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Verfahren zur Druckwärmespaltung von schweren Kohlenwasserstoffölen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Druckwärmespaltung von Kohlenwasserstoffölen,
bei dem die zu spaltenden Öle runter Druck in einer Heizzone auf Spalttemperatur
erhitzt, dann in eine Spalt- oder Verdampfungskammer eingeführt und den entstehenden
dampfförmigen Spaltprodukten in einem Dephlegmator die zu spaltenden öle ganz oder
teilweise entgegengeführt werden.
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'Bei dem neuen Verfahren wird in den Dephlegmator oberhalb der Zuführungsstelle
für das zu spaltende Öl durch Kondensation aus den den Dep!hlegmator verlassendem
Dämpfen gewonnenes rohes Spaltbenzin eingeleitet. Dadurch wird die Temperatur im
Dephlegmator genau geregelt, wobei durch Regelung der Menge des in den D ephIegmator
zurückgeführten rohen Spaltbenzins die Temperatur der den Dephlegmator verlassenden
Dämpfe geregelt wird.
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Auch werden durch die Einleitung des rohen Spaltbenzins in den D-ephlegmator
oberhalb der Frischölzufuhrstelle und durch die dabei erzielte reinigende Wirkung
des rohen Spaltbenzins die leicht siedenden Dämpfe von mitgerissenen Frischöltr(öpfchen
befreit.
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Bei Verwendung von zwei aneinander angeschlossenen Dephlegmatoren
wird zweckmäßig das zu spaltende Öl in den ersten, das rohe Spaltbenzin in den zweiten
Dephlegmator eingeführt. Durch diese Behandlung der Dämpfe im Dephlegmator wird
also bei Verringerung der Kosten auch ein Produkt von höherem Wert gewonnen, und
die Reinigung des rohen Spaltbenzins wird auf ein Mindestmaß beschränkt oder gänzlich
entbehrlich.
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In der zur Ausführung des Verfahrens verwendeten Anlage wird ein Druck
aufrechterhalten, der höher ist als atmosphärischer Druck. Dabei kann der Druck
in den Heizrohren bedeutend höher sein als in der Spalt-oder Verdampfungskammer
und der Druck in dieser Kammer wieder höher als im Diephlegmator. Der Druck im Dephlegmator
ist wieder höher als im Kondensator. Durch Verstellen von Ventilen kann zwischen.
diesen Teilen beliebige Druckdifferenz aufrechterhalten werden.
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Eine Anlage zur Ausführung des Verfahrens W in der Zeichnung, teilweise
im, Aufriß, teilweise im Schnitt, -dargestellt.
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Der Ofen i enthält einen Satz von Brennern z in der Kammer 3, von
welcher die Verbrennungsgase durch die Züge q. über die in der Kammer 5 liegenden
Heizrohre 6 ab, wams hinwegstreichen und darr. in den Schornstein y eintreten. Die
Heizrohrschlange 6 ist durch ein Rohr 8, an dem ein Wärmemesser, ein Druckmesser
und die zur Regelung der Zufuhr des heißen Öles vorgesehenen Ventile i i und 12
angebracht sind,
mit der Spalt- oder Verdampfungskammer i o verbunden.
Das öl kannz aus dem Rohr 8 entweder von oben .oder gleichzeitig von loben und unten
in die Reäktions- oder Verdampfungskammer i o eintreten.
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Eine Umkleidung 13 um .die Kammer i o herum kommt dann zur Anwendung,
wenn. ohne äußere Erwärmung der Reaktionskammer gearbeitet werden soll. Unter dem
Boden ,der Kammer ro ist ein Brenner 14 vorgesehen, so daß also die Reaktionskammer
io beheizt werden kann. Dve Mämnlöcher 15 und 16 erleichtern die Reinigung dieser
Kammer: An der Seite und am Böden der Reaktionskammer sind -die Ablaßrohxe 17 mit
den Ventilen 18 angeordnet. Das aus der Reaktionskammer durch diese Rohre :fli:eß.ende
öl strömt durch Leitung i9 nach einer nichtdargestellten Kühlschlange.
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-Vom oberen Ende der Reaktionskammer i o geht ein mit dem Venti122,
seinem Druckmesser und einem Wärmemesser ausgerüstetes Rohr 2o zu dem. D!epblegmätor
2f4. Das Rohr 20 läuft in mehrere mit Ventilen. versehene Abzweigrohre zur Einleitung
der aus der Reaktionskammer strömenden Dämpfe in verschiedener Höhe in den Diephlegmator
24 aus. Es setzt sich; in dem mit dem Ventil 25 versehernen Rohr 26 fort, und dieses
Röhr 26 ermöglicht durch die Anordnung von mehreren. mit Ventilen ° versehenem Abzweigrohren
die Einleitung von. Dämpfen in verschiedener Höhe in einem . zweitem. DephIegmator
44. ' - !Die den oberen Teil des_Dephlegmators 24 verlassenden Dämpfe strömen durch
das mit den Ventilen 30, 32 und 33 versehene Rohr 29 zur Kühlschlange 35, und. das
Kondensat fließt aus der Kühlschlange 35 in dein Behälter 37. An diesem: Behälter
sitzt ein Sicherheitsventil 38 und -ein Druckmesser 34. Die im Behälter 37 sich
ansammelnden Gase kann man durch das Rohr 39 und Ventil 4ö entfernen, während das
Kwidexisat (rohes Spaltbenzin) -durch das am Behälter 37 angebrachte und mit dem
Flüssigkeitsmesser 4ä und dem Ventil 43 ausgerüstete Rohr 41 abgezapft wird.
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Der Dephlegmator 44- steht mit dem Dephlegmator 24 durch -das von
-der Ableitung 29 abzweigende Rohr 45, -an welchem das Ventil 46 angeordnet ist,
in Verbindung. Die den oberen Teil. des D;ephlegmators 44 verlassenden Dämpfe strömen
durch das mit der Ventil 59 ausgerüstete Rohr 58 bei. 6o in -die Ableitung 29. Durch
Einstellen der Ventile 25, 30,3 2 und 46 können die Dephlegmatoren 24 und
44 nebeneinander- oder :hintereinandergeschaltet werden; auch können die Dephlegmatoren
einzeln- benutzt werden. Beide Dephlegnatoren sind von einer. Verkleidung aus Isolationsmaterial
umschlossen und mit Druckmesser und Wärmemesser ausgerüstet und ruhen auf einem
hochgestellten Gerüst 54 55.
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Die Rückführung des 12ücklaufs aus den Dephlegmatoren 24 und 44 zu
den Heiz, schlangen 6 erfolgt durch die mit den Ventilen 62, 8 i versehenen Rohre
61, 77 und durch die mit Ventilen ausgerüsteten Abzweigleitungen 68 und 82 unter
-dem durch die Hochstellung der Dephlegmatoren wirkenden Eigendruck oder durch die
Rohre 73 und 87' unter dem mit Hilfe der Pumpen 71 und 86 erzeugten Druck. Das an
das Rücklaufrohr 61 angeschlossene und mit einem Ventil versehene Abzweigrohr 64
steht mit einer nicht dargestellten Kühlschlange in Verbindung. Das von -dem Rücklaufrohx
77 ausgehende Abzweigrohr 78 führt zu einem nicht daxgestellten Vorratsbehälter.
Die Rohre 68, 73 und 82 laufen in dem T-Stück 76 zusammen, wind das von diesem T-Stück
ausgehende Rohr 88 ist mit dem Rohr 87.' durch das T-Stück 87 verbunden.
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Der aus den Dephlegmatonen durch das Rohr 88 abfließende Rücklauf
kann nach seiner Mischung mit dem aus dem Rohr 99 durch den Dxeiweghahn i o i' zufließenden
Frischöl oder ungemischt in -die oberste Röhrenlage der Heizschlange 6 gelangen.
Nach Durchwariderung dieser im heißesten Teile der Kammer 5 liegenden Rohre 6 fließt
das :Öl durch ein mit dem - Ventil 93 ausgerüstetes Rohr in die untersten Rohre
der Heizschlange 6. Es. strömt durch diese Rohre unter dem Drruck, der zur Spaltung
notwendig ist, nach oben und tritt durch ein mit dem Ventil 96 "versehenes Verbindungsrohr
und durch das Rohr 8 in die Spaltkammer i o ein.
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Das Gemisch von Rücklauf aus dem. Rohr 88 und Frischzöl aus dem Rohr
99 kann sich auch bei. i o i' vermischen und dann durch die Heizschlange
6 von ganz unten ganz nach oben fließen, wobei die Ventile 91, 93 und 96 geschlossen
bleiben und. in der SchnÜttzeichnüng nicht angedeutete Verbindungsrohre benutzt
werden.
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Ein nicht dargestellter Vorratsbehälter für Frischöl steht mit der
Pumpe io2 durch die Saugleitung 103 in Verbindung. D,ie Auslaßleitung 1o4,
die einen Flüssigkeitsmesser io5 enthält, verzweigt sich in ein mit einem Ventil.
versehenes Rohr io7, das mit dem zur Heizschlange 6 führenden. Rohr 99 in Verbindung
steht; und in ein: ebenfalls mit einem Ventil versehenes Rohr i d9, durch das ein
Teil des Frischöls bei 112' oder 114 in. die beiden Dephlegmatoren 24 und
44 .oder in eiarmem. von ihnen in verschiedenen Höhen. verteilt werden lmnn.
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Um die Beschaffenheit und die Temperatur
der aus
den Dephlegmatonen 24 und 44 austretenden Dämpfe zu regeln, wird ein Teil des rohen
Spaltbenzins oben in -die Dephlegmatoren eingeleitet. Zu diesem Zweck ist eine Pumpe
118 an ein Rohr iig angeschlossen, das unter Einschaltung des Ventils 12o von dem
Behälter 37 ausgeht. Das aus diesem Behälter angesaugte rohe Spaltbenzin wird durch
das mit der Druckseite der Pumpe i 18 verbundene und mit dem Flüssigkeitsmesser
122 und dem Ventil i23 ausgerüstete Rohr 124, 125 den Dephlegmatoren zugeführt.
Die im Rohr 125 angebrachten Ventile i27 und 128 ermöglichen -die Einleitung des
rohen Spaltbenzins je nach Wunsch in die beiden Dephlegmatoren 24 und 44 oder in
einen von ihnen. In letzterem Falle wird das zu spaltende Öl in den Bersten, das
rohe Spaltbenzin in den. zweiten Dep'hIegmator eingeführt. In den DephIegmatoren
wird das rohe Spaltbenzin durch Brausen oberhalb der Frisschölzufuhr ver(x-rlt.
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lBei .der Durchführung des Verfahrens wird beispielsweise das Frischiöl
aus einem Behälter entnommen und durch die Saugleitung io3, Pumpe 102 und Flüssigkeitsmesser
io5 der Anlage zugeführt. Ein Teil des Frischöls wird durch die Rohre 1o7, 99 unten
in die Heizrohre 6 unter Druck ein, geführt, wobei die Ventile ioo und 98 geschlossen
bleiben. Ein anderer Teil. des Frischöls wird durch das Rohr iog und das Verteilungsrohr
112 hindurch in dem Dephlegmator 44 und :durch das Verteilungsrohr 114 hindurch
in dem DephIegmator 24 den dampfförmigen Spaltprodukten entgegengeführt. Das Gemisch
von Frischöl und den kondensierten Anteilen der Spalt-, dämpfe (Rücklauf) fließt
aus den Dephlegmatoren durch die Rücklaufrohre 61, 717, unter dem Druck seines eigenen
Gewichts oder unter dem Druck, der Pumpen 71, 86 und durch das Rohr 88 . und Ventil
9 i in die im heißesten oberen Teil. des Ofens i liegenden Rohre der Heizschlange
6, in denen :es vorerhitzt wird. Aus diesen Rohren strömt das Öl durch die mit dem
Ventil93 versehene Leitung und vermischt sich dann mit dem Frischöl aus dem Rohr
99. Das Gemisch von in den Dephlegmatonen behandeltem Frischöl und Rücklauf einerseits
und unbehandeltem. Frischöl anderseits fließt dann durch die Herzrohre 6 aufwärts
im Gegenstrom zu den heißen Verbrennungsgasen. und wird dabei auf Spaltfemperatur
erhitzt. Das erhitzte Öl strömt bei Spalttempemtur durch das mit dem Ventil96 versehene
Rohr und Rohr 8 in idie Kammer i o ein.
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Die Dämpfe aus der Reaktions- oder Verdampfungskammer gehen durch
die Rohire 2o und 45 in die beispielsweise hnntereünandergescbalteten DephIegmatoren
24 und 44. Die beider DepbIegmation nicht verdichteten Dämpfe strömen aus dem Depblegmator
44 ,durch -das Rohr 58 bei 6o in das Rohr 29 und aus diesem in die Kühlschlange
3 5. Das in dieser Kühlschlange verdichtete rohe Spaltbenzin fließt in -den Behälter
37, aus welchem es nach Abtrennung der nicht kondensierbaren Gase durch Rohr 41,
Flüssigkeitsmesssor 42 und Ventil 43 hindurch entnommen wer. den kann.
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Die zur Herstellung ,eines guten Motorbrennstoffes unerläßliche genaue
Regelung. der Temperatur der aus dem Diephlegmator strömenden Dämpfe findet durch
Ausnutzung des rohen Spaltbenzins statt. Das-rohe Spaltbenzin wird aus dem Behälter
3 7 durch Rohr i i 9, Flüssigkeitsmesser 122, Rohrei 24 und i25 und durch das Ventil
128 hindurch unter Vermittlung der Pumpe 118 beispielsweise in en Dephlegmator
44 eingepumpt. je nach der Menge dieses rohen - Spaltbenzins wird letzteres mehr
oder weniger wieder verdampft und wieder destilliert; gleichzeitig werden die in
den Dämpfen etwa mitgerissenen Frischöltröpfchen ausgewaschen, und die Temperatur
der aus dem Deph1egmator abziehenden Dämpfe wird geregelt; auch wird die Zusammensetzung
des rohen. Spaltbilns beeinflußt, so daß, das Produkt im Behälter 37 ganz bestimmte
Beschaffenheit aufweist.
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Das urverdampfte _ Rückstandsöl in der Kammer io, das suspendierte
koksähnliche Teilchen enthält, kann, wenn gewünscht, beständig durch die Rohre 17,
vom Boden rund in verschiedener Höhle aus der Kammer i o nach Öffnung der Ventile
18 entnommen werden. Die Abnahme erfolgt unter dem Druck in dieser Kammer i o. Je
nach Ansammlung von großen Massen von. Kekgteilchen am Boden erfolgt die Entnahme
stufenweise von einem höheren Rohr 17 aus.
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In dem ganzen System kann der gleiche Druck aufrechterhalten werden,
doch wird die Anwendung verschiedener an den zahlreich vorgesehenen Druckmessern
ablesbarer Drucke in. verschiedenen Teilen der Apparatur vorgezogen. Beispielsweise
herrscht in den Heizrohren 6 ein Druck von ungefähr 4o Atm. je nach Einstellung
der Ventile i i, 12, während in der Spalt- oder Verdampfungskammer io, je nach Einstellung
des Ventils # 22, ein Druck von 25 Atm. herrscht. Die Dephlegmatoren 24 und 44 können
unter einem Druck von ungefähr 17 Atm. stehen, und der Behälter 37 bzw. die Kühlschlange
35 kann bei geeigneter Einstellung der Ventile 33, 40 unter einem Druck von ,ungefähr
8 Atm. stehen.
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Beispielsweise sei angeführt, daß bei.emem in der ganzen Apparatur
gleichen Druck von
| - i 7, Atm. und ständiger Entnahme des flüssi- |
| gen Rückätandes aus -der Kammeri o 'fol- |
| gende Ergebnisse erzielt wurden-. |
| Das behandelte Frischöl war ein Mild - C_ on.- |
| tinent- -Gäslöl vom spei. Gewicht o,864, die- |
| _Betrebsdauer war 85 Stunden. Verarbeitet |
| wurden 2900 Fässer von je ungefähr 18o1. |
| Es ergibt dies für einen Arb bitstag eine-Lei- |
| stung von 82o Fässern. |
| Das rohe Spaltbenzin hatte im Durdhschnitt |
| ein spei. Gewicht, von 0,758. Seine Menge |
| ,war 22i0 Fässer oder 72,20/0 des ange- |
| ':wandten Öles. Dias Rückstandsöl hatte im |
| Durchschnitt ein 'spei. GGewi:cht von 0195.2. |
| Das Motorenbenzin, Idas aus diesem rohen |
| Spaltbenzin erzeugt wurde, war 56,7,% der |
| ganzen 290o Fässer, .die bebhndelt worden |
| waren. Für jeden Liter -dieses Benzins wurde |
| währenddes Spaltverfahrens 3201 nicht kon-° |
| densierbaren Gases erzeugt. - ' |
| Die .Durchschnittstemperatur im.Ofen un- |
| mittelbar- über dem Röhrensatz war 871° C, |
| unter den Röhrensatz, war die Temperatur |
| im. Durchschnitt 533°, i. dem übergangs- |
| rohr 8 war sie 46o°. Der Dampf hatte beim |
| Verlassen der Kammer io seine Temperatur |
| von q.39° und die Dämpfe, welche die De- |
| p'hIegmatoren verlassen hatten, leine Tempe- |
| ratur von 281°. Die Mischung der schweren |
| Dämpfe mit dem Beschickungslöl hatte leine |
| Durchschnittstemperatur von 4090 beim Ein- |
| tritt in die Heizrohre 6. |
| Bei einem anderen Betriebsversuche bei- |
| spielswase wurde sein Öl (Heizlöl) mit einem |
| spei. Gewicht von 0,904 bei einem Druck' |
| von ungefähr 12 - Atm. 3 Tage lang be- |
| handelt; 305o Fässer von je ungefähr i901 |
Heizöl wurden zu 44240/0 in Benzin umgewandelt, dessen Anfangs- und Endsiedepunkt
den Anforderungen der amerikanischen Flottenbehörden entsprach. Die Menge des rohen
Spaltbenzins aus diesen
3050 Fässern Heiziöl war 2118 Fässer; sein spei.
Gewicht war
0,779. Während des 3tägigen Betriebes wurden aus der Kammerio
841 Fässer Rückstandsöl mit einem spei. Gewicht von o,986 mit kohlenstoffhaltigen,
in dem Öl schwebenden Teilchen entnommen.