der Dampfphase erfolgt. Die Produkte strömen aus dem Röhrenofen 33 durch das Rohr 34 in die Kammer 35, in der eine weitere Druckwärme spaltung erfolgt. Die in eier Schlange und der Kammer 35 herrschenden Bedingungen werden zweckmäßig so gewählt, elaß das Spalten in beiden wesentlich in eier Dampfphase erfolgt. Bei der oben angegebenen Temperatur des Auslasses am Röhrenofen können z. B. Drucke von 1 bis 28 kg/qcm in der Spaltkammer 35 herrschen. Geeignete Temperaturen und Drucke sind z. B. 495 bis 510⁰C an eier Austrittstelle des Röhrenofens bei einem Druck von 12¹/.} bis 21 kg/qcm in der Reaktionskammer. Letztere ist zur Vermeidung von Wärmeverlusten isoliert.

Die gasförmigen und flüssigen Produkte der Druckwärmespaltung strörm η aus der Reaktionskammer 35 durch die zweckmäßig mit einem Reduzierventil 37 versehene Leitung 36 in einen Abscheider 38, eier mit (nicht dargestellten) Prallplatten beliebiger Konstruktion versehen sein kann.

Die in dem zweckmäßig auf einer Temperatur von 345 bis 400⁰C gehaltenen Abscheider niedergeschlagenen schweren flüssigen Produkte fließen durch Leitung 39 in den Mischbehälter 5, worin sie eiern durch Leitung 6 zugeführten Frischöl zugesetzt werden. Die Mischung gelangt in den Röhrenofen 9, um in der bereits geschilderten Weise behandelt zu werden.. Die dampfförmigen Produkte aus dem Abscheider 38 strömen elurch das Ableitungsrohr 40 in die Fraktionierkolonne 41, worin sie abgekühlt und

die Anteile, die schwerer sind als das gewünschte Leichtbenzin oder ,die bezinhaltigen Produkte, kondensiert werden. Dieses aus den dampfförmigen Produkten in der Fraktionierkolonne 41 gebildete Kondensat kann man durch Leitung 42 mit einer Temperatur von z. B. 315 bis 370° C ablassen und in den Mischbehälter 29 leiten, um es darin dem in der Fraktionierkolonne 23 gebildeten Rückstromkondensat zuzusetzen _e und dem Spaltofen 33 zuzuführen. Die in der Fraktionierkolonne 41 nicht kondensierten Dämpfe und Gase entweichen durch die mit Ventil versehene Leitung 43, die sich' mit der zum Kühler 25 und Abscheider 27 führenden Leitung 24 vereinigt. Auf diese Weise werden die ge\vünschten niedrig siedenden Produkte aus den Dämpfen niedergeschlagen und zusammen mit den. aus der Fraktionierkolonne 23 kommenden gesammelt.

Die Fraktionierkolonne 41 und der Abscheider 38 werden zweckmäßig bei einem Druck gehalten, der nahe dem in der Reaktionskammer 25 herrschenden oder tiefer liegt, und zwar vorzugsweise unter atmosphärischem Druck oder unter einem solchen, der zwischen dem in der Fraktionierkolonne 23 und dem Kühler 25 und dem in der Reaktionskammer 35 herrschenden liegt. In dieser Weise haben sich bei Drucken von 1 bis etwa 2 kg/qcm in den Kammern 15, 16 und 17 und der Fraktionierkolonne 23 Drucke von 1 bis 4V₂ kg/qcm für den Abscheider 38 und die Fraktionierkolonne 41 als geeignet erwiesen.

Leitet man den Prozeß in der zuvor beschriebenen Weise, so kann man das System mit schwerem Rückstandsmaterial speisen, während, abgesehen von dem dabei gebildeten Koks und dem gewünschten niedrig siedenden Destillationsprodukt, die entweichenden Produkte vollständig gasförmig sind. Es ist klar, daß sich das Verfahren nach Belieben so abändern läßt, daß man schwere Rückstandsprodukte erzielt.

Fig. 2 stellt eine Apparatur dar, mittels der eine abgeänderte Ausführungsform des Verfahrens durchgeführt werden kann.

Bei dem durch Fig. 2 veranschaulichten Verfahren wird ein Frischöl, das eine Mischung aus leichten, schweren oder Rückstandsbestandteilen sein kann, z. B. ein Rohöl, nach geeigneter, weiter unten zu beschreibender Vorwärmung durch Leitung 50 in den zur Vermeidung von Wärmeverlusten zweckmäßig ϊεο-lierten Erwärmungs- oder Mischbehälter 51 gespeist. Falls leichte Anteile des so zugeführten Materials verdampfen, können diese Dämpfe aus dem Speisebehälter durch das Rohr 52 entweichen, das zu einem (nicht dargestellten) geeigneten Kühler und Gasabscheider führt. Die vorgewärmte Flüssigkeit aus dem Behälter 51 läuft durch die Rohrleitung 53 zur Pumpe 54, mit deren Hilfe sie durch einen Röhrenofen 55 gedrückt wird, in dem sie auf eine zur Verdampfung eines wesentlichen Teils ausreichenden Temperatur erhitzt wird. Dem in die Schlange eintretenden öl kann nach Belieben Dampf zugesetzt werden, z. B. durch das Rohr 55". In dem Röhrenofen 55 wird das öl auf eine solche Temperatur erhitzt, daß ein genügender Anteil davon verdampft und ein Rückstand von einem spez. Gewicht von 0,8927 oder darunter verbleibt, der beispielsweise einem 25- oder niedriger prozentigen Rückstand aus Pennsylvania-Rohöl entspricht.

Die Produkte aus dem Röhrenofen 55 strömen durch Leitung 56 zu einem Abscheider 57, in dem die nicht verdampften Anteile von den Dämpfen und Gasen getrennt werden. Letztere entweichen durch das Ableitungsrohr 58 und gelangen in eine Fraktionierkolonne 59, in der sich die schwereren Dampfanteile verdichten, z. B. das Gasöl und schwerere Fraktionen. Leuchtölfraktionen können nach Belieben mitverdichtet werden oder durch das Ableitungsrohr 60 zusammen mit den leichteren Fraktionen zu (nicht dargestellten) Kühlern gelangen, in denen die leichten Dämpfe einer weiteren fraktionierten Kondensation unterworfen werden.

Die in dem Abscheider 57 gesammelten nicht verdampften Anteile werden durch Leitung 61 mittels der Pumpe 62 abgezogen und durch Leitung 63 in den gegen Wärmeverluste isolierten Vorrats- oder Mischbehälter 64 gedrückt, um dann in der nachstehend beschriebenen Weise behandelt zu werden.

Das schwere Rückstandsöl wird aus dem Behälter 64 durch die Leitung 65 mittels der Pumpe 66 abgezogen und durch die Heiz-Schlange 67 gedrückt, aus der es durch das Rohr 68 in die Verteilerleitung 69 austritt. Aus letzterer strömen die erhitzten Ölprodukte durch die Leitungen 70, 71 und 72 in eine oder mehrere der entsprechenden Verkokungskammern 73, 74 und 75, wobei der Prozeß in der Schlange 67 und den Kammern 73, 74 und .75 ähnlich geleitet wird wie bei dem weiter oben in Verbindung mit der Schlange 9 und den Kammern 15, 16 und 17 beschriebenen und in Fig. 1 veranschaulichten Prozeß.

Der Koks sammelt sich in den Zylindern 73, 74 und 75 bzw. denen, die gerade in Betrieb sind. Die dampfförmigen Produkte aus diesen Zylindern bzw. denen, die gerade in Betrieb sind, entweichen durch die entsprechenden Leitungen 76, 77 und (bzw. oder) 78 in die Dampfverteilerleitung 79, aus der sie durch Leitung 80 in die Fraktionierkolonne 81 gelangen, in-der die Dämpfe abgekühlt werden, so daß sich die schwereren Anteile verdichten, während die nicht kondensierten leichteren,

die gewünschten niedrig siedenden Fraktionen enthaltenden Anteile sowie das Gas durch das Ableitungsrohr 82 zu einem (nicht dargestellten) Kühler und Gasabscheider entweichen.
Das Kondensat aus der Fraktionierkolonne 81 oder der größere Teil desselben wird durch das mit Ventil versehene Rohr 83 abgezogen und läuft in den isolierten Mischbehälter 84, in den auch das, wie oben beschrieben, in der

Jo Fraktionierkolonne 59 abgeschiedene Kondensat geleitet wird.

Ein kleiner schwererer Anteil des Kondensats aus der Fraktionierkolonne 81, der zuweilen in letztere etwa gelangten mitgerissenen

•5 Teer enthält, kann nach Belieben durch die Leitung 86 abgezogen und in den Mischbehälter 64 geleitet werden, aus dem er dann zusammen mit dem schweren Rückstand in der zuvor beschriebenen Weise in den Röhrenofen 65 gelangt.

■ Die schweren Fraktionen aus der Fraktionierkolonne 81 zusammen mit denjenigen aus der Fraktionierkolonne 59 werden aus dem Vorratsbehälter 84 durch die Leitung 87 mit Hilfe der Pumpe 88 abgezogen und durch den Röhrenofen 89 gedrückt, aus dem die erhitzten Produkte durch die Leitung 90 in die Krackkammer 91 gelangen, wobei der Prozeß in der Krackschlange 89 und der Krackkammer 91 ähnlich wie der in der Schlange 33 und der Kammer 35 des weiter oben beschriebenen und durch Fig. 1 veranschaulichten Verfahrens verläuft. Die Produkte entweichen aus der Spaltkammer 91 durch die mit dem Reduzierventil 93 versehene Leitung 92 und .treten in den Abscheider 94, in dem die Trennung von dampfförmigen und flüssigen Produkten in ähnlicher Weise erfolgt wie in dem Abscheider 38 der durch Fig. 1 veranschaulichten Ausführungsform. Die abgeschiedene Rückstandsflüssigkeit oder der Teer läuft aus dem Abscheider 94 durch die Leitung 95 in den Misch- oder Lagerbehälter 64, aus dem die Heizschlange 67 gespeist wird.

Die Dämpfe entweichen aus dem Abscheider 94 durch die Leitung 96 und treten in die Fraktionierkolonne 81 an einem in halber Höhe gelegenen Punkte ein. Ihre Kühlung und Fraktionierung erfolgt in dieser Kolonne zusammen mit der Kühlung und Fraktionierung der aus den Verkokungskammern 73, 74 und (bzw. oder) 75 stammenden Dämpfe. In dieser Weise werden die schwereren Dampfanteile aus dem Abscheider 94 gleichzeitig mit denen aus den Krackkammern kondensiert und mischen sich miteinander, wie weiter ,oben beschrieben wurde. Das erhaltene Mischkondensat läuft durch die Leitung 83 in den Vorratsbehälter 84 für die Spaltschlange 89. In ähnlicher Weise entweichen auch die aus dem Abscheider 94 stammenden nicht kondensierten Dämpfe und Gase aus der Fraktionierkolonne 81, und zwar durch die Leitung 82 zu (nicht dargestellten) Kühlern und Gasabscheidern.

Ein Druckentspannungsventil 97 ist in der Leitung 96 vorgesehen, falls der Abscheider 94 unter wesentlich höherem Druck als dem in der Fraktionierkolonne 91 herrschenden arbeitet, da leicht ersichtlich ist, daß der letztere den in den Verkokungskammern 73, 74 und 75 herrschenden Druck nicht übersteigen kann und daher für gewöhnlich nicht höher als etwa.2kg/qcm sein wird. Dagegen kann der Abscheider 94 bei Drücken betrieben werden, welche wesentlich höher sein können, solange sie den in der Spaltkammer 91 herrschenden Druck nicht übersteigen. Der Druck im Abscheider liegt vorzugsweise nicht höher als etwa 4V₂ kg/qcm.

Zur Erzielung der gewünschten Kühlwirkung in der Fraktionierkolonne 81 und dem Abscheider 94 können Kühlschlangen 98 und 99 darin angeordnet werden; die entzogene Wärme kann zur Vorwärmung des Rohöles dienen. Das Rohöl oder Mischöl fließt in den Behälter 51 und wird daraus der Heiz- oder Destillierschlange 55 zugeführt. Das für den Kreislauf bestimmte öl kann z. B. durch die Leitung 100 in die innerhalb der Fraktionierkolonne 81 liegende Schlange 98, von dort durch die Leitung 101 in die innerhalb des Abscheiders 94 befindliche Schlange 99 und aus der letzteren durch die Leitung 50 in den Speisebehälter 51 geleitet werden.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Druckwärmespaltung von schweren Kohlenwasserstoffölen, insbesondere von Destillationsrückständen des Erdöls, bei welcher die öle in Röhren erhitzt und Spaltkammern zugeführt werden, in welchen eine Verkokung der nicht verdampfenden Anteile stattfindet und bei welcher im anschließenden Dephlegmator kondensierte Rücklauföle einer weiteren Spaltung unterworfen werden, dadurch gekennzeichnet, daß die verkokende Spaltung und die Spaltung von Rücklaufölen aus dieser dadurch kontinuierlich und gleichzeitig gestaltet wird, daß aus den bei der verkokenden Spaltung entstehenden Spaltprodukten kondensierte Rücklauföle einer Dampfphasenspaltung in einer Schlange unterworfen und die beim Einleiten dieser Dampfphasenspaltprodukte in einen Abscheider verbleibenden nicht verdampften Anteile dem der verkokenden Spaltung zugeführten Schweröl zugesetzt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß unten aus dem Dephlegmator für die Spaltprodukte aus der

verkokenden Spaltung ein teerartiges Kondensat entnommen und dem der verkokenden Spaltung zuzuführenden Schweröl zugesetzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß aus den Spaltprodukten der Dampfphasenspaltung gewonnene Rück! auf öle den der Dampf phasen spaltung zuzuführenden Rücklaufölcn aus den Spaltprodukten der verkokenden Spaltung beigemischt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man die dampfförmigen Produkte sowohl aus der Dampfphasenspaltung als auch aus der verkokenden Spaltung miteinander mischt und aus diesem Gemisch die Rücklauföle abscheidet und daß man diese Rücklauföle der Dampfphasenspaltung unterwirft.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei der verkokenden Spaltung das Schweröl unter einem Druck von nicht über 2,1 kg/qcm auf eine Temperatur von etwa 450 bis 510 ° C erhitzt und nachträglich unter einem Druck von nicht über 2,1 kg/qcm in der Verkokungskammer bei einer oberhalb 427 ° C liegenden Temperatur gehalten wird.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen