DE885398C

DE885398C - Process to avoid deposits and coking in the hot separators of high pressure hydrogenation

Info

Publication number: DE885398C
Application number: DER2298D
Authority: DE
Inventors: Erich Dr Frese; Gustav Schmitz
Original assignee: RUHROEL GES MIT Beschrankter
Current assignee: RUHROEL GES MIT Beschrankter
Priority date: 1942-12-15
Filing date: 1942-12-15
Publication date: 1953-08-03

Description

Verfahren zur Vermeidung von Absetzungen und Verkokungen in den Heißabscheidern der Hochdruckhydrierung Bei der Druckhydrierung von Kohlen, Teeren, Mineralölen, ,deren Destillations- und Extraktionsprodukten und ähnlichen Stoffen in den Hochdruckkammern der Sumpfphasehydrierung erfolgt die Trennung der gasförmigen Spaltprodukte zusammen mit .dem bei der Reaktion beteiligten Wasserstoff von den flüssigen schweren Ölen, die die festen unabgebauten Kohle- und Aschebestandteile der eingesetzten Rohstoffe mitsamt dem eingebrachten Kontakt enthalten, in einem Abstreifergefäß, das dem letzten Ofen der Kammer nachgeschaltet ist, dem sogenannten Heißabscheider. In diesem Abscheider, der unter dem Druck der Hochdruckkammern steht, wird im unteren Teil auf hydrostatischem Wege unter Übertragung auf eine :Vleßwaage ein flüssiger Sumpf gehalten, dessen Temperatur ebenso wie die der im oberen Teil entweichenden gasförmigen Produkte, falls keine zusätzliche Abkühlung vorgenommen wird, in der Regel etwa 1o bis 2o° unter der Temperatur des letzten Ofens liegt.Process to avoid deposits and coking in the hot separators high pressure hydrogenation In the pressure hydrogenation of carbons, tars, mineral oils, , their distillation and extraction products and similar substances in the high pressure chambers the sump phase hydrogenation, the separation of the gaseous cleavage products takes place together with .the hydrogen involved in the reaction from the liquid heavy oils, the solid, undegraded coal and ash components of the raw materials used together with the introduced contact contained in a scraper vessel, which is the last Furnace is connected downstream of the chamber, the so-called hot separator. In this separator which is under the pressure of the high pressure chambers, becomes hydrostatic in the lower part Ways with transfer to a: Vleßwaage held a liquid sump, its Temperature as well as that of the gaseous products escaping in the upper part, if no additional cooling is carried out, usually about 10 to 20 ° is below the temperature of the last oven.

Die Heißabscheider verursachten seit dem Bestehen .der Hochdruckhydrierung durch Absetzungen und Verkokungen, die teilweise von größeren Temperaturanstieggen begleitet sind, hauptsächlich im unteren Teil, zahlreiche Störungen, die den Ausfall der Standmessung und damit ein Abstellen der Kammer zur Folge hatten.The hot separators have caused high-pressure hydrogenation since the very beginning due to deposits and coking, some of which are caused by larger temperature rises are accompanied, mainly in the lower part, by numerous disturbances that cause the failure the stand measurement and thus a shutdown of the chamber.

Es ist bekannt, zur Vermeidung dieser Ausfälle bzw. zur Verlängerung der Lebensdauer der Abscheider verschiedene Verbesserungen anzubringen, .die zum Teil in -der Form des Abscheiders, zum Teil in der Fahrweise liegen. So ist man schon frühzeitig zur Vermeidung von Absetzungen durch Erhöhung der Geschwindigkeit im Sumpfteil des Abscheiders von der Zylinderform zur spitzen Trichterform des unteren Absaheiderteiles übergegangen. Ferner hat man auf alle Einbauten, die die Absetzungen begünstigen, verzichtet, so d'aß --der innere Abscheiderraum völlig leer war; z. B. wurde das Produkteingangsrohr in dem Abscheider von der Mitte in eine seitlich entlangführende Tascheneinführung umgebaut. Aus dem gleichen Grund wurden die beiden langen Standmeßrohre aus der Mitte in eine seitliche, zwischen Außen-und Innenwand entlangführende Einführung umgewandelt. Es ist ferner bekannt, zur Abkühlung der Innenwände diese auf indirektem Weg durch Kreislaufgas mittels Schlangenrohren zu kühlen, um dadurch Kondensationswirkung und Spülung an der Innenwand des Abscheiders @zu erreichen.. Auch sind Verfahren bekannt, bei denen zur Vermeidung von Absetzungen unter gleichzeitiger Abkühlung der flüssige Sumpf des Abscheiders, rlie sogenannte Entschlammung, mit Hochdruckpressen, die mit Hilfe von Ölpuffern Ventilkästen steuern, umgepumpt und dadurch in größerer Bewegung gehalten wird. Dieser Weg, der sich als günstig erwiesen hat, kann jedoch in Anlagen, die -diese Umpumpvorrichtung nicht von vornherein besitzen, vielfach aus Platzmangel nicht nachträglich beschritten werden. Auch ist der Aufwand hierfür an Material, Maschinen und Bedienungsmannschaft recht bedeutend. Man hat-auch schon versucht, mit Rüh.rern, deren Antriebswellen durch Hochdruckstopfbüchsen geführt werden, diesen Zweck zu er- reichen, jedoch sind -die Schwierigkeiten hierfür in ,der Hochdruckapparatur erheblich.It is known to make various improvements to avoid these failures or to extend the life of the separator, some of which are in the shape of the separator and some in the way it is operated. In order to avoid sedimentation by increasing the speed in the sump part of the separator, one went from the cylindrical shape to the pointed funnel shape of the lower part of the separator at an early stage. Furthermore, all built-in components that favor the settling were dispensed with, so d'ass - the inner separator room was completely empty; z. For example, the product inlet pipe in the separator was converted from the middle into a pocket inlet leading along the side. For the same reason, the two long vertical measuring tubes were converted from the middle into a lateral entry leading between the outer and inner walls. It is also known to cool the inner walls indirectly by means of circulating gas by means of coiled pipes to thereby achieve condensation effect and flushing on the inner wall of the separator The liquid sump of the separator, called desludging, is carried out with high-pressure presses that control valve boxes with the help of oil buffers, are pumped around and thus kept in greater motion. This route, which has proven to be favorable, can often not be followed subsequently in systems that do not have this pumping device from the start due to a lack of space. The expenditure for this in terms of material, machines and operating team is also quite significant. Man has also been attempted with Rüh.rern whose drive shafts are guided by high pressure Omentums, rich this purpose to ER, but -the difficulties are significant for this in the high-pressure apparatus.

Es wurde nun gefunden, daß man die durch obige Mittel versuchten Verbesserungen auf :einfacherem Weg, mit besserer Wirkung, geringerem Materialaufwand vor - allem gegenüber dem Umpumpverfahren und größter Sicherheit erreichen kann, wenn man in ,den unterenTeil des Abscheidergefäßes aus dem Gaskreislauf entnommenes Gas einführt. Die Gasmenge und der Druck müssen so hoch bemessen werden, daß eine aufwirbelnde Bewegung .des flüssigen Sumpfes entsteht, wodurchAbsetzungen und Verkokungen vermieden werden. Die flüssige En.tschlammung wird in einer gewissen Höhe oberhalb der Kreislaufgaseinführung abgezogen, und zwar so, daß ein bestimmter Entschlammungsstand nicht unterschritten werden kann.It has now been found that one can achieve the improvements attempted by the above means on: easier way, with better effect, less material expenditure above all - above all compared to the pumping over process and maximum safety can be achieved if one in , the lower part of the separator vessel introduces gas withdrawn from the gas circuit. The amount of gas and the pressure must be so high that a whirling Movement of the liquid sump occurs, which avoids settling and coking will. The liquid desludging is at a certain height above the circulation gas inlet withdrawn, in such a way that a certain desludging level is not fallen below can be.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird an Hand der Zeichnung an einer beispielsweisen, besonders zweckmäßigen Abscheiderkonstruktion näher erläutert. Der Abscheider hat bei dieser Ausführung eine Gesamtlänge von g m und einen Innendurchmesser von etwa o,8 m.The inventive method is based on the drawing on a example, particularly useful separator construction explained in more detail. In this version, the separator has a total length of g m and an internal diameter of about 0.8 m.

Im unteren Teil des Heißabscheiders i ist ein Verteilungsring a angeordnet, dem das Kreislaufgas, das durch eine Waage gemessen und dauernd konstant gehalten wird, zugeführt ;wird. Die flüssige Entschlammung wird durch--das Steigrohr 3 abgezogen, das hier mit einer sich nach oben verjüngenden Isolierschicht q. umgeben ist. Die Mündung des Steigrohres liegt in diesem Fall etwa i m oberhalb des Gasverteilungsringes z. Das Ende des langen Standmeßrohres 5 liegt zweckmäßigerweise in ungefähr gleicher Höhe mit der oberen Mündung des Absaugrohres 3. Die Produkt- und Gaseinführung in den Abscheider erfolgt durch das Rohr 6, das zweckmäßig am Rand des Abscheiders geführt und am Ende nach innen umgebogen wird, damit die Flüssigkeit wegen der Anwachsgefahr nicht an den Wandungen herunterläuft, sondern auf den Flüssigkeitsspiegel frei herunterfällt. Gas und gasförmige Produkte entweichen durch das Ausgangsrohr 7. Der Stand ,des flüssigen Sumpfes wird bei dieser Größe des Abschei-ders ,zweckmäßig 30 bis 5o cm unter dem Ende des Eingangsrohres 6 gehalten. Der Inhalt des flüssigen Sumpfes ist nicht zu klein zu .bemessen und soll in dem liier beschriebenen Fall mindestens 5oo' bis 700 1 betragen.In the lower part of the hot separator i a distribution ring a is arranged, to which the cycle gas, which is measured by a balance and kept constant at all times, is fed. The liquid desludging is withdrawn through - the riser pipe 3, which q here with an upwardly tapering insulating layer. is surrounded. The mouth of the riser pipe is in this case approximately in the above the gas distribution ring z. The end of the long measuring tube 5 is expediently at approximately the same height as the upper mouth of the suction tube 3. The product and gas introduction into the separator takes place through the tube 6, which is expediently guided at the edge of the separator and bent inwards at the end so that the liquid does not run down the walls because of the risk of growth, but falls freely onto the liquid level. Gas and gaseous products escape through the outlet pipe 7. The level of the liquid sump is kept at this size of the separator, expediently 30 to 50 cm below the end of the inlet pipe 6. The content of the liquid sump is not too small and should be at least 500 to 700 liters in the case described here.

Die in der Zeichnung ,dargestellte Form des Abscheiders ist jedoch für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht kennzeichnend. Der Abscheider kann auch unten trichterförmig auslaufen, wobei dann für den Sumpf ein seitlicher Ablauf zweckmäßig erscheint. In diesem Fall kann die Verteilung des Kreislaufgases im unteren Trichterteil in Form einer Brause oder anderer zweckmäßiger Verteilungsvorrichtungen erfolgen.However, the shape of the separator shown in the drawing is not indicative of the implementation of the method according to the invention. The separator can also run out in a funnel shape at the bottom, with a lateral one for the sump Procedure seems appropriate. In this case, the distribution of the cycle gas in the lower funnel part in the form of a shower head or other suitable distribution devices take place.

Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens beruhen zusammengefaßt auf folgenden Punkten: i. Durch ein verhältnismäßig einfaches Mittel, nämlich durch Einleiten von .größeren Mengen Kreislaufgas in den unteren Teil des Abscheiders, werden durch intensive aufwirbelnde Bewegung Absetzungen und Verkokungen im Abscheider vermieden.The advantages of the method according to the invention are summarized on the following points: i. By a relatively simple means, namely by Introduction of larger amounts of cycle gas into the lower part of the separator, Intensive whirling movements cause deposits and coking in the separator avoided.

a. Durch das eingeleitete Kreislaufgas wird der flüssige Sumpf des Abscheiders auf direktem Weg normalerweise um etwa 70 bis i5o° und mehr, je nach der Gas- und Entschlammungsmenge, abgekühlt, so daßhierdurch im Sumpf des Abscheiders eine Temperatur erreicht wird, bei der praktisch ein Anziehen der Temperatur durch Reaktionen und der damit verbundenen Koksbildung nicht mehr entstehen kann. Besonders günstig wirkt sich in diesem Sinne das Verfahren dann aus, wenn durch irgendeinen. Temperaturanstieg im Ofen oder eine andere Störung der regelmäßige Zufluß zum Abscbeider unterbunden wird. In diesem Fall wird der Abscheidersumpf durch das weitere Einströmen des Kreislaufgases auf besonders tiefe Temperaturen herabgedrückt, da ja,der regelmäßige Wärmezufluß durch neues Produkt während dieser Zeit fehlt. Auch kann dieser Abscheider bei Abreißen des Zuflusses bei gleichzeitiger Undichtigkeit des Ventils zum Regulieren des Abscheiderstandes niemals ganz leer gezogen werden, wie aus der Konstruktion hervorgeht. ,Dieses ist von Vorteil insofern, als beim Wiedereinsetzen des Zuflusses zum Abscheider nach einer Störung meistens übermäßig dicke, zum Absetzen neigende Entschlammung anfällt, die in diesem Fall von dem kalten Sumpf sogleich wieder verdünnt wird. Auch der obere gasförmige Raum des Abscheiders wird um etwa ro° abgekühlt, so <laß Kondensationswirkung an :den Wänden und Spülung derselben anzunehmen ist.a. The circulating gas that is introduced cools the liquid sump of the separator directly by about 70 to 150 ° and more, depending on the amount of gas and sludge removal, so that a temperature is reached in the sump of the separator at which practically an attraction of the Temperature can no longer arise through reactions and the associated coke formation. In this sense, the process has a particularly favorable effect, if by any means. A rise in temperature in the oven or some other disturbance in the regular flow to the separator is prevented. In this case the separator sump is pressed down to particularly low temperatures by the further inflow of the circulating gas, since, of course, there is no regular flow of heat from new product during this time. Also, if the inflow is torn off and the valve for regulating the separator stand leaks, this separator can never be completely emptied, as can be seen from the construction. This is advantageous in that when the inflow to the separator is restored after a fault, excessively thick desludging tends to settle out, which in this case is immediately diluted again by the cold sump. The upper gaseous space of the separator is also cooled by about ro °, so that the condensation effect can be assumed on the walls and flushing of the same.

3. Die durch das eingeführte Kreislaufgas dem flüssigen Sumpf entzogene Wärme wird dem Ausgangsgas zugeführt, das es über die Regeneratoren auf das Eingangsprodukt überträgt. Hierdurch wird der Wärmewirkungsgrad der Kammer verbessert, was .sich in einer Ersparnis an Heizgas auswirkt. Dieser Punkt ist von Wichtigkeit bei den Sumpfkammern mit einem Druck vonetwa4ooAtm. und höher, weil bei .diesen Drücken die Regeneration der Entschlammung in nachgeschalteten Doppelschlangen aus technischen Gründen noch nicht gelöst werden konnte. Beispiel In einer Hochdruckkammer .der Sumpfphasehydrierung, die aus vier hintereinandergeschalteten r S m langen Öfen und :daran anschließend aus einem Abscheider nach der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform besteht, wurden bei etwa 7oo Atm. Druck 25 000 I/' Steinkohlenteerpech und Steinkohlenteerpech.destillat und im Kreislauf geführte Entschlammung eingespritzt. Der Gaseingang betrug 2o ooo m3/h, die gesamte Kaltgasmenge etwa 25 ooo m3/'h. Im unteren Teil :des Abscheiders wurden über einen Verteilerring 6ooo m3/h Kreislaufgas über eine Drosselwaage zugeführt. Die aus dem Abscheider herausgezogene Entschlammungsmenge betrug etwa ro ooo m3/h. Die Temperatur des vierten Ofens wurde bei etwa 46o° gehalten. Der Abscheidersumpf, .der am Ausgang des Abscheiders gemessen wurde, hatte eine Temperatur von etwa 3.I5°. Das aus :dem Abscheider abgehende produkthaltige Gas wurde hinter dem Abscheider mit 435° gemessen. Die aus dem Entsch.lammun:gsprodukt entweichende Gasmenge betrug etwa 70 m3/t Entschlammung.3. The heat withdrawn from the liquid sump by the introduced cycle gas is fed to the output gas, which it transfers to the input product via the regenerators. This improves the thermal efficiency of the chamber, which results in a saving in heating gas. This point is important in the sump chambers with a pressure of about 400 atmospheres. and higher, because at these pressures the regeneration of the desludging in downstream double coils could not yet be solved for technical reasons. Example In a high-pressure chamber of the sump phase hydrogenation, which consists of four ovens connected in series and then a separator according to the embodiment shown in the drawing, were at about 700 atm. Pressure 25,000 l / 'coal tar pitch and coal tar pitch distillate and circulated desludging is injected. The gas inlet was 20,000 m3 / h, the total amount of cold gas about 25,000 m3 / h. In the lower part of the separator, 600 m3 / h of circulating gas were fed in via a distributor ring via a throttle balance. The amount of desludging withdrawn from the separator amounted to about 60,000 m3 / h. The temperature of the fourth oven was maintained at about 450 degrees. The separator sump, which was measured at the outlet of the separator, had a temperature of about 3.15 °. The product-containing gas leaving the separator was measured at 435 ° behind the separator. The amount of gas escaping from the desludging product was around 70 m3 / t desludging.

Bei mehrmonatigem ununterbrochenem Betrieb der Kammer erfolgten nicht die geringsten Absetzungen oder Verkokungen; auch haben sich keine sonstigen Anzeichen irgendeiner Abscheiderstörung bemerkbar gemacht.During several months of uninterrupted operation of the chamber did not take place the slightest deposits or coking; also have no other signs any separator failure made noticeable.

Eine parallel unter :denselben Verhältnissen laufende Kammer mit denselben Größenverhältnissen, in die eine bisher übliche Abscheilderform mit schlankem Ausgangstrichter (ohne Schlangenkühlung der Wände und ohne Umpumpvorrichtung) eingebaut war, der aber kein Wasserstoff zur Aufwirbelung zugesetzt wurde, mußte nach 6o Tagen Betriebszeit wegen Abscheiderstörungen abgestellt werden. Es stellte sich heraus, daß der Abscheider im unteren Teil wegen koksartiger Absetzungen weitgehend verstopft war. Ähnlich lagen :die Verhältnisse bei früheren Abstellungen dieser Kammer mit bisher üblicher Fahrweise ohne Gaseinleitung. Die aus dem Entsc.'hlammungsbad entweichende Gasmenge (betrug in diesen Fällen etwa 65 m3/t Entschlammung.A chamber running in parallel under: the same conditions with the same Size ratios in which a previously common separator shape with a slim exit funnel (without coil cooling of the walls and without pumping device) was installed, the but no hydrogen was added for fluidization, had to be done after 60 days of operation be shut down due to separator malfunctions. It turned out that the separator in the lower part was largely blocked due to coke-like deposits. Similar were: the situation with earlier shutdowns of this chamber was the usual one up to now Driving style without gas introduction. The amount of gas escaping from the desolation bath (in these cases was around 65 m3 / t desludging.

Claims

PATENT CLAIM: Process to avoid deposits and coking in the hot separators, which are the sump phase furnaces for high pressure hydrogenation of coals, Tars, mineral oils, their distillation and extraction products and the like Downstream substances for the production of oily products, characterized that one in the lower part. the separator larger amounts of cycle gas with the Reaction pressure exceeding pressures feeds and the Entschlammüng above the Carries out gas supply.