DE660219C

DE660219C - Process for heating hydrocarbon oils

Info

Publication number: DE660219C
Application number: DEI51111D
Authority: DE
Inventors: Dr Eugen Anthes; Dr Mathias Pier; Dr-Ing Hanns Schappert
Original assignee: IG Farbenindustrie AG
Current assignee: IG Farbenindustrie AG
Priority date: 1934-12-02
Filing date: 1934-12-02
Publication date: 1938-05-24

Description

Verfahren zur Aufheizung von Kohlenwasserstoffölen Die Druckhydrierung von Kohlen, Teeren, Mineralölen u. dgl. verläuft meistens unter beträchtlicher Wärmeentwicklung. Von einer bestimmten Größe der Anlage ab ist die freiwerdende Wärme größer als der Wärmeverlust, wobei sich dieser aus zwei Teilen zusammensetzt, nämlich aus, .den Ausstrahlverlusten, die von .der Oberfläche der Apparate und der Temperatur der ausstrahlenden Flächen abhängig sind, und aus den Verlusten im Wärmeaustauscher, wie er zur Ausnutzung der in .den Reaktionsprodukten enthaltenen Wärme in an sich bekannter Weise benutzt wird, da. die aus diesem abziehenden Produkte praktisch immer noch eine gewisse Wärme mitführen. Alle diese Verluste lassen sich zwar auf ein Minimum vermindern, trotzdem ist aber die Zufuhr von Wäxm@e von außen noch bei Anlagen mittlerer Größe notwendig, erst bei ganz großen Einheiten überwiegt die Reaktionßrvärme. Aber auch hier muß die ganze Anlage zunächst auf Betriebstemperatur gebracht werden. Die hierfür erforderliche Zeit ist abhängig von der auf die Betriebstemperatur zu bringenden Eisenmasse, der Stärke der zur Verfügung stehenden Energiequelle und der Abstrahlung des Vorheizsystems.Process for heating hydrocarbon oils Pressure hydrogenation of coals, tars, mineral oils and the like usually proceed with considerable heat development. From a certain size onwards, the heat released is greater than that Heat loss, which is composed of two parts, namely, .den Radiation losses caused by the surface of the equipment and the temperature of the radiating surfaces are dependent, and from the losses in the heat exchanger, how to use the heat contained in the reaction products in per se is known to be used because. the products withdrawn from this practical still carry a certain warmth. All of these losses can be neglected reduce a minimum, but nevertheless the supply of Wäxm @ e from the outside is still at Medium-sized systems are necessary, only with very large units predominate Reaction heat. But here, too, the entire system must first reach operating temperature to be brought. The time required for this depends on the operating temperature iron mass to be brought, the strength of the available energy source and the radiation of the preheating system.

Bei den bisherigen Vorheizanordnungen wurde den Reaktionsteilnehmern die notwendige Wärme meist ih Röhrenvorheizern zugeführt, die mit Gas beheizt oder von einer elektrischen Stromquelle gespeist wurden.In the previous preheating arrangements, the reaction participants the necessary heat is usually supplied to tube preheaters that are heated with gas or were fed by an electrical power source.

Auch hat man schon vorgeschlagen, zur Aufheizung Hochdruckdampf zu verwenden. Die Nachteile einer derartigen Aufheizung sind nun folgende: t. Die naturgemäß hohen Geschwindigkeiten im Vorheizet, die zur Wärmeübertragung erforderlich sind, bedingen einen Druckverlust, der dauernd von der Gasumlaufpumpe behoben werden muß. Geschieht die Aufheizung der Reaktionsteilnehmer in einem vor dem Ofen liegenden Vorheizet, dann muß eine dem Widerstand dieses Vorheizers entsprechende Erniedrigung des Druckes im Reaktionsraum in Kauf genommen werden.It has also already been proposed to use high-pressure steam for heating use. The disadvantages of such heating are as follows: t. The naturally high speeds in the preheating, which are necessary for heat transfer, cause a loss of pressure, which must be constantly corrected by the gas circulation pump. The reaction participants are heated in a furnace located in front of the furnace Preheated, then a decrease corresponding to the resistance of this preheater must be the pressure in the reaction chamber must be accepted.

z. Die Vorheizet sind im Betrieb sehr teuer, da bei den gasbeheizten Vorheizern der thermische Wirkungsgrad wegen der hohen Temperaturen, z. B. über q.00°, meist sehr schlecht liegt und elektrische Energie ohnedies nicht billig ist.z. The pre-heaters are very expensive to operate because the gas-fired ones Preheaters the thermal efficiency because of the high temperatures, e.g. B. over q.00 °, is usually very poor and electrical energy is not cheap anyway.

Sehr oft, besonders wenn die Reaktion selbst unter hoher Wärmetänung verläuft, hat der Vorheizet die einzige Aufgabe, das ganze System zu Beginn des Arbeitens auf die;erforderliche Temperatur zu bringen. . Wenn dann die Reaktion eingeleitet ist, läuft meistens der Vorheizet leer mit, da dann die Wärmeregeneration genügt, die eintretenden Produkte auf die Reaktionstemperatur zubringen, er verbraucht aber Wärme und Druckgefälle. Würde man durch eine Umleitung den Vorheizer kurzschließen, so würde die Gefahr.' eintreten, @daß die in den Rohren verbleib@lden Produktreste verkokten und den Voi'@" heiter unbrauchbar machen.Very often, especially if the reaction occurs even under high heat runs, the preheating has the only task of the whole system at the beginning of the Work to bring; the required temperature. . If so then the reaction is initiated, the preheating usually runs empty, because then the heat regeneration suffices the entering products bring to the reaction temperature, but it consumes heat and pressure gradient. You would by diverting the preheater short-circuit, that would be the danger. ' occur that the remaining in the pipes are charged Coke product residues and make the Voi '@ "cheerfully unusable.

3. Die meisten Vorheizer, gleich ob mit Gas oder elektrisch oder anderswie geheizt, übertragen die zuzuführende Wärme aus den angegebenen Gründen durch eine relativ kleine Fläche. Daher kommt der die Wärme vermittelnde Film meist auf höhere Temperatur, als für die Reaktionsteilnehmer erwünscht ist, und wenn man auch durch Anwendung bestimmter Maßnahmen (Wärmedosierung, Rippenrohre, bestimmte Schaltungen) derartige überhitzungen herabmindern kann, so bleiben doch die genannten Nachteile -der Druckdifferenz und des schlechten Wirkungsgrades bestehen. Auch durch Erhitzen des einen Reaktionsteilnehmers, z. B. des Gases, um ihn dann mit dem kälteren Reaktionsteilnehmer zu mischten, um die gewünschte Reaktionstemperatur herzustellen, läßt sich praktisch ein zeitweilig starkes überschreiten der einzustellenden Anfangsxeaktionstemperatur nicht immer vermeiden, da der Mischungsausgleich sich in wellenförmigen Temperaturschwankungen vollzieht. Dies gilt auch für den Fall, daß man die fehlende Wärme durch eine zusätzliche exotherme Reaktion, z. B. von C O +3H2= CH4 -f - H20, zuführt.3. Most preheaters, whether gas or electric or otherwise heated, transfer the heat to be supplied through a for the reasons given relatively small area. Therefore, the film that provides the heat is usually higher Temperature than is desired for the reactants, and if you go through too Use of certain measures (heat metering, finned tubes, certain circuits) can reduce such overheating, the disadvantages mentioned remain -the pressure difference and the poor efficiency exist. Also by heating of one respondent, e.g. B. of the gas, then to it with the colder reactant mixing to produce the desired reaction temperature can be practical the initial reaction temperature to be set is exceeded at times by a considerable amount do not always avoid it, as the mixture balance results in undulating temperature fluctuations accomplishes. This also applies in the event that the missing heat is replaced by an additional exothermic reaction, e.g. B. from C O + 3H2 = CH4 -f - H20 supplied.

Es wurde nun gefunden, da.ß man die genannten Nachteile vermeidet, wenn man den aus dem Reaktionsraum austretenden Produkten weitere Wärme durch ein außerhalb des Systems aufgeheiztes Medium, vorteilhaft durch eine Flüssigkeit mit hoher Verdampfungswärme, mittelbar oder unmittelbar zuführt und die dem Reaktionsraum zuströmenden Frischprodukte mit den so erhitzten abziehenden Stoffen aufheizt.It has now been found that the disadvantages mentioned can be avoided, if the products emerging from the reaction chamber are subjected to additional heat Medium heated outside the system, advantageously by means of a liquid high heat of vaporization, directly or indirectly, and which the reaction chamber the incoming fresh products are heated with the thus heated stripping substances.

Erfolgt .die Wärmezufuhr durch :eine Flüssigkeit, so wird diese vorteilhaft außerhalb des Systems in einer besonderen, z. B. einer .für mehrere Systeme gemeinsamen Heizvorrichtung nach irgendeiner bekannten Methode aufgeheizt. Der Widerstand dieser Heizvorrichtung fällt dem System nicht zur Last und ist. außerdem sehr gering. überdies ist zur Beheizung derselben nur ein kleiner Energieaufwand erforderlich, besonders im Vergleich zu einem im Kreislauf liegenden Vorheizer.If the heat is supplied by: a liquid, this is advantageous outside the system in a special, e.g. B. one. Common for several systems Heater heated by any known method. The resistance of this The heating device is not a burden on the system and is. also very low. moreover only a small amount of energy is required to heat the same, especially compared to a pre-heater in the circuit.

Die Heizvorrichtung für das Heizmedium, arbeitet, da dessen Eintrittstemperatur niedrig ist, mit sehr hohem Wirkungsgrad. Da die zugeführte Wärme, z. B. bei Anwendung von Wasser als Heizmedium, zum größten Teil als Verdampfungswärme aufgebraucht wird, .erhöht die in der Regeneration dargebotene Kondensationswärme sehr wesentlich den Wirkungsgrad der Regeneration.The heating device for the heating medium works because its inlet temperature is low, with very high efficiency. Since the heat supplied, e.g. B. when using water is used as a heating medium, for the most part as heat of vaporization, .increases the heat of condensation presented in the regeneration very significantly Regeneration efficiency.

Als Heizmedium kommen außer Wasser "ich andere Medien in Betracht, beispiels-;ise Oleoder Gase. Besonders vorteilhaft eist jedoch kondensierender Wasserdampf, da dieser sehr gute Wärmeübergangseigenschaften besitzt und der Wärmedurchgangswert der Regenerationsfläche nicht unwesentlich erhöht wird. Es ist stets dafür Sorge zu tragen, daß den abziehenden Stoffen nicht so viel Wärme zugeführt wird, daß schädliche Überhitzungen eintreten.In addition to water, other media come into consideration as the heating medium, for example oleic oils or gases. However, condensing water vapor is particularly advantageous, because this has very good heat transfer properties and the heat transfer value the regeneration area is not insignificantly increased. It is always a matter of care to ensure that so much heat is not supplied to the substances to be removed that harmful ones Overheating occurs.

Das vorliegende Verfahren gestattet eine leichte Dosierung der zuzuführenden Wärme durch Regelung der Menge Moder Temperatur des Heizmediums oder von beiden. Sie bietet ferner giioße Vorteile, z. B. beim Arbeiten in der sog. Sumpfphase, z. B. bei der Druckhydrierung von Kohle, wenn in dem dem Reaktionsraum unmittelbar angeschlossenen Abscheider größere Mengen flüssiger Produkte abgezogen werden, deren Wärmeinhalt für die Regeneration verlorengeht, da diese Produkte meist bei der Temperatur weiterverarbeitet werden, die sie im Abscheider besitzen.The present method allows easy dosing of the amount to be delivered Heat by regulating the amount of moderate temperature of the heating medium or both. It also offers great advantages, e.g. B. when working in the so-called. Swamp phase, z. B. in the pressure hydrogenation of coal, if in the immediate reaction space connected separator larger quantities of liquid products are withdrawn, their Heat content for the regeneration is lost, as these products mostly at the temperature further processed that they have in the separator.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß das Heizmedium nicht immer an den heißesten Stellen zugeführt werden muß, sondern bei z. B. drei hintereinandergeschalteten Regen:eratoren auch erst beim zweiten Regenerator zugegeben werden kann. In .diesem Falle ist keine so hohe Aufheizungstemperatur des Mediums erforderlich, und die fehlende Wärme wird doch zugeführt.Another advantage is that the heating medium is not always must be supplied at the hottest places, but at z. B. three series-connected Regen: erators can also only be added with the second regenerator. In this Trap is not so high a heating temperature of the medium required, and the missing heat is supplied after all.

Die beschriebene Art der Vorheizung läßt sich ganz besonders vorteilhaft zur Inbetriebnahme von Apparaturen anwenden. Sie hat den Vorteil, daß insbesondere bei exothermem Verlauf der Reaktion die. Wärmezufuhr leicht abgestellt werden kann, falls es der Betrieb erfordert; beim Arbeiten mit den üblichen Vorheizern ist dies, wie schon oben ausgeführt, praktisch nicht gut möglich. Beispiel 2o t/Std, Teer werden zusammen mit 3o ooo cbm/Std. Wasserstoff durch zwei hintereinan dergeschaltete Wärmeregeneratoren gepumpt und gelangen sodann mit der Reaktionstemperatur von 425° in den ersten von zwei ebenfalls hintereinandergeschalteten Reaktionsöfen; sie verlassen mit 450° den zweiten Ofen. Im angeschlossenen Abscheider werden zwei Tonnen dickere Anteile entfernt. Dem aus dem Abscheider abziehenden Gemisch von. Destillatdämpfen und Gasen wird vor seinem Eintritt in die Wärmeregeneratorell i t auf 450° überhitzter Hochdruckdampf zugeführt, wodurch die Eintrittstempieratur von 4250 in dem ersten Ofen erreicht wird. Ohne diese MaBnahrne wäre zur vollständigen Aufheizung auf Reaktionstemperatur, ein Vbrheizer erforderlich, der die nech@ fehlende Wärme von etwa 6oo ooo Cal/Std_. zuführt.The type of preheating described can be particularly advantageous use for the commissioning of equipment. It has the advantage that in particular in the case of an exothermic course of the reaction, the. Heat supply can easily be turned off, if the company requires it; when working with the usual preheaters, this is as already stated above, not possible in practice. Example 20 t / h, tar are together with 3o, ooo cbm / hour. Hydrogen through two series-connected Heat regenerators are pumped and then reach the reaction temperature of 425 ° in the first of two reaction furnaces also connected in series; they leave the second furnace at 450 °. In the connected separator, two tons are thicker Shares removed. The mixture of. Distillate steam and gases is superheated to 450 ° before it enters the heat regenerator unit High pressure steam supplied, whereby the entry temperature of 4250 is reached in the first furnace. Without this measure it would be complete Heating up to reaction temperature, a heater required, which is missing the nech @ Heat of about 600,000 cal / hour. feeds.

Claims

PATENT CLAIM: Process for heating hydrocarbon oils for itself moder in a mixture with hydrogen, water vapor or other gases for the purpose subsequent cleavage, hydrogenation or cleavage hydrogenation, characterized in that that the products emerging from the reaction chamber can be subjected to additional heat Medium heated outside the system, advantageous: by a liquid with high heat of vaporization, directly or indirectly, and which the reaction chamber incoming fresh products with the thus heated, removing substances through heat regeneration heats up.