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Verfahren zur Druckwärmespaltung von Kohlenwasserstoffölen Bei den
bekannten Verfahren zum Spalten schwerer Kohlenwasserstoffe in leichtere, d. h.
solche von niedrigerem spezifischem Gewichte, Siedepunkt und Viscosität, werden
Rohöle, Gasöle o. dgl. als Ausgangsmaterial verwendet, welche zufolge ihrer Herstellung
(durch Verdampfung und Verflüskgung) und Herkunft nur minimale Mengen Teer enthalten.
Nach dem vorliegenden Verfahren können nun beliebige schwere Öle, teerreiche Rückstände
oder asphaltartige Rohöle, Teer usw. ebenfalls mit Erfolg in wertvollere leichte
Kohlenw a-sserstoffe zersetzt werden. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht,
daß man die Erhitzung und die Zersetzung (und auch die Verdampfung) in zwei (bzw.
drei) voneinander räumlich und zeitlich getrennten Arbeitsphasen bewirkt.
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Bei dem neuen Verfahren wird dass Ausgangsmaterial (Rohöle, schwere
Öle, Rückstände usw., im nachfolgenden kurz Öl genannt) unter hohem Druck rasch
auf die Zersetzungstemperatur erhitzt, wobei es nicht nur seine .flüssige Form möglichst
beibehält, sondern auch keine wesentliche Zersetzung erleidet, so daß sich während
des Erhitzens kein Kohlenstoff (Koks) ausscheidet. Das rasche Erhitzen wird z. B.
in einer von außen geheizten Rohrschlange vorgenommen. Es wurde bereits verschiedentlich
vorgeschlagen, das Rohmaterial bei Spaltverfahren durch Heizschlangen zu- leiten,
wobei die Heiz-. Schlange ganz oder zum größten Teil als Zersetzer diente. Nach
vorliegendem Verfahren dient jedoch die Heizschlange nur zurErwärmung, und das unterDruck
stehende Öl nimmt darin nur die im voraus bestimmte Zersetzungstemperatur an und
wird unmittelbar nach Erreichen der Spalttemperatur durch eine Spaltzone geleitet,
in welcher es bei der in der Heizschlange erreichten Temperatur und unter gleichem
Druck so lange gehalten wird, bis es sich in gewünschtem Grade zersetzt, wobei sich
die entstandenen Zersetzungsprodukte jedoch nicht von dem flüssigen Öl trennen können.
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Diese zweite Operation, dass Zersetzen, wird in einem Zersetzungsapparat
(Digestor) vorgenommen; der hierbei ausgeschiedene Kohlenstoff sinkt hier zu. Boden:
Das zersetzte, die leichten Kohlenwasserstoffe enthaltende Öl gelangt aus dem Digestor
- in einen Verdampfer, in welchem die leichten Kohlenwasserstoffe unter vermindertem
oder atmosphärischem oder überatmosphärischem Druck verdampfen, um dann zwecks Verflüssigung
zum Kühler geleitet zu werden.
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In der Zeichnung ist eine zur Ausführung der neuen Verfahrens.geeignete
Vorrichtung dargestellt. Die .Hochdruckpumpe A drückt
das Öl durch
die Leitung B kontinfierlich durch die in den Ofen C eingebaute Heizschlange-D.
Gleichzeitig mit dem Öl kann in die Leitung B., aus der mit Rückschlagventil . versehenen
Leitring E überhitzter Wasser:- ` dampf eingeführt werden. Die Länge - den' Heizschlange
und die Geschwindigkeit des-" Ölstromes sind bis zu einem gewissen Grade von der
Beschaffenheit des Öles abhängig. Versuche haben ergeben, daß die Dimensionen der
Sehlange und die .sonstigen Bedinungen._ so zu wählen sind, @daß das Rohmaterial
bei amerikanischen Rohölrückständen . etwa 2 Minuten im Ofen verweilt und ohne wesentliche
Zersetzung mit einer Temperatur von etwa 40o bis q.20° C austritt.
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Das auf die Zersetzungstemperatur erhitzte Öl wird- aus der Heizschlange
in den Zersetzer (Digestör) F geleitet, in welchem es bei gleicher Temperatur und
Druck so lange verweilt, bis es zum gewünschten Grade zersetzt wird. Der Druck wird,
mit dem Reduzierventil G reguliert; Sicherheitsventile H, H
sind am Digestor
angebracht. Man kann auch mehrere Digestoren F verwenden.
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' Aus dem Obigen geht hervor, daß das Öl in der Heizschlange nur so
lange verbleibt, bis es die Zersetzungstemperatur annimmt, ohne aber sich hier wesentlich
zu zersetzen, so daß in der Schlange Kohlenstoffausscheidung nicht stattfinden kann.
Das Zersetzen erfolgt im Digestor, in welchem der hierbei ausgeschiedene Kohlenstoff
zu Boden sinkt und in bekannter Weise entfernt werden kann.
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Das im Digestor F zersetzte Öl gelangt durch das Reduzierventil
G in die Verdampfungskammer I, in welcher der Druck wesentlich niedriger ist als
im Digestor (und in der Schlange) und höher oder niedriger gehalten werden kann
als der atmosphärische Druck. Ein Überdruck von zwei Atmosphären gab bei Versubhen
sehr günstige Resultate.
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Die Menge und Qualität der verdampften Kohlenwasserstoffe sind vom
Druck in der Kammer I, von der Temperatur des aus dem Digestor einströmenden Öles
und von der Wirksamkeit der der Kammer angeschlossenen Fraktionier- und Kühlvorrichtungen
abhängig, so daß diese Faktoren je nach der Qualität des Ausgangsmaterials, d. h.
nach dem erreichten Grade des Zersetzens, zu ändern sind. Die Temperatur des der
Kammer zugeführten Öles kann durch den zwischen dem Digestor F und der Kammer 1
angeordneten, mit- Leitungen und Ventilen zur Aus- und Einschaltung versehenen Kühler
J reguliert werden. Das Reduzierventil G wird natürlich unmittelbar vor der Kammer
1 angeordnet. Wird das zersetzte Öl aus dein Digestor F unmittelbar, d. h. unter
Ausschaltung des Kühles J, in die Kammer I geleitet, so verdampfen die verdampfbaren
Anteile fast vollständig, wobei durch fraktionierte Kühlung eine ganze Reihe von
leichteren Kohlenwasserstofffraktionen (Benzin,Leuchtöl, Gasöl usw.) gewonnen werden
kann.
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Die aus der Kammer j entweichenden Dämpfe gelangen durch den. Fraktionierturm
K -:und die Leitung L in den Kühler 11,I, in welchem sie verflüssigt werden und
in den Behälter N abfließen.
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Mit Hilfe des Reduzierventils 0 kann in der Kammer I Überdruck gehalten
werden und die Verflüssigung der Dämpfe unter atmosphärischem Druck erfolgen. Ist
es wünschenswert, die Dämpfe unter höherem Druck zu verflüssigen, so wird ein zweites
Reduzierventil P in Gebrauch genommen, das hinter dem Kühler M angeordnet ist.
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Nach Verdampfen der leichten Kohlenwasserstoffe fließt der Rückstand
aus der Kammer I durch die zeit dem Regulierventil R versehene Leitung S ab und
gelangt in den Kühler T.
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In der gezeichneten Ausführungsform besteht der Digestor -atts zwei
Behältern; die Form derselben ist nebensächlich, es ist aber von Wichtigkeit, daß
sie genügend groß dimensioniert werden, damit in ihnen das aus der Heizschlange
kommende heiße Öl genügend lange verweilen könne. Um die Zersetzungstemperatur aufrechtzuerhalten,
kann der Digestor und nötigenfalls auch die Verdampfkammer gewärmt werden. -Ausführungsbeispiel
| Eigenschaften S ez. Siede- Fraktion mit End- |
| des Öles p Gewicht beginn Siedepunkt von |
| C 200° C 225° C |
| Zur Schlange 0,9094 232,2° - - |
| Aus der |
| Schlange 0,9082 222,2° - - |
| Aus zweitem |
| Digestor o, 8475 60° 30 % 32 bis 33 % |
| Druck bei der Pumpe. . . . . . . . . 15 Atm. |
| Die Temperatur des Öles beim |
| Eintritt in die Schlange .... zoo°C |
| Die Temperatur des Öles beim |
| Austritt aus der Schlange... 420°C |
| Zeitdauer in der Schlange etwa 2 Minuten |
| Durchschnittstemperatur in den |
| Digestoren . . . . . . . . . . . . . . . . . 414 bis 416°C |
| Zeitdauer in den Digestoren un- |
| gefähr je . . . . . . . . . . . . . . . . 2'J2 Stunden |
| Die Temperatur des Öles beim |
| Eintritt in den Verdampfer... 408°C. |