DE822425C

DE822425C - Method and device for the thermal treatment of hydrocarbons

Info

Publication number: DE822425C
Application number: DEP39525A
Authority: DE
Inventors: Henry Ernest Charlton
Original assignee: PETROCARBON Ltd
Current assignee: PETROCARBON Ltd
Priority date: 1948-04-12
Filing date: 1949-04-12
Publication date: 1951-11-26

Description

Verfahren und Vorrichtung zur thermischen Behandlung von Kohlenwasserstoffen Die Erfindung befaßt sich mit der thermischen Behandlung von Kohlenwasserstoffen, im besonderen mit einem Verfahren und einer Vorrichtung zur Wärmebehandlung von flüssigen Kohlenwasserstoffen in Dampfform bei verhältnismäßig hohen Temperaturen, d. h. bei Temperaturen, bei denen Kohlenstoffbildung anzunehmen ist.Method and device for the thermal treatment of hydrocarbons. The invention is concerned with the thermal treatment of hydrocarbons, in particular with a method and device for the heat treatment of liquid hydrocarbons in vapor form at relatively high temperatures, i. H. at temperatures at which carbon formation can be assumed.

Bei der Wärmebehandlung von Kohlenwasserstoffölen wird bekannterweise das 01 in Dampfform gleichzeitig durch eine Reihe von Reaktionsgefäßen geleitet, die in einem gemeinsamen Ofen auf die erforderliche Temperatur erhitzt sind. In solchen Fällen ist es praktisch üblich, einen einzigen Verdampfer anzuwenden, der alle Reaktionsgefäße über einen gemeinsamen Verteilerkopf speist.In the heat treatment of hydrocarbon oils is known to be the 01 passed simultaneously through a series of reaction vessels in the form of vapor, which are heated in a common furnace to the required temperature. In such cases it is common practice to use a single evaporator that feeds all reaction vessels via a common distributor head.

Bei dem Verfahren der Wärmebehandlung von flüssigen Kohlenwasserstoffen in Dampfform bei verhältnismäßig hohen Temperaturen wird, gemäß der vorliegenden Erfindung, das flüssige Ausgangsmaterial aus einer gemeinsamen Quelle den einzelnen Rüaktionsgefäßen durch gesonderte Zuleitungen und gesonderte Verdampfer, in denen die Verdampfung stattfindet, zugeführt und wobei die Reaktionsgefäße in einem gemeinsamen Ofen auf die zur Wärmebehandlung erforderliche Temperatur erhitzt werden, so daß also vom gemeinsamen Vorratstank aus ein gesondertes Zuflußrohr direkt zu jedem Reaktionsgefi#ß führt, wobei der Zufluß zu jedem einzelnen Reaktionsgefäß an einer Stelle zwischen Vorratstank und dem entsprechenden Verdampfer geregelt wird.In the process of heat treatment of liquid hydrocarbons in vapor form at relatively high temperatures, according to the present Invention, the liquid starting material from a common source the individual Reaction vessels through separate supply lines and separate evaporators in which the evaporation takes place, supplied and wherein the reaction vessels in a common Furnace are heated to the temperature required for the heat treatment, so that So from the common storage tank from a separate feed pipe directly to each Reaction vessel leads, the inflow to each individual reaction vessel at one Place between the storage tank and the corresponding evaporator is regulated.

Die Produkte jedes Reaktionsgefäßes werden am besten unverzüglich beim Verlassen des Reaktionsgefäßes gekühlt und zu einem Abzugsrohr geleitet, das in ein gemeinsames, zu einem Teerabschneider führendes Ablaßrohr mündet.The products of each reaction vessel are best removed immediately cooled on leaving the reaction vessel and passed to a flue pipe, the opens into a common drain pipe leading to a tar cutter.

Im Erfindungsverfahren wird also der Zufluß zu jedem Reaktionsgefäß an einer Stelle geregelt, wo die Leitung noch kalt und das Ausgangsmaterial noch flüssig ist. Durch diese Methode wird, besser als in den üblichen Verfahren, eine gleichmäßige und genaue Kontrolle der Zufuhr zu jedem Reaktionsgefäß und dementsprechend auch des Reaktionsverlaufes erzielt. Übermäßige Kohlenstoffbildung im Reaktionsgefäß kann deshalb leichter vermieden werden, als bei den üblichen Verfahren.In the process of the invention, the inflow to each reaction vessel becomes regulated at a point where the line is still cold and the starting material is still is liquid. With this method, a uniform and precise control of the supply to each reaction vessel and accordingly also achieved the course of the reaction. Excessive carbon build-up in the reaction vessel can therefore be avoided more easily than with the usual methods.

Durch die regelbare Zufuhr zu jedem Reaktionsgefäß 'kann im Erfindungsverfahren also die Temperatur in der Hauptsache konstant gehalten werden. Falls also die Temperatur in irgendeinem Reaktionsgefäß über einen bestimmten- Punkt hinaus ansteigt, so kann die Zufuhr so lange vermehrt werden, bis sich die Temperatur erniedrigt. Die umgekehrte Maßnahme wird ergriffen, wenn die Temperatur zu stark fällt.Due to the controllable supply to each reaction vessel, in the process of the invention the main thing is to keep the temperature constant. If so, the temperature rises above a certain point in any reaction vessel, then the supply can be increased until the temperature decreases. The reverse Action is taken when the temperature drops too much.

Die Vorrichtung zur Wärmel--,dhandlung von Kohlenwasserstoffen in der Dampfforrn bei relativ hohen Temperaturen mit flüssigen Kohlenwasserstoffen als Ausgangsmaterial, besteht erfindungsgemäß aus einem Flüssigkeitssammler, einer Anzahl von Verdampfern und einer entsprechenden, Zahl von Reaiktionsgefäßen. Diese Reaktionsgefäße sind in einem gemeinsamen Ofen montiert. Gesonderte Zuflußrohre führen vom Flüssigkeitsbehälter zu den einzelnen Verdampfern und gesonderte Zufuhrleitungen verbinden jeden Verdampfer mit seinem zugehörigen Reaktionsgefäß. Ein Ventil oder eine ähnliche Regelvorrieffitung ist in jedem der Zuflußrohre zwischen dem Flüssigkeitssammler und den Verdampfern angebracht, wodurch die Zufuhr zu jedem Rea:ktionsgefäß für sich allein geregelt werden kann.The device for the heat treatment of hydrocarbons in the vapor form at relatively high temperatures with liquid hydrocarbons as a starting material, according to the invention consists of a liquid collector, a Number of evaporators and a corresponding number of reaction vessels. These Reaction vessels are mounted in a common oven. Separate inflow pipes lead from the liquid container to the individual evaporators and separate supply lines connect each vaporizer to its associated reaction vessel. A valve or a similar control valve is in each of the feed pipes between the liquid receiver and attached to the vaporizer, whereby the supply to each reaction vessel for can be regulated by yourself.

Die Verdampfer der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden am besten in einer gemeinsamen Heizanlage untergebracht. Weitere Kennzeichen des Verfahrens und der Vorrichtung der Erfindung werden aus der stärker aufgegliederten Beschreibung der Erfindungsausführung ersichtlicih. Sie werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen gegeben, wobei Fig. i ein Leitungsschema der Anlage im Aufriß, Fig. 2 einen Querschnitt durch den einen Teil des Systems bildenden Reaktionsofens darstellt.The vaporizers of the device according to the invention are best housed in a common heating system. Further characteristics of the process and the apparatus of the invention will become apparent from the more detailed description the execution of the invention evident. They are referred to below with reference to given the drawings, wherein Fig. i is a line diagram of the plant in elevation, Fig. Figure 2 is a cross-section through the reaction furnace forming part of the system.

Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen: Ein Flüssigkeitsbehälter.io in Gestalt eines Rohres, der mit flüssigen Kohlenwasserstoffen als Ausgangsmaterial unter Druck gespeist wird, ist durch die Zuflußrohre i i mit den Verdampfern 12 verbunden, die ihrerseits durch die Zufuhrrohre 13 mit den Reaktionsgef äßen 14 verbunden sind. Die Reaktionsgefäße 14 sind in einem gemeinsamen Ofen 15 montiert, der durch 01- oder Gasbrenner 16 erhitzt wird. Die Verdampfer 12 sind in einer einzelnen Heizanlage 17 untergebracht. Diese wird durch die Abgase geheizt, die den Ofen 15 verlassen und durch die Leitungen 18 und ig und die Ausweichführung 20 in die Anlage strömen. Die Gase strömen dann durch die Leitungen 21 und 22 zum Schornstein. jedes Rea'ktionsgefäß 14 besitzt ein Abzugsrohr 23. Dieses mündet in ein gemeinsames Ablaßrohr24, das zu einem Teerabschneider führt (nicht gezeigt), aus dem die gasförmigen Produkte zu den Küfilern strömen (nicht gezeigt). Das Ab- zugsrohr jedes Reaktionsgefäßes ist mit einer VorrichtUng 25 zur Ablöschung der Produkte aus denselben versehen.With reference to the drawings: A liquid container.io in the form of a pipe, which is fed with liquid hydrocarbons as starting material under pressure, is connected by the supply pipes ii to the evaporators 12, which in turn are connected to the reaction vessels 14 by the supply pipes 13 . The reaction vessels 14 are mounted in a common furnace 1 5, which is heated by gas burners or 01- 16th The evaporators 12 are housed in a single heating system 17. This is heated by the exhaust gases that leave the furnace 15 and flow through the lines 18 and ig and the bypass guide 20 into the system. The gases then flow through lines 21 and 22 to the chimney. each reaction vessel 14 has a discharge pipe 23. This opens into a common discharge pipe 24 which leads to a tar separator (not shown) from which the gaseous products flow to the chillers (not shown). The discharge pipe of each reaction vessel is provided with a device 25 for extinguishing the products therefrom.

jedes Zuflußrohr ii ist mit einem Ventil 26, einem Strömungsmesser 27, einem weiteren Ventil 28 und einem Druckmesser 29 ausgestattet. Ebenso ist jedes Zuflußrohr ii mit einer Zufuhrverbindung 3o, durch die Dampf und Luft aus den Rohren 4o bzw. 41 eingeführt werden kann, und mit einer Zuleitung 31 versehen, durch die Wasser eingeleitet wird. Die Rohre 4o und 41 sind mit Regelventilen 42 und 43 ausgestattet.each inflow pipe ii is equipped with a valve 26, a flow meter 27, a further valve 28 and a pressure meter 29. Likewise, each supply pipe ii is provided with a supply connection 3o through which steam and air can be introduced from the pipes 4o and 41, respectively, and with a supply line 31 through which water is introduced. The pipes 4o and 41 are equipped with control valves 42 and 43.

Die Abzugsrohre 23 der Reaktionsgefäße sind mit den Ventilen 32 und den Abführungsrohren 33 versehen, die mittels der Ventile 34 in ein zweites, mit dem Schornstein36 verbundenesAblaßrohr münden.The discharge pipes 23 of the reaction vessels are provided with the valves 32 and the discharge pipes 33 which, by means of the valves 34, open into a second discharge pipe connected to the chimney 36.

Unter den Verdampferii 12 kann ein Boiler 37 angebracht sein, um die überschüssige Wärmt der zum Schornstein strömenden Abgase aufzunehmen. A boiler 37 can be installed below the evaporator 12 in order to absorb the excess heat of the exhaust gases flowing to the chimney.

Die Reaktionsgefäße j-1 sind an ihrem unteren Ende fest montiert und können sich an ihrem oberen Ende frei ausdehnen. Ausdehnungsmesser38 'können an den oberen Enden der Reaktionsgef äße 14 angebracht und zur Anzeige der Temperaturbedingungen innerhalb derselben verwendetwerden. Die durch die Skalen 39 der Messer 38 gegebenen Anzeigen 'können auf eine Stelle in der Nähe der Ventile 26 übertragen werden, z. B. mittels Bowdenzügen. Andererseits können Pyrometer an einer Reihe von Stellen im Reaktionsgefäß eingebaut und mit Meßgeräten in der Nähe der Kontrollventile 26 verbunden sein.The reaction vessels j-1 are fixedly mounted at their lower end and can expand freely at their upper end. Expansion gauges 38 'can be attached to the tops of reaction vessels 14 and used to indicate temperature conditions within them. The readings given by the scales 39 of the knives 38 can be transferred to a location near the valves 26 , e.g. B. by means of Bowden cables. On the other hand, pyrometers can be installed in a number of locations in the reaction vessel and connected to measuring devices in the vicinity of the control valves 26 .

Die Zufuhrrdhre 13 führeil zu den Reaktionsgefäßen 14 durch die Leitungskanäle 44 und .45 am oberen Rand des Ofens. Obwohl gerade, zylindrische Reaktionsgefäße in den Zeichnungen dargestellt sind, können die Reaktionsgefäße auch die Form von Rohrschlangen oder irgendeinem anderen zweckentsprec#henden Querschnitt haben.The feed pipe 13 leads to the reaction vessels 14 through the conduits 44 and 45 at the upper edge of the furnace. Although straight, cylindrical reaction vessels are shown in the drawings, the reaction vessels can also be in the form of coiled tubing or any other suitable cross-section.

Während des Betriebes werden die Verdampfer 12, in denen das flüssige Ausgangsmaterial verdampft und wenn nötig überhitzt wird, gesondert aus dem Rohr io durch die Zuflußrohre i i gespeist. Die erzeugten Dämpfe strömen dann gesondert durch die Zufuhrrohre 13 zu den Reaktionsgefäßen 14, die im Ofen 15 auf die gewünschte Temperatur erhitzt werden.During operation, the evaporators 12, in which the liquid starting material is evaporated and, if necessary, superheated, are fed separately from the pipe io through the supply pipes ii. The vapors generated then flow separately through the supply pipes 13 to the reaction vessels 14, which are heated in the furnace 15 to the desired temperature.

Die die Reaktionsgefäße verlassenden Produkte werden durch die VOrriChtUn- 25 abgelöscht und strömen dann durch die Abzugsrohre 23 in das Ablaßrohr 4 und von dort in den Teerabschneider und in die Kühler.The products leaving the reaction vessels are extinguished by the device 25 and then flow through the discharge pipes 23 into the discharge pipe 4 and from there into the tar cutter and into the cooler.

Die Regelung der Zufuhr zu jedem Reaktionsgefäß 14 wird durA das entsprechende Ventil 26 bewirkt, wobei die iNfenge des Zulaufs zu jedem Rea-ktionsg,efäß durch die Strömungsmesser 27 allgezeigt wird. Der Zulauf zu den Reaktionsgefäßen wird normalerweise konstant gehalten, doch kann er, um beständige Temperaturbedingungen innerhalb der Reaktionsgefäße zu wahren, sollte die Temperatur über die erlaubten Grenzen fallen oder steigen, entsprechend geregelt werden.The supply to each reaction vessel 14 is regulated by the corresponding valve 26 , the amount of supply to each reaction vessel being generally shown by the flow meter 27. The feed to the reaction vessels is normally kept constant, but in order to maintain constant temperature conditions within the reaction vessels, should the temperature rise or fall above the permitted limits, it can be regulated accordingly.

Auch die Druckmesser 29 geben Aufschluß über die Bedingungen innerhalb der Reaktionsgefäße. Falls der Gegendruck in einem derselben übermäßig hoch wird, was anzeigt, daß er mit Kohlenstoff verstopft ist, kann er aus dem Kreislauf ausgeschieden werden: Man schließt die Ventile 26 und 32 und leitet Wasser aus dem zugehörigen Rohr 31, an Stelle der Betriebsmittel, in das entsprechende Zuflußrohr ii, um Überhitzung des verstopften Reaktionsgefäßes zu verhüten. Die übrigen Reaktionsgefäße können weiterarbeiten. Anstatt Wasser einem verstopften Reaktionsgefäß zuzuführen, kann man Luft und Dampf in dessen Zuf uhrrohr i i aus dem zugehörigen Rohr 30 einleiten, um den Kohlenstoff in diesem Reaktionsgefäß wegzubrennen. Die restlichen Reaktionsgefäße arbeiten normal weiter. Hat man entweder Wasser oder Dampf und Luft in ein Reaktionsgefäß geleitet, so werden die Produkte desselben durch das Rohr 34 in das zweite Ablaßrohr 35 und den Schornstein 36 abgelassen. Das Rohr 4o kann ein indifferentes Gas anstatt Dampf führen, so daß eine Mischung von Luft und indifferentem Gas, wobei sich das letztere als Verdünnungsmittel verhält, durch die Rohre 30 in die Reaktionsgcfäße 14 zum Zwecke des Abbrandes der Kohlenstoffabscheidung eingeführt werden kann.The pressure gauges 29 also provide information about the conditions within the reaction vessels. If the back pressure in one of them becomes excessively high, which indicates that it is clogged with carbon, it can be removed from the circuit: one closes the valves 26 and 32 and leads water from the associated pipe 31, instead of the operating medium, into the corresponding inlet pipe ii to prevent overheating of the clogged reaction vessel. The other reaction vessels can continue to work. Instead of supplying water to a clogged reaction vessel, air and steam can be introduced into its supply tube ii from the associated tube 30 in order to burn away the carbon in this reaction vessel. The remaining reaction vessels continue to work normally. If either water or steam and air have been passed into a reaction vessel, the products of the same are drained through the pipe 34 into the second drain pipe 35 and the chimney 36 . The tube 40 can carry an inert gas instead of steam so that a mixture of air and inert gas, the latter acting as a diluent, can be introduced through the tubes 30 into the reaction vessels 14 for the purpose of burning off the carbon deposit.

Wenn alle oder der größte Teil der Reaktionsgefäße Zeichen übermäßigen Gegendrucks zeigen, ,kann man den Durchlauf abbrechen. Man kann den Kohlenstoff dadurch ausbrennen, daß man Luft mit Dampf oder indifferentem Gas gemischt durch die Reaktionsgefäße leitet. Auch hier wird das Ablaßrohr 35 und der Schornstein 36 benützt, um die Produkte abzuführen.If all or most of the reaction vessels show signs of excessive back pressure, the run can be stopped. The carbon can be burned out by passing air mixed with steam or inert gas through the reaction vessels. Here, too, the drain pipe 35 and the chimney 36 are used to discharge the products.

Es wird gezeigt, daß bei Betrieb der Vorrichtung in der oben beschriebenen Weise eine genaue Regelung der Zufuhr zu jedem Reaktionsgefäß möglich ist und daß, im Falle eines Ausfalles eines oder mehrerer Rea#ktionsgefäße, nicht die gesamte Anlage notwendigerweise stillgelegt werden muß.It is shown that when the apparatus is operated in the manner described above Way an exact regulation of the supply to each reaction vessel is possible and that, in the event of failure of one or more reaction vessels, not all of them Plant must necessarily be shut down.

Das Verfahren und die Vorrichtung der Erfindung kann mit Vorteil zur thermischen Behandlung flüssiger Kohlenwasserstoffe in Dampfform bei Temperaturen über 5oo' angewandt werden. So kann z. B. das Verfahren und die Vorrichtung zur Herstellung aromatischer Kohlenwasserstoffe und olefinhaltiger Gase aus Mineralölen und anderen flüssigen Kohlenwasserstoffen, die zwischen 50 bis 400' sieden, durch Wärmebehandlung in der Dampfphase bei Temperaturen zwischen 500 bis 8oo' verwendet werden. Solche Verfahren sind z. B. in, den britischen Patentschriften 552216, 574973, 575766 und 575771 beschrieben. So kann in der oben beschriebenen Vorrichtung jedes Reaktionsgefäß aus einem Eintrittsteil von verhältnismäßig großer Oberfläche im Verhältnis zum Volumen und einem folgenden Teil von relativ kleiner Oberfläche im Verhältnis zum Volumen bestehen. Eskönnen Vorrichtungen getroffen sein, um diesen zweiten Teil des Reaktionsgefäßes durch einen Gasmantel zu 'kühlen.The method and the device of the invention can be used with advantage for the thermal treatment of liquid hydrocarbons in vapor form at temperatures above 500 '. So z. B. the method and the device for the production of aromatic hydrocarbons and olefin-containing gases from mineral oils and other liquid hydrocarbons boiling between 50 to 400 ', by heat treatment in the vapor phase at temperatures between 500 to 800' are used. Such methods are e.g. Described in, for example, British patents 552216, 574973, 575766 and 575771. Thus, in the device described above, each reaction vessel can consist of an inlet part with a relatively large surface area in relation to the volume and a subsequent part with a relatively small surface area in relation to the volume. Means may be provided to cool this second part of the reaction vessel by means of a gas jacket.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Process for the thermal treatment of hydrocarbons at a relatively high temperature, whereby liquid hydrocarbons are evaporated and passed into several reaction vessels heated in a common furnace, characterized in that each reaction vessel is connected to a separate line from a liquid tank through a separate line in which its own evaporator is switched on can be charged from controllably, the charging of the reaction vessel already being carried out by controlling the supply of the liquid starting material to the evaporator.

2. The method according to claim i, characterized in that constant temperature conditions in the reaction vessels are mainly maintained by regulating the charging of the same. 3. The method according to claim i and 2, characterized in that the reaction products are quenched separately from each reaction vessel and fed to a common discharge line. 4. Apparatus for performing the method according to claim i to 3, characterized in that each of the individual reaction vessels (14), which are arranged in a common oven, with the respective associated upstream evaporators (12), which are also in a common oven Heating chamber are arranged, through the line (13) and each of the respective evaporator (12) through the corresponding line (ii) is connected to the common storage tank (io), wherein for separate regulation of the inflow to each reaction vessel in each of these lines between storage statics (io) and the evaporator (12) valves (26) or similar control devices are installed. 5. Apparatus according to claim 4, characterized in that the reaction vessels (14) consist of straight tubes which can expand freely at one end, with devices (38, 39) for measuring this expansion and thus for determining the temperature inside of the pipes are provided. 6. Apparatus according to claim 4 and 5, characterized in that a liquid meter (27) is provided between the tank (io) and the evaporator (12).