DE603636C

DE603636C - Process for heat regulation in reaction zones, especially for the heat treatment of hydrocarbon oils

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Publication number: DE603636C
Application number: DEK124951D
Authority: DE
Original assignee: KARL KOHLHARDT DR
Current assignee: KARL KOHLHARDT DR
Priority date: 1932-04-05
Filing date: 1932-04-05
Publication date: 1934-10-08

Description

Verfahren zur Wärmeregulierung in Reaktionszonen, insbesondere für die Wärmebehandlung von Kohlenwasserstoffölen Die Reaktionszonen bisher bekannter Druckspaltungs- und Hydrieranlagen o. dgl. sind entweder unbeheizt oder beheizt. Unbeheizte Reaktionszonen sind in den meisten Fällen stark isoliert, doch läßt sich nicht vermeiden, daß vom Verlassen des Erhitzungssysteins an bis zum Eintritt in die Reaktionszone sowie während des Aufenthaltes daselbst Wärmeverluste des erhitzten Rohgutes entstehen, die 30° und mehr betragen können. Zu diesen Wärmeverlusten gesellt sich noch der Wärmeverbrauch, der u. a. durch die sich abspielende Spaltreaktion, durch Verdampfung oder durch andere Umstände hervorgerufen wird. Dieses Absinken derTemperatur aber verlangsamt erfahrungsgemäß die Reaktionsgeschwindigkei t nach bekannten Gesetzmäßigkeiten und führt außerdein zu betriebsstörenden Koksansätzen an kühleren Wandungen der Reaktionsgefäße. Bei beheizten Reaktionsräumen will man diesen Übelstand durch Wärmezufuhr von außen her vermeiden, doch ist es praktisch unmöglich, die erforderliche Wärmefeindosierung durch unmittelbare Beheizung vorzunehmen. Meist wird hierbei die kritische Temperaturgrenze überschritten, was ebenfalls Koksabscheidung an Gefäßwänden und Apparateteilen sowie unerwünschte Bildung permanenter Gase unter Verminderung der Ausbeute .an leicht siedenden Kohlenwasserstoffen zur Folge hat. Es sind schon viel Verfahren, vorgeschlagen worden, die die Beseitigung solcher Koksansätze durch komplizierte mechanische Schab- und Kratzvorrichtungen anstreben.Process for regulating heat in reaction zones, especially for the heat treatment of hydrocarbon oils The reaction zones known so far Pressure cracking and hydrogenation systems or the like are either unheated or heated. Unheated reaction zones are in most cases heavily insulated, but can do not avoid that from leaving the heating system to entering the reaction zone as well as during the stay there heat losses of the heated Raw goods arise that can be 30 ° and more. Added to these heat losses the heat consumption, which among other things. due to the fission reaction taking place, caused by evaporation or other circumstances. This sinking Experience shows, however, that the temperature slows down the rate of reaction known laws and also leads to coke deposits that disrupt operations on cooler walls of the reaction vessels. With heated reaction rooms you want Avoid this inconvenience by supplying heat from the outside, but it is practical impossible to carry out the required fine heat metering through direct heating. In most cases, the critical temperature limit is exceeded, which also causes coke deposition on vessel walls and parts of the apparatus as well as undesired formation of permanent gases Reduction in the yield of low-boiling hydrocarbons. Many methods have been proposed for eliminating such Aim for coke deposits through complicated mechanical scraping and scraping devices.

DieErhaltung der notwendigenTemperatur innerhalb engster Grenzen, z. B. bei scharf fraktionierenden Destillationen oder bei Spaltreaktionen, ist zur eÄnwandfreien technischen Durchführung solcher und ähnlicher Verfahren ein unbedingtes Erfordernis; vor allem bei solchen Rohstoffen, wie z. B. Braunkohlenteer, die unter Kohlenstoffabscheidung und unter Koksansatz sehr leicht zu einer zii weit gehenden Spaltung bei Überschreitung der höchst zulässigen Spalttemperatur neigen. Durch feinste Regulierung und gleichmäßige Wärmezuführung muß man die Temperatur derart genau einstellen können, daß die erforderlichen minimalen Wärmemengen- zugeführt bzw. nach bereits erreichter Temperaturhöhe verlustlos gehalten werden können. Dabei ist es ohne Belan-, ob die z. B. bei der Spaltung von schweren Kohlenwasserstoffölen sich abspielenden Zersetzungsreaktionen esotherm oder endotherm verlaufen; denn in beiden Fällen handelt es sich um eine Feindosierung in der Wärmezufuhr bzw. Wäriueerhaltung. Die Wiirmeleitfä higkeit w iiriliefil)ertrageilder Medien spielt eine, Rolle I sowohl bei der Wiiri-neül)ertrat un- vom erhitzten Wärmeträger durch die Wandung des Reaktionsgefäßes auf den zu erhitzenden Rohstoff als auch bei der Verhinderung des Wärmeabflusses vom erhitzten Rohstoff durch die Wandung des Reaktionsgefäßes hindurch in die Umgebung.Maintaining the necessary temperature within the narrowest limits, e.g. B. in sharply fractional distillations or in cleavage reactions, is an absolute requirement for the efficient technical implementation of such and similar processes; especially with raw materials such as B. lignite tar, which easily tend to a zii extensive fission when the maximum permissible fission temperature is exceeded under carbon deposition and coke formation. The temperature must be set so precisely through the finest regulation and uniform supply of heat that the required minimum amount of heat can be supplied or kept without loss after the temperature has already been reached. It is irrelevant whether the z. B. decomposition reactions occurring during the cleavage of heavy hydrocarbon oils proceed esothermally or endothermally; because in both cases it is a matter of fine metering in the heat supply or heat retention. The Wiirmeleitfä ability w iiriliefil) ertrageilder media play a, role I both in Wiiri-neül) ertrat un- from the heated heat transfer through the wall of the reaction vessel to be heated raw material as well as in preventing the dissipation of heat from the heated raw material through the wall of Reaction vessel through into the environment.

Nach dein vorliegenden Verfahren wird eine solche Wärmefeindosierung dadurch erreicht, daß man an die letzte Stufe eines mehrgliedrigen Erhitzersystems bekannter Bauart anschließend die Reaktionszone un-. mittelbar derart nachschaltet, daß die abstrahlende Wärme voraufgehender Erhitzerstufen der Wärmeregulierung in der Reaktionszone nutzbar gemacht wird. Hierbei soll diese Wärmeregulierung mittelbar durch ein körniges oder staubförmiges Füllgut stattfinden, -dessen( physikalische Zusammensetzung hinsichtlich seiner spezifischenWärmeleitfähigkeit beliebig und in weiten Grenzen geregelt sowie der Eigenart des in der Reaktionszone behandelten Rohstoffes angepaßt werden kann. In diese wänneregulierende Füllmasse ist das eigentliche Reaktionsgefäß, z. B. ein Röhrensystem, eingebettet.According to the present method, such fine heat metering achieved by going to the last stage of a multi-part heater system known design then the reaction zone un-. indirectly downstream in such a way that that the radiating heat of preceding heater stages of the heat regulation in the reaction zone is made usable. Here, this heat regulation should be indirect take place through a granular or powdery filling material, - its (physical Composition with regard to its specific thermal conductivity arbitrary and regulated within wide limits as well as the nature of the treated in the reaction zone Raw material can be adjusted. In this heat-regulating filling compound is the real thing Reaction vessel, e.g. B. a tube system, embedded.

Eine solche in bezug auf Wärmeleitfähigkeit einstellbare Mischung besteht z. B. aus Quarzsand lind Kieselgur, zweckmäßig von verschiedener Körnung, so daß eine einfache, mechanische Trennung der einzelnen Mischanteile, z.B. durchAbsieben, ermöglicht wird für den Fall, daß' sich der Grad der Wärmeregulierung zufolge ungeeigneter prozentualer Zusammensetzung des Mischgutes itn Laufe des Betriebes als unzureichend erweisen sollte. Es können auch Gemenge von Metallpulvern oder -graliulationen, Metallspäne, gemischt mit beliebigen, gleichartigen, ähnlichen oder anderen Stoffen verschiedener Körnung, hierzu Verwendung finden. Bei Dauerverarbeitung eines stets sich gleichbleibenden Rohstoffes kann auch an Stelle eines Gemenges ein- einheitliches Gut zur Wärmeübertragung verwandt werden,; dessen thermische Eignung durch Versuche festgestellt worden ist.Such a mixture which is adjustable in terms of thermal conductivity consists z. B. made of quartz sand and kieselguhr, suitably of different grain sizes, so that a simple, mechanical separation of the individual mixed components, e.g. by sieving, is made possible in the event that 'the degree of thermoregulation is consequently unsuitable percentage composition of the mix in the course of operation as insufficient should prove. Mixtures of metal powders or metal powders, Metal shavings mixed with any, similar, similar or different substances different grain size, can be used for this purpose. With permanent processing of one always Constant raw material can also be uniform instead of a mixture Well used for heat transfer; its thermal suitability through tests has been established.

Da in den einzelnen Erhitzerstufen verschiedene Temperaturen und daher auch verschiedene Abstrahlungsverhältnisse herrschen, kann durch schichten- oder zonenweise horizontale oder vertikale Anordnunig des wärmeregulierenden, feinkörnigen Gemenges solchen ungleichmäßigen Abstrahlungsverhältnissen Rechnung getragen werden.Because different temperatures in the individual heater stages and therefore there are also different radiation conditions, can be achieved by layering or zonal horizontal or vertical arrangement of the heat-regulating, fine-grained Mixture of such uneven radiation conditions are taken into account.

Durch die vorgeschlagene Art der Wärmeführung in der Reaktionszone hat man es völlig in der. Hand, die erforderliche Wärmefeindosierung zu beherrschen und dadurch unter Erhaltung der'erforderlichen Reaktionsg2schwindigkeit die gefürchtete Verkokung d;.s Reaktionsgutes in den Reaktionsräumen zu verhindern. Diese Art einer anpassungsfähigen Wärmeübertragung bzw. Wärmeerhaltung hat weiter den großen Vorteil, das Mischgut während des Betriebes auswechseln und so die Temperaturführung völlig den jeweiligen Betriebsbedingungen angleichen zu können. Eine solche Auswechselung ist beispielsweise in der Art durchzuführen, daß durch eine am unteren Ende des Reaktionsraumes vorgesehene, schleusenartige Vorrichtung ungeeignetes Füllgut ausgetragen wird, während man gleichzeitig von oben her ein neues Gemenge von anderer, aber geeigneter Zusammensetzung einfüllt.Due to the proposed type of heat management in the reaction zone you have it completely in the. Hand to master the required fine heat dosage and thereby the dreaded rate while maintaining the required reaction rate To prevent coking of the reaction material in the reaction chambers. That kind of one adaptable heat transfer or heat retention also has the great advantage change the mix during operation and thus the temperature control completely to be able to adapt to the respective operating conditions. Such a substitution is to be carried out, for example, in such a way that one at the lower end of the Reaction chamber provided, lock-like device discharged unsuitable filling material becomes, while at the same time from above a new mix of others, but suitable composition.

Das Verfahren wird beispielsweise an Hand der schematischen Zeichnung wie folgt beschrieben: r und 2 sind zwei Röhrenerhitzer bekannter Bauart, wie sie etwa bei Spaltanlagen Verwendung finden. Bei 3 tritt der Rohstoff in das Erhitzungssystem ein. Die Reaktionszone ll. ist zwischen den Erhitzungssystemen angeordnet lind ist mit wärmeleitendem Gut angefüllt, in das der Reaktionsraum, im vorliegenden Beispiel eine Rohrschlange, eingebettet ist. In diese Reaktionszone wird bei 5 das wärmeübertragende Gemisch eingefüllt; bei 6 kann es nach Belieben ausgetragen werden. Das gespaltene Gut verläßt bei 7 den Reaktionsraum. Um den Wärmeübergang aus der Erhitzungszone in die Reaktionszone zu gewährleisten, wird man das die Reaktionszone umschließende Mauerwerk möglichst dünnwandig halten, wobei matt zweckmäßig überdies gegenüber dem übrigen Mauerwerk einen besonderen, die Wärme gut leitenden Baustoff, z. B. von den Eigenschaften des Siliciumcarbids, verwendet. Auch kann die Trennwand zwischen der Reaktionszone und den Erhitzungszonen jalousieartig, wie in der Abbildung angedeutet, unterbrochen sein. An den schräg übereinander angeordneten Steinleisten böscht sich zwischen den freien Mauerschlitzen das Füllgut der Reaktionszone von innen. her in lockerer Schüttang an. Zur Einstellung der Wärmezufuhr können diese Steinleisten mechanisch bewegbar eingerichtet sein, so daß die freien Querschnitte in der Trennwand j e nach den, Wärmebedürfnis verändert werden können. Auch kann diel Reaktionszone mit einem Abzug versehen sein, um in der Zone selbst einen regulierbaren Wärmefluß hervorzurufen.The process is illustrated, for example, on the basis of the schematic drawing described as follows: r and 2 are two tube heaters of known design like them find use for example in splitting plants. At 3 the raw material enters the heating system a. The reaction zone ll. is arranged between the heating systems Filled with thermally conductive material, in which the reaction space, in the present example a pipe coil, is embedded. In this reaction zone is at 5 the heat transferring Mixture filled; at 6 it can be played at will. The split Good leaves the reaction space at 7. About the heat transfer from the heating zone To ensure in the reaction zone, one becomes the one surrounding the reaction zone Keep masonry as thin-walled as possible, with matt also being useful opposite the rest of the masonry a special building material that conducts heat well, e.g. B. of the properties of silicon carbide. The partition can also be between the reaction zone and the heating zones are like blinds, as indicated in the figure, be interrupted. It slopes down on the stone ledges, which are arranged diagonally one above the other between the free wall slots the filling material of the reaction zone from the inside. here in a loose Schüttang. These stone strips can be used to adjust the heat supply be set up mechanically movable, so that the free cross-sections in the partition depending on the need for warmth can be changed. The reaction zone be provided with a vent to provide an adjustable heat flow in the zone itself to evoke.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Process for regulating heat in reaction zones, especially in for Druckwärlnespaltttng or hydrogenation of hydrocarbon oils serving reaction zones, in which the reaction zone by the radiant heat the heating `zone is heated, characterized in that the chemical reaction is carried out in a reaction zone that surrounds. is of a solid, fine-grained material, its thermal conductivity by combining individual components with different thermal conductivity is or will be set.

2. The method according to claim t, characterized in that that a fine-grained mixture is used as a heat exchanger, its constituents have different grain sizes.