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Verfahren zum Spalten von Kohlenwasserstoffen durch Druckdestillation.
Es sind zahlreiche Verfahren bekannt, die die durch Destillation unter Druck herbeigeführte
Spaltung hochsiedender Kohlenwasserstoffe zum Gegenstand haben. Hiebei wird vielfach die Anwendung sehr bedeutender Drucke, bis zu 100 Atm. und darüber hinaus, für erforderlich gehalten. Überdies vollzieht man diese Spaltungsreaktionen in der Regel bei recht hohen Temperaturen, so dass an die für derartige
Druckdestillationsverfahren erforderliche Apparatur begreiflieherweise sehr hohe Anforderungen gestellt werden. Bei Verfahren dieser Art entstehen ferner durch Verkokung an den Heizflächen nicht nur
Betriebsschwierigkeiten, sondern auch grosse Verluste, da parallel mit der Koksausscheidung eine Zersetzung zu permanenten Gasen eintritt und dadurch die Ausbeute an kondensierbaren leichtflüchtigen Spaltungs- produkten verringert wird.
Die vorliegende Erfindung geht davon aus, dass die unerwünschte Bildung von Gasen einerseits und von Petrolkoks anderseits sich hauptsächlich bei verhältnismässig hohen Temperaturen einstellt.
Die Bildung von Koks setzt ganz besonders an den Heizflächen ein, weil hier die für die Koksbildung notwendigen Übertemperaturen vorhanden sind. Durch den auf der Heizfläche abgelagerten Koks wird nun die Wärmeübertragung von der Aussenfeuerung zum Blaseninhalt weiter verschlechtert, wodurch wieder stellenweise Übertemperaturen und damit eine noch erhöhte Koksabscheidung gegeben ist.
Weiterhin beruht die Erfindung auf der Erkenntnis, dass bei der Druckspaltung höher siedender Kohlenwasserstoffe in niedrig siedende vom Benzintypus die Einhaltung von besonders hohen
Temperaturen gar nicht erforderlich ist. Es handelt sich aber um umkehrbare Reaktionen, so dass sich ein chemisches Gleichgewicht ausbildet, d. h. ein Zustand, bei welchem sowohl die ursprünglichen wie die neugebildeten Stoffe in bestimmten Mengen zugegen sind, welche sich, solange die Umstände dieselben bleiben, weiter nicht ändern. Man hat dieses Gleichgewicht bisher durch Temperatursteigerung ver- schoben und dadurch das Fortschreiten der Spaltung erzwungen, dabei aber die Bildung von gasförmigen
Zwischenprodukten und von Koks begünstigt.
Gemäss der Erfindung wird die Spaltung von Kohlenwasserstoffen durch Druckdestillation bei verhältnismässig niederen Temperaturen (und Drucken) bewerkstelligt. Dies wird dadurch erreicht, dass man behufs kontinuierlicher Störung des Gleichgewichtes innerhalb der flüssigen Phase die in derselben gebildeten niedrig siedenden Kohlenwasserstoffe mit Hilfe grosser Heizflächen, welche die rasche Zufuhr der erforderlichen Wärmemengen bei geringster Temperaturdifferenz gegenüber der
Flüssigkeit gestattet, ständig erntfernt.
Während bei der üblichen Kraekung die Flammrohre am Schluss des Prozesses bis zu dunkler Rotglut erhitzt sind, was einer Temperatur von 500-6000 entspricht, lässt man die Temperatur beim vorliegenden Verfahren zweckmässigerweise kaum übei 400 ansteigen und kann diese bei leicht spaltbaren Ölen weit darunterliegen.
Dabei hat sich ferner herausgestellt, dass auch ein weiterer Umstand das Ergebnis der zersetzenden
Destillation, wenn auch nicht entscheidend. so doch ganz wesentlich beeinflusst, nämlich das Ausmass des Gasraumes. Der Flüssigkeitsraum muss gross genug sein, um die Wälmeabgabe an das Destillationsgut bei mässigen Temperaturdifferenzen zu sichern. Anderseits werden bei zu kleinem Gasraum die Dämpfe der niedrig siedenden Anteile infolge des heftigen Siedens der Flüssigkeit mit Nebeln und Tropfen der noch unzersetztenhochsiedendenAnteile beladen. Der günstigste Flüssigkeitsinhait muss fürjedeApparatur und für jedes Ausgangsgut empirisch ermittelt und hernach während des ganzen Vorganges konstant aufrecht erhalten werden.
Nun reichen die Heizflächen der üblichen Destillationsvorrichtungen aber nicht aus, um dem
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da.'nit das Gleichgewicht ohne Übertemperatur nur durch genügend rasches Abdestillieren der gebildeten leicht flüchtigen Kohlenwasserstoffe-sozusagen im Augenblick ihrer Entstehung-gestört wird. Es sind, in andern Worten, der Beschleunigung des Destillationsprozesses bei der Durchführung des Verfahrens mit den üblichen Arbeitsmittel schon dadurch Grenzen gesetzt, dass die gesamte Masse des Destillationsglltes infolge der Verdampfungswärme zuviel Wärme verlieren müsste ; die Bildung der niedrig siedenden Anteile würde schon aus diesem Grunde stark zurückgehen.
Das Verfahren lässt sich aber in sehr zweckentsprechender und einfacher Weise durch Zuhilfenahme einerim Innern des Destillationsgefässes angeordneten elektrischen Widerstandsheizung verwirklichen, welches es, beispielsweise durch die Verwendung von metallischen Heizwiderständen von grosser Oberfläche, die durch den ganzen Flüssigkeitsraum der Destillierblase hindurch verteilt sind, gestattet, grosse Wärmemengen bei beringer Temperaturdifferenz zwischen Destillationsgut und Heizkörper auf ersteres zu übertragen.
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ständen gelingt es, die Kohlenstoffabseheidung und Gasbildung auf ein Minimum zu reduzieren ;
wird überdies die Flüssigkeit während des Spaltprozesses in rascher Bewegung erhalten, so dass die in den
Heizwiderständen entwickelte Wärme nach allen Punkten so rasch als möglich abgeführt wird, so kommt der Vorteil der Innenheizung um so kräftiger zur Geltung, mit dem Ergebnis, dass die schliesslich
Ausbeute an flüssigen Kohlenwasserstoffen der Benzinklasse ganz gewaltig erhöht wird.
Bei elektrischer'Innenheizung mit grossflächigen metallischen Widerständen ist man ferner in der Lage, die Reaktion im normalen zylindrischen Kessel durchzuführen, der konstruktiv bei geringstem
Materialbedarf die grösste Druckfestigkeit ergibt. Die Reaktionsgefässe können mit einer entsprechenden Wärmeisolationsschichte völlig umkleidet werden, wodurch grosse Ökonomie in der Wärmezufuhr erzielt wird.
Es gelingt so, durch Anwendung der elektrischen Widerstandsheizung in einem mit einem Rühr- werke versehenen Druckdestillationsaggregat, das Destillationsgut auf 10% Rückstand und weniger einzuengen, wobei die überaus geringe Menge des beim Prozess gebildeten Kokses in fein verteilter Form als Pulver im Rüekstande enthalten ist. Der Rückstand kann nun in kontinuierlichem Betriebe aus dem Reaktionsgefäss entfernt werden. Die Gasbildung ist gleichfalls auf ein Minimum reduziert und Übersteigt selten 8% vom Gewichte des angewendeten Materials.
Das Verfahren kann derart ausgebildet werden, dass sich der Betrieb infolge der peinlichen Regel- barkeit der elektrischen Wärmezufuhr sozusagen automatisch abspielt. Durch thermometrische Vor- richtungen und Druckregler können Druck und Temperatur in den gewünschten Grenzen konstant gehalten werden, wodurch sowohl grosse Arbeitssicherheit als auch völlige Gleichmässigkeit der Reaktionsprodukte gewährleistet ist. Das Verfahren gestattet die kontinuierliche Durchführung auch auf einem einzigen Aggregat. Bei grösseren Anlagen können jedoch auch zwei oder mehrere Druckapparate hinter- einander geschaltet werden, welche das Destillationsgut der Reihe nach durchfliesst.
Dank dem beschriebenen Verfahren ist es möglich, die Druckspaltung höher siedender Kohlen- wasserstoffe in niedrig siedende von der Benzinklasse in einer automatisch arbeitenden kompendiösen Apparatur vorzunehmen, wobei beispielsweise aus galizischem Gasöl vom spezifischen Gewicht 0'S60 bis 0'880 Ausbeuten von 60% in den Siedegrenzen 35-1700 C erhalten werden. Durch die Vermeidung jeder Übertemperatur bei der Erhitzung kann die für das jeweils zu spaltende Material optimale
Reaktionstemperatur leicht dauernd aufrechterhalten werden, wodurch eben grosse Ausbeuten bei konstanter Zusammensetzung der Reaktionsprodukte erzielt werden.
PATENT-ANSPRÜCHE : ! l. Verfahren zum Sparen von EoHenwasserstoiien durch Druckdestillation, dadurch gekenn- zeichnet, dass man behufs kontinuierlicher Störung des Gleichgewichtes innerhalb der flüssigen Phlase die in derselben gebildeten niedrig siedenden Kohlenwasserstoffe mit Hilfe grosser H eizflächen, weche die rasche Zufuhr der erforderlichen Wärmemengen bei geringster Temperaturdifferenz gegenüber der
Flüssigkeit gestatten, ständig entfernt.