DE966245C

DE966245C - Process for coking heavy hydrocarbon oils

Info

Publication number: DE966245C
Application number: DEST9050A
Authority: DE
Original assignee: Exxon Research and Engineering Co
Current assignee: ExxonMobil Technology and Engineering Co
Priority date: 1953-11-30
Filing date: 1954-11-17
Publication date: 1957-07-18

Description

Verfahren zum Verkoken schwerer Kohlenwasserstofföle Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Verkoken von Ölrückständen, insbesondere auf ein Verkokungsverfahren, bei dem man durch Ermittlung gewisser, leicht bestiminbarer Eigenschaften des Beschickungsmaterials und entsprechende Einstellung der Beschickungsgeschwindigkeit einen maximalen Durchsatz und maximale Wirksamkeit erzielt.Method of Coking Heavy Hydrocarbon Oils The Invention relates to a method for coking oil residues, in particular to a coking process, in which one can determine by determining certain, easily determinable Properties of the feed material and corresponding setting of the feed speed achieves maximum throughput and maximum effectiveness.

Für die Verkokung schwerer Öle, insbesondere von Erdölrückständen, zur Herstellung verhältnismäßig niedrigsiedender Produkte, wie z. B. Motortreibstoff und Gasöl sowie Koks wurdeh bisher verschiedene Verfahren. vorgeschlagen. Eines der wirksamsten ist das Wirbelschichtverfahren. Bei diesem- Verfahrenverwendet man eine Wirbelschicht vorerhitzter fester Teilchen, welche die für die Verkokung benötigte Wärine liefern. Als Feststoffe können beliebige ge-#ignete wärmeübertragende, vorzugsweise katalytisch inerte Stoffe verwendet werden, z. B. Sand, Bimsstemi, granuliertes Metall, Glas- oder Kerainikperlen u. dgl. Gewöhnlich bevorzugt man jedoch Koksteilchen, die aus dem Verkokungsverfahren selbst stammen. Sie besitzen verhältnismäßig geringen wirtschaftlichen Wert -und sind zufriedenstellende Wärmeüberträger. Besonders gut eignet sich Koks mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von etwa 40' bis 5oo Mikron. Er kann durch Berührung mit einem oxydierenden Gas, wie z. B. Sauerstoff, Luft usw., teilweise verbrannt werden, um die für die Verkokung erforderliche Wärme zu liefern; d. h., man kann den während der Verkokung gebildeten oder angereicherten Koks in eine Heizzone entfernen, in der er teilweise verbrannt, erneut erhitzt und anschließend für die.weitere Wärmezufuhr für die endotherme Verkokungsreaktion in die Verkokungsschicht zurückgeführt wird. Wenn es erwünscht ist, den Koks als Produkt zu erhalten, kann man fremden Kraftstoff sowie oxydierendes Gas in eine Heiz- oder Verbrennungszone einspritzen und ihn vorzugsweise zu Koks verbrennen..For the coking of heavy oils, especially of petroleum residues, for the production of relatively low-boiling products such. B. Motor fuel and gas oil as well as coke were previously different processes. suggested. One of the most effective is the fluidized bed process. This process uses a fluidized bed of preheated solid particles which provide the heat required for coking. Any suitable heat-transferring, preferably catalytically inert, substances can be used as solids, e.g. B. sand, pumice semis, granulated metal, glass or ceramic beads and the like. They have a relatively low economic value and are satisfactory heat exchangers. Coke with an average particle diameter of about 40 to 500 microns is particularly suitable. He can by contact with an oxidizing gas, such as. B. oxygen, air, etc., are partially burned to provide the heat required for coking; d. That is, the coke formed or enriched during coking can be removed into a heating zone in which it is partially burned, reheated and then returned to the coking layer for the additional supply of heat for the endothermic coking reaction. If it is desired to obtain the coke as a product, extraneous fuel and oxidizing gas can be injected into a heating or combustion zone and preferably burned into coke.

Zur Umwandlung schwerer Erdölrückstände in Gasöl und Motortreibstoff in optimaler Menge und Qualität und unter geringster Herstellung trockner Gase ist es erwünscht, den Koks oder andere feste Teilchen verhältnismäßig leicht vorzuwärmen. Die angewendete Temperatur hängt von verschiedenen Faktoren ab, z. B. dem Feststoffbeschickungsverhältnis, dem Siedeber#ich und anderen Eigenschaften der Beschickung und der Art der gewünschten Produkte. Zur Herstellung einer maximalen Menge hochwertigen Gasöls, das sich zur Herstellung eines guten Motortreibstoffs katalytisch kracken läßt, sollte die Temperatur der Wirbelschicht unterhalb 565', vorzugsweise zwischen -etwa 45o und 540', liegen. Obwohl bei diesem Temperaturbereich optimale Mengen Gasöl erhalten werden, treten in bezug auf die Aufwirbelung häufig schwerwiegende Probleme auf. Die festen Teilchen in der Wirbelschicht haben die Neigung, sich rasch zusammenzuballen, und die Schicht wird inaktiv wenn man die viskose, klebrige, teilweise umgewandelte Beschickung nicht mindestens so rasch zu Koks trocknet, wie sie entsteht.In order to convert heavy petroleum residues into gas oil and motor fuel in optimal quantity and quality and with the least possible production of dry gases, it is desirable to preheat the coke or other solid particles relatively easily. The temperature used depends on several factors, e.g. The solids feed ratio, boilers and other properties of the feed and the type of products desired. To produce the maximum amount of high quality gas oil that can be catalytically cracked to produce good motor fuel, the temperature of the fluidized bed should be below 565 ', preferably between about 45o and 540'. Although optimum amounts of gas oil are obtained at this temperature range, serious fluidization problems are often encountered. The solid particles in the fluidized bed tend to agglomerate quickly and the bed becomes inactive if the viscous, sticky, partially converted feed is not dried to coke at least as quickly as it is formed.

Die gegenseitige Beziehung der für die mangelhafte Aufwirblung verantwortlichen Faktoren wird aus nachstehender Beschreibung verständlich. Flüssige, in eine Wirbelschicht zerstäubte Rückstände werden in normaler-weise gasförmige Produkte, eine bei normaler Temperatur kondensierbare flüssige Fraktion und in einen Koksrückstand umgewandelt. Der zu Koks umgewandelte Anteil der Beschickung durchläuft vor Erreichen des festen oder trocknen Kokszustandes eine halbflüssige, hochviskose oder klebrige Stufe. Das dem System zugeführte flüssige Öl lagert sich auf den -heißen Feststoffen ab, aus denen die Schicht besteht. Beiin Verdampfen und Kracken dieses Öles wird em'-. Punkt erreicht, an dem nur das viskose klebrige Zwischenprodukt auf den Feststoffen zurückbleibt.- Die Menge des klebrigen Materials auf der Oberfläche, der Feststoffe hängt von der Menge des durch Verkoken des Beschickungsmaterials hergestellten Kokses ab, der sich auf den urspränglichen Feststoffen der Wirbelschicht ablagert, sowie von der Zersetzungsgeschwindigkeit der Ilitzebeständigen, klebrigen oder leirnähnlichen -Bestandteile, aus denen dieser Koks schließlich gewonnen wird. Ist die Zersetzungsgeschwindigkeit der klebrigen Bestand,-teile zu Koks geringer als die -Ceschwindigkeit, mit der sie init dem Beschickungsmaterial zugese - tzt.oder aus diesem gebildet werden, so nimmt die ZusammenbaRung der Feststoffe zu, bis eii#e wesentliche Zahl agglomerierter Teilchen gebildet ist, die zu groß sind, um sich aufwirbeln zu lassen, so daß die Aufwirblung verlorengeht. Bei jeglichen Betriebsbedingungen, nämlich Größenverteilung der Koksteilchen und Beschickungsmaterial, gibt es für eine gute Aufwirbelung eine maximal anwendbare Beschickungsgeschwindigkeit. Diese Entdeckung ermöglicht die Vorherbestimmung der optimalen oder maximal zulässigen Beschickungsgeschwindigkeit für ein- gegebenes Beschickungsmaterial durch einen verhältnismäßig sehr einfachen Versuch, nämlich der Ermittlung der Conradson-Kohlenstoffzahl des Beschickungsmaterials. Vor dieser Entdeckung erforderten die beim Inaktivwerden der Wirbelschicht auftretenden ernsten Störungen und Verzögerungen einen Betrieb der Wirbelschichtverkokungsanlage mit verhältnismäßig niedri gem Durchsatz. jede bei entsprechender Sicherheit erzielbare Erhöhung der Beschickungsgeschwindigkeit ist sehr erwünscht.The mutual relationship of the factors responsible for the deficient ventilation can be understood from the description below. Liquid residues atomized in a fluidized bed are converted into normally gaseous products, a liquid fraction condensable at normal temperature and into a coke residue. The portion of the charge converted to coke passes through a semi-liquid, highly viscous or sticky stage before it reaches the solid or dry coke state. The liquid oil fed into the system is deposited on the hot solids that make up the layer. When this oil evaporates and cracks, em'-. Reached the point where only the viscous sticky intermediate product remains on the solids - The amount of sticky material on the surface, solids, depends on the amount of coke made by coking the feed material that is deposited on the original solids of the fluidized bed, and the rate of decomposition of the ilite-resistant, sticky or leeb-like constituents from which this coke is ultimately obtained. If the decomposition rate of the tacky component, parts to coke less than the -Ceschwindigkeit with which they zugese init the feedstock - tzt.oder be formed from this, the ZusammenbaRung increases the solids to eii # e substantial number of agglomerated particles formed too large to be swirled up so that the swirling up is lost. For any operating condition, namely the size distribution of the coke particles and feed material, there is a maximum applicable feed rate for good fluidization. This discovery enables the optimal or maximum permissible feed rate for a given feed material to be determined in advance by means of a relatively very simple experiment, namely the determination of the Conradson carbon number of the feed material. Prior to this discovery, the serious disturbances and delays that occurred as the fluidized bed became inactive required the fluidized bed coking plant to be operated at a relatively low throughput. any increase in the loading speed that can be achieved with appropriate security is very desirable.

Es wurde nun gefunden, daß die maximal anwendbare Beschidkungsgeschwindigkeit bei sonst gleichen Betriebsbedingungen der aus dem Beschickungsmaterial gebildeten und während des Verkokungsverfahrens schließlich abgelagerten Koksmenge umgekehrt proportional ist. Dies bedeutet, daß ein Beschickungsmaterial, das verhältnismäßig wenig Koks bildet, viel rascher zugeführt werden kann als ein Material, das viel* mehr Koks bildet. Außerdem wurde gefunden, daß die endgültige Koksbildung dem Conradson-Kohlenstoffwert des Beschickungsmaterials direkt proportional und ihm annähernd, aber nicht genau gleich ist, wie sich aus einem Standardversuch zur Ermittlung des Conradson-Kohlenstoffwertes ergibt. DieErfindungverwendetdaherdieseBeziehungen zur Vorherbestimmung der optimalen oder maximal zulässigen Beschickungsgeschwindigkeit für jedes gegebene Beschickungsmaterial. Da die Beschickungsmaterialien in bezug auf ihre Koksbildung und in ähnlicher Weise in bezug auf ihren Conradson-Kohlen#toffwert: weitgehend voneinander abweichen, ist diese Entdeckung von beträchtlichem wirtschaftlichem Wert. Dies bedeutet, daß man Beschickungsmaterialien, die wenig Koks bilden, mit viel höherer Geschwindigkeit als die bei anderen Beschickungsmaterialien maximal zulässige Geschwindigkeit einer Wirbelschichtverkokungsanlage zuführen kann. Dem Arbeiter ist somit ein positives Kontrollverfahren gegeben, mit dem ##r jederzeit einen optimalen Durchsatz aufrechterhalten kann. It has now been found that the maximum applicable charging rate, under otherwise identical operating conditions, is inversely proportional to the amount of coke formed from the charging material and finally deposited during the coking process. This means that a feed which makes relatively little coke can be fed in much more quickly than a material which makes much more coke. In addition, it has been found that the final coke formation is directly proportional to and approximately, but not exactly equal to, the Conradson carbon value of the feed, as indicated by a standard Conradson carbon value experiment. The invention therefore uses these relationships to predict the optimal or maximum allowable feed rate for any given feed material. Since the feedstocks vary widely in their coke formation and, similarly, in their Conradson carbon value: this discovery is of considerable economic value. This means that low coke feedstocks can be fed to a fluidized bed coking plant at a rate much higher than the maximum allowable speed for other feedstocks. The worker is thus given a positive control process with which ## r can maintain an optimal throughput at all times .

Die Erfindung wird besser verständlich, wenn man die Versuchsdaten der auf Laboratoriumsbasis durchgeführten Verfahren, ihre gegenseitige Beziehung zu den auf viel größererBasis, nämlichzu den bei einerVersuchsanlage mit einer Kapazität von 158,.76 hl pro Tag erhaltenen Daten sowie die Anwendung der Daten auf tatsächliche Verkok#ingsverfahren mit verschiedenen Beschickungsmaterialien, im einzelnen betrachtet. Zu diesem Zweck wird auf die Zeichnungen verwiesen.The invention can be better understood from the experimental data of the procedures carried out on a laboratory basis, their mutual relationship to those on a much larger basis, namely those in a pilot plant with one capacity of 158, .76 hl per day received data as well as the application of the data to actual Coking process with different feed materials, considered in detail. For this purpose, reference is made to the drawings.

Fig. i zeigt eine graphische Darstellung. von im Laboratoiiuin erhaltenen Daten für verschiedene für eine Verkokungsanlage anwendbare Beschickungsmaterialien, die eine feste umgekehrte Beziehung zwischen Koksbildung (Gewichtsprozent) und der maximal zulässigen Beschickungsgeschwindigkeit für jedes Beschickungsmaterial zeigt.Fig. I shows a graphic representation. of preserved in the Laboratoiiuin Data for various feed materials applicable to a coking plant, which has a firm inverse relationship between coke formation (weight percent) and the maximum shows the allowable feed rate for each feed material.

Fig. 2 zeigt graphisch die im wesentlichen lineare Beziehung zwischen dem Conradson-Kohlenstoffwert (Gewichtsprozent) verschiedener Beschickungsmaterialien und der Summe aus Koksbildung plus Conradson-Kohlenstoffwert der bei einem Verkokungsverfahren im Kreislauf geführten Bodenprodukte. Fig. 3 zeigt in graphischer Form die für verschiedene Umwandlungsgeschwindigkeiten eingeführten Variablen.Fig. 2 graphically shows the essentially linear relationship between the Conradson carbon value (weight percent) of various feedstocks and the sum of coke formation plus Conradson carbon value of the coking process bottoms. Figure 3 shows in graphical form the variables introduced for various conversion rates.

Fig. 4 zeigt eine Gruppe von Kurven, welche die allgemein parallele Beziehung zwischen Betriebstemperatur und maximal zulässiger Beschickungsgeschwindigkeit zeigten. Tabelle I Wirbelschichtverkokungsversuche auf Laboratoriumsbasis maximal anwendbare Beschickungsgeschwindigkeiten bei verschiedenen Beschickungsmaterialien Laboratoriumsanlage: 550' C - 0,30 m/Sek. - Einsatz von 4009 Koksteilchen, die durch ein Sieb mit-14 bis 31 Maschen pro cm gehen Mischung 5o: 5o Mischung 25: 75 über 5450 - ?xs -über 5450 aus über 545' 4,5042) siedende Rück,- siedenden Rück- siedenden Rück- S.-La.3)-Rück- stände aus der ständen aus der ständen aus der stände Verkokung von Verkokung von Verkokung von S.-La.3)-Rückstände,u S.-La'9-Rückständen S.-La.#-Rückständen + S.-La.- + S.-La.- Rückstände Rückstände Beschickung: Maximal anwendbare Beschik- kungsgeschwindigkeit Gew./Std./Gew . ............... iß 5,5 3,6 2,8 Koksbildung: ')/0, bezogen auf Beschickung 9,8 4,0 6,1 7,4 kg/'Std./kg aufgewirbelter Fest- - Stoffe ........................ o,i76 0,220 0,220 0,207 spezifisches Gewicht ........... o,9854 0,9888 0,9895 110050 Conradson-Kohlenstoff Gewichtsprozent ............... 16,o 12,2 14J 14,7 Viskosität: SSF1) bei 99 . ................ 36o,o 88,o SSF bei 135 . ................. 22,0 Fließpunkt, ' C ............... + 49 Molgewicht ................... 790,0 778,o Kohlenstoff, Gewichtsprozent ... 87,08 87,83 Wasserstoff, Gewichtsprozent ... 11,49 11,07 H-C-Atomverhältnis ........... 1,58 1,53: Asche, kg Pro 35oohl ......... 0,38/963 o,oo89 Schwefel, Gewichtsprozent ..... 0,70 0,59 Stickstoff, Gewichtsprozent .... 0,41 ASTM-Destillation Anfangs-Siedepunkt, 'C (umge- rechnet auf 76o mm), Spaltpro- dukie. 5 010 bei ' C io 0/, bei - C 20 0/0 bei - C Analyse der Bestandteile: Asphaltene ................... 5,0 Harze ....................... 30,0 Öl + Wachs ....... . ........... 64,0 CCI,i unlöslich, Gewichtsprozent o,og 1) Saybolt-Sekunden Furol. 2) Beschickungsmaterial aus. einer Destffiationsanlage für eine r58,76 hl pro Tag betriebene Versuchsanlage. 3) Süd-Louisiana-Rohöl. siedlber 545' Über 5450 Billings-Rück- ende Rück- 33% siedende Rückstände stände") in einer stände aus der Hawldns-- aus der Verkokung von Beschickung Verkokung von Rückstände Hawkins-Rückständen2) mit 1-58,76 hj/Tag N.1. 557 Billings- 2) in einer Anlage betriebenen Anlage fÜr 158,76 hl/Tag Vers. iiii hl Rückstände Beschickung: Maximal anwendbare Beschickungsgeschwin- digkeit, Gew./Std./Gew. 1,4 2,9 2,5 o,g 0,7 2,0 Koksbildung: 0/" bezogen auf Beschickung ....... 15,4 8,7 17,2 12,1 kg/Std./kg au fgewirbelte Feststoffe .......... o,216 o,z18 0,155 0,242 spezifisches Gewicht . - 1:,0351 1,0583' i,o687 1,0536 1,0607 i,o647 Conradson-Kohlenstoff, Gew ichtsprozent .... :z2,0 23,0 26,o 29,0 35,0 440 Viskosität: SSFI) bei 99 . ....... 447,0 SSF bei 1350 ........ 227,0 61,o 363,0 550,0 Fließpunkt, ' C ....... + 49 + 49 49 +49 Molgewicht .......... 816,o 576,o 837,0 Kohlenstoff, Gewichts- prozent ........... 84,97 85,90 85,86 85,42 Wasserstoff, Gewichts- prozent .. ........ 10,14 9171 9,68 9,75 1-1-C-Atomverhältnis . 443 136 1,35 IM Asche, kg pro 35oo hl. 0,0755/2375 o,oio 0,1148/427 o,o5/i86 Schwefel, Gewichts- prozent ........... 4,31 4,41 3,76 2,43 Stickstoff, Gewichts- prozent ........... 0,31 o,26 offl ASTM-Destillation (umge- rechnet auf 76o mm) Anfangs-Siedepunkt,'C -477,o 493,0 443,0 5 0/, bei 0 C ......... 526,o 535,0 575,0 584 io OM bei 0 C ..... « ... 544,0 549,0 583,0 20 0/, bei ' C ......... 582,o 568,o 604,0 Analyse der Bestandteile: Asphaltene .......... 15,0 16,o 22 Harze ............... 32,0 30,0 24 Öl +Wachs 52,0 54,0 - 54 Cci, unlöslich, Gewichts- - prozent ........... 0,07 0,08 0,042 1) Saybolt-Sekunden Furol. Rückstände von aus Hawkins-Ölfeldern stammenden Rohölen. 3) Rückstände von aus Binings-Ölfeldern stammenden Rohölen. Rückstände in Flash-Verdampfer (Teer) Mischung 5o: 5o Destillations- aus Asphalt + Bil- Spaltung gereinigter Öle Rückstände an Asphalt lings-Rückständenz) gekracktes Produkt I einer Viskositäts- (Conradson- brecheranlage Kohlenstoll 29) Spezia13) Normal gekracktes Produkt II Beschickung: Maximal anwendbare Be- schickungsgeschwindigkeit, Gew./Std./Gew . ......... iß 1,4 oß 2,2 iß Koksbildung: 0/" bezogen auf Beschickung .......... 14,1 16,7 12,4 5,5 11,5 kg/Std./kg aufgewirbelter Feststoff e ... . ........ 0,254 0,234 o,og 0,121 0,207 spezifisches Gewicht ..... 1,0474 1:,0655 1,0647 o,9861 Conradson-Kohlenstoff, Gewichtsprozent ....... 26,0 --5,0 28,o 32,0 14,0 1-7,0 Viskosität: SSFI) bei 98 . .......... . 640,0 64,2 (54,40C) 519,0 (65,5>C) SSF bei 135 ............ - 32,0 (65,50C) 67,2 (98,90C) Fließpunkt ............. + 49 - +12,8 +24 Molgewicht ............. 825,o 276,o 415,0 Kohlenstoff, Gewichts- prozent .............. 87,4- giß 90,44 86,go Wasserstoff, Gewichts- prozent .............. 9,6 6,9 8,ig io,go H-C-Atomverhältnis ..... 1,32 0,89 1'09 1,50 Asche, kg pro 35oo hl '. . . . 0,775 0,02/82 0,0937/350 o,2o87/7i8 Stickstoff, Gewichtsprozent ASTM-Destillation (umge- rechnet auf 76omm) Anfangs-Siedepunkt, ' C 492,0 446,o 263,o 277,0 5 0,/ bei <' C ........... 546,o 468,o 359,0 328,0 10 0/0 bei ' C ........... 549,0 477,0 377,0 403,0 20 0/, bei ' C ........... gekrackt 496,o 402,0 493,0 Analyse der Bestandteile Asphaltene ............. 13,0 63,0 22,0 14,0 Harze ................. 38,0 6,o 10,0 17,0 Öl + Wachs ............ 48,o 31,0 68,o 69,o CCI, unlöslich, Gewichts- prozent .............. o,56 0,43 0,25 o,16 1) Saybolt-Sekunden Furol. 2) Rückstände von aus Billings-Ölfeldern stammenden Rohölen. 3) Bei 3710 C in Labo- ratoriums-Destillationsanlage getoppt. Fig. 5 zeigt eine geeignete Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.Figure 4 shows a set of curves showing the generally parallel relationship between operating temperature and maximum allowable feed rate. Table I. Fluidized bed coking experiments on a laboratory basis maximum applicable feed speeds for different feed materials Laboratory system: 550 ° C - 0.30 m / sec. - Use of 4009 coke particles that pass through a sieve with -14 to 31 meshes per cm Mixture 5o: 5o mixture 25: 75 over 5450 - ? xs - over 5450 from over 545 ' 4,5042) boiling re-boiling re-boiling re- S.-La.3) -Residues from the stands from the stands from the stalls coking of coking of coking of S.-La.3) residues, u S.-La'9 residues S.-La. # Residues + S.-La.- + S.-La.- Residues residues Feed: Maximum applicable loading speed of movement Gew./Std./Gew. ............... eat 5.5 3.6 2.8 Coke formation: ') / 0, based on charge 9.8 4.0 6.1 7.4 kg / h / kg thrown solid - Substances ........................ o, i76 0.220 0.220 0.207 Specific weight ........... o, 9854 0.9888 0.9895 110050 Conradson carbon Weight percent ............... 16, o 12.2 14J 14.7 Viscosity: SSF1) at 99. ................ 36o, o 88, o SSF at 135 . ................. 22.0 Flow point, 'C ............... + 49 Molecular weight ................... 790.0 778, o Carbon, weight percent ... 87.08 87.83 Hydrogen, weight percent ... 11.49 11.07 HC atomic ratio ........... 1.58 1.53: Ash, kg Per 35oohl ......... 0.38 / 963 o, oo89 Sulfur, weight percent ..... 0.70 0.59 Nitrogen, weight percent .... 0.41 ASTM distillation Initial boiling point, 'C (reverse calculates at 76o mm), gap pro- dukie. 5 010 at 'C io 0 /, at - C 20 0/0 at - C Analysis of the components: Asphaltenes ................... 5.0 Resins ....................... 30.0 Oil + wax ........ ........... 64.0 CCI, i insoluble, weight percent o, og 1) Saybolt-Second Furol. 2) Feed material off. a Destffiationsanlage for one r58.76 hl per day operated Test facility. 3) South Louisiana Crude Oil. siedlber 545 ' Over 5450 Billings back end back 33% boiling residue stands ") in a stand from the Hawldns-- from coking from charging coking from Residues Hawkins residues2) with 1-58.76 hj / day N.1. 557 Billings 2) operating in a plant Plant for 158.76 hl / day Vers. iiii hl residues Feed: Maximum applicable Feed speed speed, weight / hour / weight 1.4 2.9 2.5 o, g 0.7 2.0 Coke formation: 0 / " based on Loading ....... 15.4 8.7 17.2 12.1 kg / hour / kg whirled up Solids .......... o, 216 o, z18 0.155 0.242 specific weight . - 1:, 0351 1.0583 ' i, o687 1.0536 1.0607 i, o647 Conradson carbon, Weight percent .... : z2.0 23.0 26, o 29.0 35.0 440 Viscosity: SSFI) at 99. ....... 447.0 SSF at 1350 ........ 227.0 61, o 363.0 550.0 Flow point, 'C ....... + 49 + 49 49 +49 Molecular weight .......... 816, o 576, o 837.0 Weight carbon percent ........... 84.97 85.90 85.86 85.42 Weight hydrogen percent .. ........ 10.14 9171 9.68 9.75 1-1-C atomic ratio . 443 136 1.35 IM Ash, kg per 35oo hl. 0.0755 / 2375 o, oio 0.1148 / 427 o, o5 / i86 Sulfur by weight percent ........... 4.31 4.41 3.76 2.43 Weight nitrogen percent ........... 0.31 o, 26 offl ASTM distillation (vice versa calculates at 76o mm) Initial boiling point, 'C -477, o 493.0 443.0 5 0 /, at 0 C ......... 526, o 535.0 575.0 584 io OM at 0 C ..... «... 544.0 549.0 583.0 20 0 /, at 'C ......... 582, o 568, o 604.0 Analysis of the components: Asphaltenes .......... 15.0 16, o 22 Resins ............... 32.0 30.0 24 Oil + wax 52.0 54.0 - 54 Cci, insoluble, weight - percent ........... 0.07 0.08 0.042 1) Saybolt-Second Furol. Residues from crude oils from Hawkins oil fields. 3) Residues of crude oils from Binings oil fields. Residues in flash evaporators (tar) Mixture 5o: 5o distillation residues from asphalt + bil- cleavage of purified oils Asphalt residue) cracked product I of a viscosity (Conradson crusher Kohlstoll 29) Spezia13) Normally cracked Product II Feed: Maximum applicable load delivery speed, Gew./Std./Gew. ......... eat 1.4 o 2.2 eat Coke formation: 0 / " based on Charging .......... 14.1 16.7 12.4 5.5 11.5 kg / hour / kg whirled up Solid e .... ........ 0.254 0.234 og 0.121 0.207 Specific weight ..... 1.0474 1:, 0655 1.0647 o, 9861 Conradson carbon, Weight percent ....... 26.0 --5.0 28, o 32.0 14.0 1-7.0 Viscosity: SSFI) at 98. ........... 640.0 64.2 (54.40C) 519.0 (65.5> C) SSF at 135 ............ - 32.0 (65.50C) 67.2 (98.90C) Flow point ............. + 49 - +12.8 +24 Molecular weight ............. 825, o 276, o 415.0 Weight carbon percent .............. 87.4- giß 90.44 86, go Weight hydrogen percent .............. 9.6 6.9 8, ig io, go HC atomic ratio ..... 1.32 0.89 1'09 1.50 Ash, kg per 35oo hl '. . . . 0.775 0.02 / 82 0.0937 / 350 o.2o87 / 7i8 Nitrogen, weight percent ASTM distillation (vice versa counts on 76omm) Initial boiling point, 'C 492.0 446, o 263, o 277.0 5 0, / at <'C ........... 546, o 468, o 359.0 328.0 10 0/0 at 'C ........... 549.0 477.0 377.0 403.0 20 0 /, at 'C ........... cracked 496, o 402.0 493.0 Analysis of the components Asphaltenes ............. 13.0 63.0 22.0 14.0 Resins ................. 38.0 6, o 10.0 17.0 Oil + wax ............ 48, o 31.0 68, o 69, o CCI, insoluble, weight percent .............. o.56 0.43 0.25 o.16 1) Saybolt-Second Furol. 2) Residues of crude oils from Billings oil fields. 3) At 3710 C in Labo- ratorium distillation plant topped. 5 shows a suitable system for carrying out the method according to the invention.

Die erste in der Zeichnung ermittelte Beziehung ist die Beziehung zwischen der Qualität des Beschickungsmaterials und der Beschickungsgeschwindigkeit. Sie wird in Fig. i graphisch därgestellt, welche das maximale Verhältnis Gew./Std./ Gew. zur Koksbildung in Beziehung bringt. Die in Fig. i dargestellten Daten sind zusammen mit Untersuchungen des Beschickungsmaterials und den entsprechenden Arbeitsbedingungen in der nachstehenden Tabelle enthalten. Aus Fig. i geht hervor, daß sich die Daten für Beschickungsmaterial aus rohen Rück- ständen sQwie für Über 54i# und höhersiedende Rückstände aus der Verkokung- dieser Materialien ganz genau und vollständig mit einer einzigen Linie in Beziehung bringen lassen. Die in Fig. i: gezeigte Linie gilt für eine Koksbildungsgeschwindigkeit von o,?i: kg/Std./kg aufgewirbelter Feststoffe Mit Ausnahrrie zweier aromatischer gereinigter Öle (keine Rückstandsbeschickung) mit verhältnismäßig sehr niedrigem Wasserstoff-Kohlenstoff#Verhältnis beweist dieÜbereinstimmungder Daten mit derentsprechenden Linie, daß das maximale Verhältnis Ge-,v./Std.,/Gew. bei gegebener Einstellung der Betriebsbedingungen ganz genau umgekehrt proportional ist zum Gewichtsprozentsatz des zu Koks umgewandelten Beschickungsmaterials.The first relationship found in the drawing is the relationship between the quality of the feed material and the feed rate. It is shown graphically in FIG. I, which relates the maximum ratio w / h / w to coke formation. The data presented in Fig. I, along with studies of the feed material and the corresponding operating conditions, are contained in the table below. From Fig. I it can be seen that the data for feed material from raw return sQwie stands for over 54i # and higher boiling points Coking residues - these materials can be precisely and completely related to a single line. The line shown in Fig. I: applies to a coke formation rate of 0.12: kg / hour / kg fluidized solids With the consumption of two aromatic, purified oils (no residue feed) with a relatively very low hydrogen-carbon ratio proves the agreement of the data with the corresponding Line that the maximum ratio Ge, v. / Hr., / Wt. for a given setting of the operating conditions is exactly inversely proportional to the percentage by weight of the feed material converted to coke.

Die in Fig. i: gezeigte Beziehung wirft die Frage auf, welche Eigenschaften oder Eigenschaft des Beschickungsmaterials mit der Koksbildung genau in Beziehung stehen. Es wurde gefunden, daß die Koksbildung zu dem Conradson-Koldenstoffgehalt der Beschickung in sehr bestimmter Beziehung steht. r-er Conradson-Kohlenstoffgehalt der Beschickung in Gewichtsprozent- kann auf die übliche Weise durch Destillation unter atmosphärischem Druck und Bestimmung des Kohlenstoffrückstandes nach dem bekannten Standardversuch ASTM D189-3o ermittelt werden. Die Beziehung zwischen der Koksbildung und dem Conradson-Kohlenstoffwert des Beschickungsmaterials läßt sich mathematisch folgendermaßen ausdrücken: % Conradson-Kohlenstoffgehalt des Beschickungsmaterials = 0/, Koksbildung + 0/0 Conradson-Kohlenstoffgehalt des im Kreislauf.befindlichen Materials (über 5141 siedendes Produkt). #A-OP3,e.5e#ickung Die Gültigkeit der obengenannten Beziehung wird durch die in Fig. g dargestellten Daten- deutlich gezeigt. Diese graphische Darstellung zeigt die Beziehung der Gewichtsprozente Conradson-Kohlenstoffgehalt des Beschickungsmaterials zur Summe aus den Gewichtsprozenten der Koksbildung und den Gewichtsprozenten des Conradson-Kohlenstoffgehalts des über 546#' siedenden Produktes. Es wird bemerkt, daß die obengenannte mathematische Formel innerhalb der Meßgenauigkeit liegt.The relationship shown in Figure i: raises the question of what properties of the feed material are precisely related to coke formation. It has been found that coke formation is closely related to the Conradson colony content of the feed. The Conradson carbon content of the feed in percent by weight can be determined in the usual way by distillation under atmospheric pressure and determination of the carbon residue according to the known standard test ASTM D189-3o. The relationship between coke formation and the Conradson carbon value of the feed can be expressed mathematically as follows: % Conradson carbon content of the feed = 0 /, coke formation + 0/0 Conradson carbon content of the material in circulation (via 5141 boiling product). # A-OP3, e.5e # ickung The validity of the above-mentioned relationship is clearly shown by the in FIG. G depicted data. This graph shows the relationship of the weight percent Conradson carbon content of the feedstock to the sum of the weight percent coke and the Weight percent of the Conradson carbon content of the product boiling above 546 # '. It is noticed that the above mathematical formula is within the measurement accuracy.

Beschickungsmaterialien mit hohem Conradson-Kohlenstoffwert bilden in Feststoffwirbelschichten, die bei einer gegebenen Temperatur, z. B. bei 5500, betrieben werden, verhältnismäßig große Mengen klebriger Bestandteile. Diese Bestandteile neiggn dazu, die Feststoffe zusammenzuballen. Bei Ansammlung der zusammengeballten Teilchen in genügender Zal-A undloder Größe beginnt die Wirbelschicht inaktiv zu werden und verliert ihre Fließbarkeit. Uin, dies zu vermeiden, muß man die Beschickung§geschwindigkeit unterhalb einer bestimmten Grenze halten, bei der sich die Agglomerate so schnell auflösen, wie sie ,gebildet werden, d. h. bei der die klebrigen Bindemateria]ien mindestens so rasch zu Koks trocknen, wie sie entstehen. Die Menge dieser klebrigen Bestandteile wird auch durch den Conradson-Kohlenstoffgehalt des Beschickungsmaterials gemessen und entspricht ziemlich genau der Koksbüdung, wenn man das über 5460 siedende Produkt bis zu seinem vollständigen Verbrauch umlaufen läßt. BeiBeschickungsmaterialienmitniedrigerConradson-Kohlenstoffzabl sind hohe Beschickungsgeschwindigkeiten zulässig, da die Menge der gebildeten klebrigen Bestandteüegeringerist. EstretenwenigerZusammenbauungen auf, und es können höhere Beschickungsgeschwindigkeiten verwendet werden, ohne daß die Wirbelschicht ihre Fließbarkeit verliert. Bei klarem Erfassen dieser Wirkungen und der Wirkungen der später zu erörternden Betriebsbedingungen läßt sich das Verkokungsverfahren mit oder nahezu mit maximaler Wirksamkeit durchführen, ohne daß man ein Inaktivwerden der Wirbelschicht zu befürchten braucht.High Conradson carbon feedstocks form fluidized beds in solids which at a given temperature, e.g. B. at 5500, are operated, relatively large amounts of sticky ingredients. These ingredients tend to aggregate the solids. When the agglomerated particles accumulate in sufficient size and / or size, the fluidized bed begins to become inactive and loses its flowability. Uin to avoid this, one must keep the Beschickung§geschwindigkeit below a certain limit, the agglomerates disintegrate so fast in which, as they are formed, d. H. in which the sticky binding materials dry to coke at least as quickly as they arise. The amount of these sticky ingredients is also measured by the Conradson carbon content of the feed and is pretty much the same as the coke load if you look at that 5460 boiling product until it is complete Consumption circulates. For low Conradson carbon feedstocks, high feed rates are acceptable because the amount of sticky particles formed is less. There are fewer assemblies and higher feed rates can be used without the fluidized bed losing its flowability. With a clear understanding of these effects and the effects of the operating conditions to be discussed later, the coking process can be carried out with or almost with maximum effectiveness, without having to fear that the fluidized bed will become inactive.

DurchAnwendungderobengenanntenEntdeckungen auf das Verkokungsverfahren kann man die Beschickungsgeschwindigkeit für eine Wirbelschichtverkokungsanlage je nach derQualität des verwendeten Beschickungsmaterials einstellen. Diese oben besprochenen Entdeckungen lassen sich folgendermaßen zusammenfassen: i. Für gegebene Betriebsbedingungen (Verkokungstemperatur, Teilchengröße der aufge#iÜbelten Feststoffe und Oberflächengeschwindigkeit des Gases) ist die mit guter Aufwirbelung vereinbare maximale Beschickungsgeschwindigkeit der abgelagerten Koksmenge umgekehrt proportional, wenn Rückstände und ähnliche Beschickungsmaterialien verkokt werden. Diese Entdeckung läßt sich mathematisch folgendermaßen darstellen: Bei einer Oberflächengeschwindigkeit des Gases von 0,30 m/Sek. und einer Verkokungstemperatur von 55o' beträgt die maximale Geschwindigkeit der Koksbildung, K., etwa o,9,i kg abgelagerter Koks/ Std./kg aufgewirbelter Feststoffe. In kleinen Anlagen ausgeführte Versuche zur Verkokung mit höherer Geschwindigkeit führen zur Bildung von Agglomeraten, so daß die Wirbelschicht bei längerem Aufrechterhalten der Geschwindigkeit unwirksam wird.DurchAnwendungderobengenanntenEntdeckungen to the coking process can adjust the feed rate for a Wirbelschichtverkokungsanlage e j by derQualität of the feedstock used. These discoveries discussed above can be summarized as follows: i. For given operating conditions (coking temperature, particle size of the suspended solids and superficial gas velocity), the maximum feed rate compatible with good fluidization is inversely proportional to the amount of coke deposited when coking residues and similar feed materials. This discovery can be represented mathematically as follows: At a surface speed of the gas of 0.30 m / sec. and a coking temperature of 55o ', the maximum rate of coke formation, K., is about 0.9.1 kg of deposited coke / hour / kg of fluidized solids. Attempts at higher speed coking carried out in small plants lead to the formation of agglomerates, so that the fluidized bed becomes ineffective if the speed is maintained for a longer period of time.

?.. DerProzentsatzdesConradson-Kohlenstoffgehalts der Beschickung steht zu den Produkten der Verkokungsreaktion in folgender Beziehung: % Conradson-Kohlenstoff der Beschickung % erzeugter Koks + % Conrad.5on-Kohlenst ff des un-Aaufenden Materials (über 5g*' siedende j Produkt). Aus diesen Entdeckungen kann folgende mathematische Beziehung abgeleitet werden: (Gew./Std.1:Gew.)""" = ioo K, 0/, Conradson-Kohlenstoff der Beschickung - 0/, Conradson-Kohlenstoff des über 546' siedenden Produkts '#CL er's'esee icA-Z4 n_q Diese Beziehung wird in Fig. 3 für ein bei 550' durchgeführtes Verkokungsverfahren und bei einer Oberflächengeschwindigkeit des aufwirbelnden Gases von ojo m/Sek. graphisch dargestellt. Läßt man das über 54#' siedende, aus einem Verkokungsverfahren erhaltene Produkt bis zu seinem vollgtändigen Verbrauch umlaufen, so wird der gesamte Conradson-Kohlenstoff zu Koks umgewandelt, und die maximal anwendbare Beschickungsgeschwindigkeit steht zu dem Conradson-Kohlenstoffgehalt der frischen Beschickung in der durch Linie i dargestellten Beziehung. Falls 2o('/,desConradson-Kohlenstoffs derBeschickung mit dem über 546' siedenden Produkt entfernt werden, gilt Linie 2. Falls ein größerer Prozentsatz des Conradson-Kohlenstoffs der Beschickung mit dem über A' siedenden Produkt, z. B. 400/" entfernt wird, gilt Linie 3. Die Linien 1, 2 und 3 wurden für eine Kokserzeugungs-Geschwindigkeitskonstante K, von o,-2i kg abgesetztem Koks/Std,/kg aufgewirbelter Feststoffe aufgestellt. Diese Darstellung kann also bei einer Verkokungstemperatur von .550' und einer Oberflächengeschwindigkeit des aufwirbelnden Gases von 0,30 m/Sek. angewendet werden. Diese Betriebsbedingungen entsprechen einer Konstanten für die Geschwindigkeit der Koksbildung von o,2i.? .. The percentage of Conradson's carbon content of the feed is related to the products of the coking reaction: % Feed Conradson Carbon % coke produced +% Conrad.5on carbon ff of the non-accumulating material (over 5g * ' boiling j Product). The following mathematical relationship can be derived from these discoveries: (Weight / hour 1: weight) """ = ioo K, 0 /, feed Conradson carbon - 0 /, Conradson carbon of the product boiling above 546 ' '#CL er's'esee icA-Z4 n_q This relationship is shown in Fig. 3 for a coking process performed at 550 ' and a surface velocity of the fluidizing gas of ojo m / sec. graphically represented. If the 54 # 'boiling product obtained from a coking process is allowed to circulate until it is completely consumed, all of the Conradson carbon is converted to coke and the maximum feed rate applicable to the Conradson carbon content of the fresh feed is shown in the line shown by the line i illustrated relationship. If 2o ('/, of the Conradson carbon of the feed above 546' is removed, line 2 applies. If a greater percentage of the Conradson carbon of the feed above A 'is removed, e.g., 400 / " Line 3 applies. Lines 1, 2 and 3 were drawn up for a coke production rate constant K, of 0.21 kg coke deposited / hour / kg fluidized solids a surface velocity of the fluidizing gas of 0.30 m / sec .. These operating conditions correspond to a constant for the rate of coke formation of 0.2i.

Die obengenannten Daten erzielte man hauptsächlich durch Betrieb einer Laboratoriumsanlage auf kleiner Basis; sie wurden jedoch anschließend durch Betrieb einer größeren Anlage bestätigt. Die maximal zulässige Beschickungsgeschwindigkeit kann bis zu einem gewissen Grade mit der Größe der Anlage, der Vorerhitzung der Beschickung, der Gleichmäßigkeit der Verteilung, der Beschickung auf den Feststoffen, der Grögenverteilung der festen Teilchen, der Aufwirbelungsgeschwindigkeit usw. schwanken. Im allgemeinen liegt die maximale Beschickungsgeschwindigkeit jedoch innerhalb eines Bereiches, der auf der Basis: K, = o,i5 bis 0,35 für eine Verkokungstemperatur von 546' berechnet wird.The above data was obtained primarily by operating a laboratory facility on a small scale; however, they were subsequently confirmed by operating a larger facility. The maximum allowable feed rate may vary to some extent with the size of the equipment, the preheating of the feed, the uniformity of the distribution, the feed on the solids, the size distribution of the solid particles, the fluidization speed and so on. In general, however, the maximum feed rate is within a range calculated on the basis: K i = 0.15 to 0.35 for a coking temperature of 546 '.

Wie bereits erwähnt, wird die maximal anwendbare Beschickungsgeschwindigkeit in einer Verkokungsanlage durch die Qualität des Beschickungsmaterials, die Verkokungstemperatur und die Geschwindigkeit des aufwirbelnden Gases bestimmt. Bei der Verkokung zur Herstellung von Naphtha und Gasöl ist die Aufwirbelungsgeschwindigkeit nicht allzu wichtig, da die Kontaktzeiten im allgemeinen eine unterhalb 0,46m/Sek. liegende Geschwindigkeit des aufwir-belnden Gases erfordern. Der Einfluß der Qualität des Beschickungsmaterials auf die Durchführbarkeit des Verfahrens wurde bereits oben erläutert. Wie zu erwarten, wird die maximal anwendbare Beschickungsgeschwindigkeit von der Verkokungstemperatur bedeutend beeinflußt. Aus den in Fig. 4 für verschiedene Rückstände und ähnliche Beschickungsmaterialien zusammengefaßten Daten geht hervor, daß die maximal anwendbare Beschickungsgeschwindigkeit bei einem Anstieg der Verkokungstemperatur um 16,7 bis 27,8' verdoppelt werden kann. Zur Einstellung maximal anwendbarer Beschickungsgeschwindigkeiten von 55o' auf eine andere Temperaturstufe kann man einen Durchschnittswert von 21' C verwenden. So beträgt bei 51o' die maximal zulässige Beschickungsgeschwindigkeit ein Viertel der bei 55o' anwendbaren oderdieHälftederbei530'zul*! as sigenGeschwindigkeit.As already mentioned, the maximum applicable feed rate in a coking plant is determined by the quality of the feed material, the coking temperature and the speed of the fluidizing gas. In coking for the production of naphtha and gas oil, the fluidization rate is not too important as the contact times are generally below 0.46 m / sec. Require lying speed of the whirling gas. The influence of the quality of the feed material on the feasibility of the process has already been explained above. As would be expected, the maximum feed rate that can be used is significantly affected by the coking temperature. From the data summarized in Figure 4 for various residues and similar feedstocks, it can be seen that the maximum applicable feed rate can be doubled with an increase in coking temperature of 16.7 to 27.8 '. An average value of 21 ° C can be used to set the maximum applicable loading speed of 55o 'to another temperature level. For example, at 51o 'the maximum admissible loading speed is a quarter of that applicable at 55o' or half of that at 530'zul *! as sigen speed.

Bei einer festgesetzten Verkokungstemperatur und Verwendung eines Beschickungsmaterials bestimmter Qualität kann die maximal anwendbare Beschickungsgeschwindigkeit durch Steigern der Geschwindigkeit des aufwirbelnden Gases erhöht werden. Die folgenden Daten zeigen das Ausmaß der Wirkung der Gasgeschwindigkeit auf die maximale Beschickungsgeschwindigkeit - Wirkung der Gasgeschwindigkeit auf die maximal anwendbare Beschickungsgeschwindigkeit Gas- Maximales Beschickungs- Temperatur geschwindig- Gew./Std.' material keit Gew. m/Sek. Hawkins ..... 520 0,30 1,5 Hawkins ..... 520 o,gi 1,4 Süd-La . ..... 550 0,30 1,8 Süd-La . ..... 550 0,58 2,9 Süd-La . ..... 550 o,gi 4,9 Die oben aufgeführten Daten zeigen, daß die Beschickungsgeschwindigkeit durch Steigern der Geschwindigkeit des aufwirbelnden Gases von 0,3o auf o,gi m/Sek. wesentlich erhöht werden kann. Es wird jedoch darauf hingewiesen, daß hohe Gasgeschwindigkeiten häufig von größeren Betriebsschwierigkeiten begleitet sein können. Das Mitschleppen von Feststoffen nimmt beträchtlich zu, und die Kontaktzeiten sind stark beschränkt. Bei einigen Verfahrimsarten, insbesondere bei höheren Temperaturen, ist eine kurze Kontaktzeit angebracht und daher eine Gasgeschwindigkeit von sogar o,gi2 m/Sek. anwendbar. Zur VÜkokung bei niedrigeren Temperaturen, z. B. bei 5io oder 52o', ist zur Erzielung ausreichender Umwandlung sowie einer entsprechenden Höhe der Verkokungsschicht eine Aufwirbelungsgeschwindigkeit von o,15 bis 0,30 m/Sek. erwünscht.With a fixed coking temperature and use of a certain grade of feed material, the maximum feed rate that can be used can be increased by increasing the velocity of the fluidizing gas. The following data shows the extent of the effect of gas velocity on maximum feed rate - Effect of the gas velocity on the maximum applicable feeding speed Gas max Feed temperature speed weight / hour ' material weight weight m / sec. Hawkins ..... 520 0.30 1.5 Hawkins ..... 520 o, gi 1.4 South La . ..... 550 0.30 1.8 South La . ..... 550 0.58 2.9 South La . ..... 550 o, gi 4.9 The above data shows that the feed rate can be increased by increasing the velocity of the fluidizing gas from 0.3o to 0.26 m / sec. can be increased significantly. It should be noted, however, that high gas velocities can often be accompanied by major operational difficulties. The entrainment of solids increases significantly and the contact times are severely limited. With some types of movement, especially at higher temperatures, a short contact time is appropriate and therefore a gas speed of even 0.2 m / sec. applicable. For VÜkokung at lower temperatures, z. B. at 5io or 52o ', a fluidization speed of 0.15 to 0.30 m / sec is required to achieve sufficient conversion and a corresponding height of the coking layer. he wishes.

Insgesamt lassen sich also der Faktor K" die Betriebstemperatur und die Geschwindigkeit des aufwirbelnden Gases für den Betrieb mit jedem Beschickungsmaterial in eine abhängige Formel bringen. In Fig. 4 sind die Daten für verschiedene Beschickungsmaterialien mit Conradson-Kohlenstoffzahlen zwischen:[2, und 29 für einenWertvon K, = o,2i graphisch dargestellt. Zur Berücksichtigung etwaiger, den einzelnen Anlagen eigener Besonderheiten lassen sich die Linien von Fig. 4 zu Streifen verbreitern, die einer Breite von K, = 0,15 bis 0,35 entsprechen. Die obere sowie die untere gestrichelte Linie in Fig.4 stellen die, Umrisse eines solchen verbreiterten Streifens dar, d.h. daß die maximalen- Beschickungsgeschwindigkeiten noch beträchtlich von den durch nachstehende Formel T-5510 C (Gew./Std./Gew.) ...... gelylli, 0/,'Conradson-Kohlenstoff der Beschickurg - 0/0 Conradson-Kohlenstoff des über 546' siedenden Produkts gegebenen Geschwindigkeiten abweichen können, in der T die Temperatur der Verkokungsschicht in ' C ist. Der mit der Laboratoriumsanlage bestimmte besondere Wert von K" = o,2i ist- ün allgemeinen ein sicherer Wert, jedoch kann die allgemeinere Gleichung ioo K, x 2 T-5510 C (Gew./Std./Gew.)..", % Conradson-Kohlenstoff der Beschickung - Conradson-Kohlenstoff des über 546' siedenden Produkts auf jedes System angewandt werden, in dem K', innerhalb des obenerwähnten allgemeinen Bereiches liegt.Overall, the factor K ", the operating temperature and the velocity of the fluidizing gas, can be put into a dependent formula for operation with each feed material. In FIG. 4, the data are for various feed materials with Conradson carbon numbers between: [2, and 29 for a value of K i = 0.2 i. To take account of any peculiarities peculiar to the individual systems, the lines of Fig. 4 can be widened to form strips which correspond to a width of K i = 0.15 to 0.35 the lower dashed line in FIG. 4 represents the outlines of such a widened strip, that is to say that the maximum feed speeds are still considerably different from those given by the following formula T-5510 C (Weight / hour / weight) ...... gelylli, 0 /, 'Conradson carbon of the feed - 0/0 Conradson carbon of the product boiling above 546 ' given speeds, in which T is the temperature of the coking layer in 'C. The particular value of K " = 0.2i determined with the laboratory system is generally a safe value, but the more general equation ioo K, x 2 T-5510 C (Wt./hour./wt.) .. ", % Feed Conradson Carbon - Conradson carbon of the product boiling above 546 ' can be applied to any system in which K ', is within the general range mentioned above.

Man wird feststellen, daß die Unterschiede in den Eigenschaften der verschiedenen Beschickungsmaterialien viel stärker voneinander abweichen als die K,-Werte, so daß man bei einem Wechsel eines Systems, von einem typischen BiRings-Rückstand auf einenüber546'siedendenS-üd-Louisiana-Rückstand seine Beschickungsgeschwindigkeit um das Mehrfache über die bisher bei einer bestimmten Arbeitstemperatur, Beschickungsgeschwindigkeit usw. als sicher betrachteten Höchstgeschwindigkeit steigern kann. Aus der Erfahrung mit j eder neuen Verkokungsanlage ergibt sich bald der K,-Wert für die Anlage, so daß man sich der maximalen Beschickungsgeschwindigkeit sogar noch weiter mit Sicherheit nähern kann; aber sogar ohne Erfahrung bietet die Erfindung einen sehr großen Vorteü.It will be found that the differences in the properties of the various feed materials differ much more than the K i values, so that when you change a system you will be from a typical BiRings residue to a 546 s-south Louisiana residue Loading speed can increase several times over the maximum speed previously considered to be safe at a certain working temperature, loading speed, etc. From experience with j eder new coking plant, the K i results soon for the plant, so that the maximum feed rate can approach with security even further; but even in the absence of experience, the invention offers a very great advantage.

Fig. 5 zeigt das Schema einer Verkokungsanlage, das einen Feststoffvorwärmer ii enthält, welcher jede geeignete Form, z. B. die eines Feststoffwirbelschicht-:Verbrennungskessels, eines Transportleitungsverbrennungskessels oder eines Heizkessels, der fremden Brennstoff verwendet, aufweisen kann. Alle diese Arten sind in der Technik bekannt. Vom Vorwärmer ii werden die festen Teilchen, die vorzugsweise, jedoch nicht unbedingt, aus Koksteilchen bestehen, mit einem durchschnittlichen Durchmesser von etwa 4o bis 5oo hEkron, durch Leitung 13 in den Verkokungskessel 15 eingeführt. Um die vorerhitzten Feststoffe in den Verkokungskessel zu führen und dort aufzuwirbeln, kann man ein geeignetes aufwirbelndes Gas, z. B. Dampf oder ein inertes Gas, wie z. B. Stickstoff, durch eine oder mehrere Einlaßöffnungen :17 in Leitung13 einführen.Fig. 5 shows the schematic of a coking plant containing a solids preheater ii which can be of any suitable shape, e.g. B. that of a solid fluidized bed: incineration boiler, a transport line incineration boiler or a heating boiler using foreign fuel may have. All of these types are known in the art. From the preheater ii, the solid particles, which preferably, but not necessarily, consist of coke particles, with an average diameter of about 40 to 500 hectares, are introduced into the coking kettle 15 through line 13. In order to lead the preheated solids into the coking kettle and fluidize there, you can use a suitable fluidizing gas, e.g. B. steam or an inert gas such. B. nitrogen, through one or more inlet ports: 17 in line 13 introduce.

Die vorzugsweise auf eine Temperatur unterhalb der thermischen Kracktemperatur vorerhitzte Ölbeschickung wird di"#7ch Leitung ig in Düsen --;o eingeführt, die alle oder zum Teil durch ein verstellbares Ventil oder Drosselventil 2,1 reguliert werde.-. Die Beschickung wird vorzugsweise zerstäubt (der auf sonstige Weise für den Kontakt mit den festen Teil- i chen aus dem Heizkessel fein verteilt, um diese so gleichmäßig und einheitlich wie nur möglich zu über ziehen. Die Steuerventile 21 werden je nach dem Conradson-Kohlenstoffwert der Beschickung auf oder nahe auf die für das entsprechende Malerial maximale oder optimale Beschickungsgesch,#rindigkeit eingestellt.Preferably at a temperature below the thermal cracking temperature Preheated oil feed is introduced into nozzles -; o the line all or in part regulated by an adjustable valve or throttle valve 2.1 will.-. The feed is preferably atomized (otherwise used for the contact with the solid particles from the boiler are finely distributed to this to be pulled over as evenly and uniformly as possible. The control valves 21 will be at or near depending on the Conradson carbon value of the feed the maximum or optimal loading speed for the corresponding painting set.

Die eingeführten Feststoffe werden auf die zur Aufrechterhaltung der gewünschten Verkokungstemperatur in der Wirbelschicht 23 des Verkokungskessels erforderliche Temperatur, gewöhnlich auf 48o bis 65o', erhitzt. Für eine Schichttemperatur von 5io' z.B. werden die- Feststoffe je nach dem Beschickungsverhältnis der Feststoffe zum Öl und je nach der Vorwärmtemperatur des Öls auf etwa 54o bis 59o' vorerwärint. Im allgemeinen sind die Feststoffe um 28 bis ii:i' heißer als die Wirbelschicht 23. Das Beschickungsverhältnis des Öls zu den Feststoffen kann im allgemeinen Bereich von o,i bis io Gewichtsteilen Öl je Stunde je Gewichtstei]. der in der Wirbelschicht vorhandenen Feststoffe liegen. Bei den meisten Beschickungsmaterialien gelten die engeren Verhältnisse von 0,225 bis.etwa 6 Gew./Std./Gew., die je nach ihrer Conradson-Kohlenstofizahl aus den obenerwähnten Formeln errechnet werden. Für die schweren hitzebeständigen Rückstände liegt . der Bereich gewöhnlich zwischen 0,3 und 2,9 Gew.;Std./ Gew.The introduced solids are heated to the temperature required to maintain the desired coking temperature in the fluidized bed 23 of the coking kettle, usually 48o to 65o '. For a bed temperature of 50 ', for example, the solids are preheated to about 54o to 59o', depending on the feed ratio of the solids to the oil and depending on the preheating temperature of the oil. In general, the solids to 28 to ii: i 'hotter than the fluidised bed 23. The feed ratio of the oil to the solids may be in the general range of o, i to io parts by weight of oil e j e j hour Gewichtstei]. of the solids present in the fluidized bed. For most feedstocks are closer relationships hold of 0.225 bis.etwa 6 Gew./Std./Gew., Which are calculated according to their Conradson Kohlenstofizahl from the above-mentioned formulas. For the heavy refractory residue lies . the range usually between 0.3 and 2.9 wt.; hr / wt.

Das obere Niveau 24 der Wirbelschicht 2,3 im Verkokungskessel 15 kann man auf verschiedene Arten regulieren oder begrenzen. Wie aus der Zeichnung hervorgeht, wird die Höhe der Wirbelschicht durch die Höhe einer Trennwand --5 bestimmt, die eine Reinigungszone ?,7 abgrenzt. Beim Verkoken zur Herstellung von Benzin und Gasöl als Hauptprodukte wird die Geschwindigkeit des aufwirbelnden Gases vorzugsweise zwischen o,i5 und 0,36 m ' /Sek. gehalten. Die aufgewirbelten Feststoffe strömen in die Reinigungszone 27 über. Die eingeschlossenen Gase und Dämpfe werden im Gegenstrom durch ein Reinigungsgas, z. B. Dampf, der durch Leitung 29 eingeführt wird, abgetrennt. Die gereinigten Fegtstoffe fließen durch die Auslaßöffnung 31 abwärts, und ein Teil von ihnen kann durch die AuslaßÖffnuD9 33, die durch das Ventil 35 gesteuert wird, abziehen, Auf diese Weise kann man im Verfahren gewonnenen Koks aus dem System abziehen.The upper level 24 of the fluidized bed 2, 3 in the coking boiler 15 can be regulated or limited in various ways. As can be seen from the drawing, the height of the fluidized bed is determined by the height of a partition --5 , which delimits a cleaning zone?, 7. When coking for the production of gasoline and gas oil as the major products the speed of the fluidizing gas is preferably between o, i5 and 0.36 m '/ sec. held. The fluidized solids overflow into the cleaning zone 27 . The trapped gases and vapors are countercurrently passed through a cleaning gas, e.g. B. Steam introduced through line 29 is separated. The cleaned sweepings flow down through the outlet opening 31 and some of them can be withdrawn through the outlet opening 9 33 controlled by the valve 35. In this way coke obtained in the process can be withdrawn from the system.

Ein wesentlicher Teil der Feststoffe (vorzugsweise Koks) wird durch eine von Ventil 39 gesteuerte Leitung oder ein U-förmiges Rohr 37 zur Wiedererwärmung in den Heizkessel :[i zurückgeleitet. Zur Rückführung der Feststoffe in den Heizkessel und zur Unterstützung der Verbrennung für die Lieferung der erforderlichen Hitze kann man an eineih oder mehreren Stellen 41 ein aufwirbelndes Gas, z. B. Luft, einführen. Um die Verbrennung des Kokses zu vermindern oder auszuschalten, kann man zusätzlich ein oxydierendes Gas, wie z. B. Luft, angereicherte Luft oder Sauerstoff, zuführen und einen Kraftstoff, wie z. B. Gas- oder Flammöl, in den Verbrennungskessel einführen. Die gas- oder dampfförmigen Verbrennungsprodukte können durch die Auslaßöffnung 43 nach oben abgezogen werden. Der erneut erhitzte Koks usw. wird zur Wiederholung des Verfahrens zum Verkokungskessel zurückgeführt.A substantial part of the solids (preferably coke) is returned to the boiler through a line controlled by valve 39 or a U-shaped pipe 37 for reheating. To return the solids to the boiler and to support the combustion for the supply of the required heat, a fluidizing gas, e.g. B. air, introduce. To reduce the combustion of the coke or to switch off, you can also use an oxidizing gas, such as. B. air, enriched air or oxygen, and a fuel, such as. Introduce gas or flame oil into the combustion boiler. The gaseous or vaporous combustion products can be drawn off through the outlet opening 43 upwards. The re-heated coke, etc. is returned to the coking kettle to repeat the procedure.

Die gas- und dampfförmigen Produkte aus dem Verkokungskessel strömen aus der Wirbelschicht z3 aufwärts. Etwa mitgeschleppte Feststoffe werden entfernt, indem man die ausströmenden Gase durch einen in der Zeichnung als Zyklonabscheider 45 gezeigten Abscheider leitet. Die abgetrennten Feststoffe werden auf übliche Weise durch die Rückführleitung47 zur Wirbelschicht zurückgeführt. Die Produkte strömen durch den Auslaß 49 nach oben in eine (in der Zeichnung nicht gezeigte) Gewinnungsanlage.The gaseous and vaporous products flow out of the coking kettle from the fluidized bed z3 upwards. Any entrained solids are removed, by the escaping gases through one in the drawing as a cyclone separator 45 shown separator conducts. The separated solids are in the usual way returned through the return line 47 to the fluidized bed. The products flow through the outlet 49 upwards into a recovery plant (not shown in the drawing).

Die Laboratoriumsanlage, mit der nian die meisten der obengenannten Daten erhielt, bestand aus einer elektrisch geheizten Anlage mit einem Durchmesser von 6,85 cm und einer Höhe von 9,14 cin und enthielt einen Rost zum Tragen der Feststoffe und zur Verteilung des aufwirbelnden Gases. Die Beschickung wurde mit einer horizontalen, 5,o8 cm oberhalb des Rostes gelegenen und mit der Wandung des Reaktionsgefäßes auf einer Ebene liegenden scherenartigen Düse eingeführt. Es wurden 4oo g Koks mit einer Teilchengröße verwendet, die. durch ein Sieb mit 14 bis 31 Maschen pro cm geht (etwa 175 bis 500 Mikron); diese Menge reicht aus, um das Reaktionsgefäß vor der Aufwirbelung bis zu einer Höhe von io,i6 cm oberhalb des Rostes zu füllen. Zur Aufwirbelung wurde Stickstoff durch den Rost geführt und die Rückstandsbeschickung zusammen mit verteiltem Stickstoff durch die Hochströmungsdüse gespritzt. Die maximale Gew.iStd./Gew.-Beschickungsgeschwindigkeit wurde in iominütigen Versuchen ermittelt, indem man die Beschickungsgeschwindigkeit von Versuch zu Versuch erhöhte, bis die Wirbelschicht ihre Fließbarkeit verlor.The laboratory equipment with which nian obtained most of the above data consisted of an electrically heated system, 6.85 cm in diameter and 9.14 cm in height, and included a grate for supporting the solids and distributing the fluidizing gas. The charge was introduced with a horizontal scissors-like nozzle located 5, o8 cm above the grate and level with the wall of the reaction vessel. 400 grams of coke were used with a particle size equal to. passes through a 14 to 31 mesh per cm screen (about 175 to 500 microns); this amount is sufficient to fill the reaction vessel to a height of 10.16 cm above the grate before being whirled up. Nitrogen was passed through the grate for fluidization and the residue feed, along with distributed nitrogen, was injected through the upflow nozzle. The maximum weight / hour / weight feed rate was determined in one-minute tests by increasing the feed rate from test to test until the fluidized bed lost its flowability.

Nach Ermittlung der für die verschiedenen Beschickungsmaterialien maximal anwendbaren Beschickungsgeschwindigkeiten wurde die Koksbildung bestimmt, indem man als aufgewirbelte Feststoffe Sand verwendete. Bei diesen Versuchen verwendete man die gleichen Arbeitsbedingungen wie bei den VersuchenüberdiemaximaleBeschickungsgeschwindigkeit. Die Kokserzeugung wurde ermittelt, indem man während der 2ominütigen Versuche in Abständen von je 5 Minuten Proben abzog und analysierte-Die bei Laboratoriumsversucheh erzielten Daten wurden durch Verfahren in technischen Versuchsanlagenbestätigt. DerVergleichderbeiLaboratoriumsversuchen erhaltenen Daten mit den bei einem Versuch mit 158,76 hl Beschickung pro Tag erhaltenen Daten ergab zwar kleinere Unterschiede im Faktor K., die relativen Werte für sämtliche untersuchten Beschickungsmaterialien stimmten jedoch vollkommen überein, mit Ausnahme geringer Abweichungen für die Beschickungsmaterialien mit sehr niedrigem H-C-Verhältnis, wie z. B. kondensierte aromatische Ringverbindungen.After determining the maximum feed rates applicable to the various feed materials, coke formation was determined using sand as the fluidized solids. The same operating conditions were used in these experiments as in the experiments at the maximum feed rate. The coke production was determined by taking samples at intervals of 5 minutes and analyzing them during the 20-minute tests. The data obtained in laboratory tests were confirmed by procedures in technical test facilities. The comparison of the data obtained in laboratory tests with the data obtained in a test with 158.76 hl loading per day revealed minor differences in the factor K., but the relative values for all the loading materials examined were completely in agreement, with the exception of minor deviations for the loading materials with very low HC Ratio, such as B. fused aromatic ring compounds.

Auf obiger Basis können die anwendbaren Beschränkungen, die sich für eine Verkokungsanlage aus den verschiedenen Beschickungsmaterialien ergeben, mit sehr zufriedenstellender Genauigkeit vorherbestimmt werden, indem man einfach das Beschickungsmaterial auf seine Conradsonzahl untersucht und die obengenannten Gleichungen anwendet. Durch sorgfältige Beobachtung einer technischen Anlage läßt sich deren individueller K,-Wert ermitteln und als noch genauere Richtlinie als die oben aufgeführten allgemeinen K,-Werte verwenden.On the above basis, the applicable restrictions that stand for result in a coking plant from the various feed materials, with very satisfactory accuracy can be predetermined simply by the Charge material examined for its Conradson number and the above equations applies. By carefully observing a technical system, its Determine individual K, value and as an even more precise guideline than those listed above use general K, values.

Bei Verfahren, bei denen hauptsächlich die Herstellung von Benzin und Gasöl erwünscht ist, bevorzugt man als Betriebstemperaturen für die Wirbelschicht Temperaturen von 48o bis 565', insbesondere von 510 bis 5»-qu-". Sind - wie z. B. bei Inbetriebnahrne einer neuen Verkokungsanlage - die Eigenheiten einer Verkokungsanlage nicht bekannt, so kann der Wert K, = o,2i gewöhnlich ohne Gefahr angewendet werden. Unter günstigen Bedingungen, bei guter Vorerhitzung des Beschickungsmaterials (315 bis 425') und guter Verteilung des Beschickungsmaterials sowie einer Geschwindigkeit des aufwirbelnden Gases innerhalb des bevorzugten Bereichs von 0,15 und 0,36 in pro Sekunde kann K, sogar 0,35 betragen. Unter ungünstigen Bedingungen ist ein niedrigerer Wert bis zu etwa o,i5 angezeigt. Die Vorwärmung des Beschickungsmaterials kann niedriger sein und i5o' oder weniger betragen, jedoch muß eventuell der Wert von K, leicht herabgesetzt werden.In processes in which mainly the manufacture is desired of gasoline and gas oil, are preferred as the operating temperatures for the fluidised bed temperatures of 48 o to 565 ', in particular 510-5 "-qu-" Are -.., Such as at Inbetriebnahrne a new coking plant - the peculiarities of a coking plant are not known, the value K, = o, 2i can usually be used without danger. Under favorable conditions, with good preheating of the feed material (315 to 425 ') and good distribution of the feed material and a speed of the fluidizing gas within the preferred range of 0.15 and 0.36 in per second can be K, even 0.35 . Under adverse conditions, a lower value is indicated, up to about 0.15. The preheating of the feed material can be lower and 15o 'or less, but the value of K i may need to be decreased slightly.

Es ergibt sich von selbst, daß das erfindungsgemäße Verfahren auf verschiedene Arten und in verschiedenen Ausführungsarten von Verfahrensanlagen durchgeführt werden kann. Für den Fachmann ist es offensichtlich, daß für die beste Handhabung der vorwiegend verwendeten Beschickungsmaterialien, für optimale Verkokungstemperaturbereiche, Handhabung der Feststoffe usw. Abänderungen und Angleichungen vorgenommen werden können.It goes without saying that the inventive method on carried out different types and in different execution types of process plants can be. It is obvious to those skilled in the art that for the best handling the predominantly used feed materials, for optimal coking temperature ranges, Handling of solids, etc. Changes and adjustments are made can.

Claims

PATENT CLAIMS-i. Process for the coking of heavy hydrocarbon oils with the recovery of volatile liquid products by treating the heavy oils with a solid fluidized bed, preferably of coke, at temperatures between 48o and 650 ° C, which is achieved by passing a fluidizing gas up through this bed at a speed between 15 and 36 cm] Sec. is whirled up, with the highest throughput rate, z that is permissible without agglomeration of the solid particles and agglomeration of the fluidized bed, characterized in that the Conradson carbon number of the feed oil is determined and the speed of the feed oil in weight units per hour per unit weight of the solids in the fluidized bed using the following formula: Feeding speed: (Parts by weight of feed / hour / parts by weight of 100 K, x 2 T-551 Solids in the fluidized bed) 21 Feed Conradson Carbon Number - Carbon v # of boiling above 546 ' ------ Tm-la-u-found product de, -, 62.5 C # ic., k., 39

wherein T 'is C and K, the constant that the amount of the resulting coke in kg per hour on i kg of solids in the Wirbelschichtdarstellt, wennmandasBeschickungsöl at a film temperature of 551', the fluidized bed temperature in coked cm per C and at a speed of Aufwirbelungsgases of 30 seconds , where this constant is between 0.15 and 0.35 .

2. The method according spoke i, characterized in that K is about o, 2i. 3. The method according to claim i, characterized in that the temperature is between 48o and 565 ', preferably between 5io and 5.16'C. 4. The method according to claim i, characterized in that the oil charge is prewired to 150 to 430 ', preferably to 315 to 425' C. 5. The method according to claim i.bis 4, characterized in that the solid particles in the fluidized bed have a size between 40 and 500 #t.