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Vorrichtung zum Spalten von Kohlenwasserstoffölen in flüssiger Phase
Die Erfindung betrifft Verbesserungen an Vorrichtungen zum Spalten von Kohlenwasserstoffölen
in flüssiger. Phase unter Anwendung von Druckerhitzung mit nachfolgender Entspannung
und mit Ausnutzung der Eigenwärme der Entspannungserzeugnisse in einer nachgeschalteten
Destillierkolonne, wobei der aus der Entspannungsvorrichtung austretende Strahl
von oben her unmittelbar gegen eine geneigte Prallplatte stößt.
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Das Neue der Erfindung besteht darin, daß ein Entspannungsventil mit
zweckmäßig senkrechter Achse oberhalb des geneigten Bodens eines Behälters angeordnet
ist, der seitlich und außerhalb des als Sammelgefäß ausgebildeten Unterteils der
Destillierkolonne angebracht und mit einem Zufuhrrohr für eine über den geneigten
Boden zu führende Flüssigkeit ausgestattet ist.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung wird der untere Teil des besagten
Sammelgefäßes durch eine Flüssigkeitsleitung und eine darin angeordnete Förderpumpe
mit dem Zufuhrrohr für Flüssigkeit, die über den geheigten Boden des Behälters zu
führen ist, verbunden. Weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich
aus der unten folgenden Erläuterung der_ Zeichnung.
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Durch Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird erreicht, daß
beim Zusaminentreffen des von oben her gegen den geneigten Boden prallenden Entspannungsstrahls
von Spalterzeugnissen mit der über diesen Boden geführten Flüssigkeit einerseits
das Abfließen der aufprallenden Spalterzeugnisse durch die Spülwirkung der Flüssigkeit
unterstützt, anderseits das Abdestillieren von Dämpfen aus den abströmenden Flüssigkeiten
unter der Wärmewirkung der Entspannungserzeugnisse befördert wird, so daß alle leichter
siedenden Bestandteile freigemacht werden und als Dämpfe in die nachgeschaltete
Destillierkolonne übertreten, während gleichzeitig die schwersiedenden Bestandteile.
der Flüssigkeit durch ihren wiederholten, mittels der Förderpumpe hervorgerufenen
Kreislauf durch den Behälter hindurch bis zu einem pechartigen Erzeugnis eingedickt
werden. Dieser durch die geschilderte Wechselwirkung herbeigeführte Erfolg begründet
den Fortschritt der Erfindung.
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Bei der bekannten Vorrichtung, die die eingangs erläuterte Gattung
verkörpert, wird über die geneigt liegenden Prallplatten lediglich die Masse der
den Entspannungsstrahl selbst bildenden Flüssigkeiten und Dämpfe geführt, mit dem
Ziel, die Flüssigkeiten über eine darunterliegende Heizfläche zu verteilen. Es fehlt
das wesentliche Erfindungsmerkmal der Zufuhr einer besonderen Flüssigkeit über die
besagten geneigten Platten hinweg und damit auch die vorstehend geschilderte, für
die Erfindung charakteristische Einwirkung zwischen dieser besonders zugeführten
Flüssigkeit und den Entspannungserzeugnissen.
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Bei einer anderen bekannten Vorrichtung zum Spalten von Ölen in flüssiger
Phase unter Anwendung von Druckerhitzung mit nachfolgender Entspannung wird das
unter Druck stehende flüssige Gemisch von Spalterzeugnissen
durch
eine Mehrzahl von waagerecht ausstoßenden Düsen gegen eine senkrecht stehende, in
einer Expansionskammer befindliche Prallplatte geführt, um durch den so erzeugten
Prallstoß und die heftige Wirbelung den Spaltvorgang zu verstärken, wonach die frei
werdenden Dämpfe einer Dephlegmierkolonne zugeführt werden. Abgesehen davon, daß
hierbei die Prallplatte nicht geneigt, sondern senkrecht zur Strahlrichtung steht,
was einem glatten Abströmen von Flüssigkeit über die Prällplatte in einer bestimmten
Richtung hinweg hinderlich ist, fehlen auch bei dieser Anordnung wie bei der ersterwähnten
das Zuführen einer besonderen Flüssigkeit über die Prallplatte hinweg und die hiermit
einhergehenden oben geschilderten Wirkungen.
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Es sind schließlich auch Entspannungsventile mit senkrechter Achse
für Spaltzwecke bekannt, die innerhalb einer ruhenden Schicht von Öl in einem
Behälter angeordnet sind, der auch eine Verbindung mit einer nachgeschalteten Destillierkolonne
haben kann. Ventilvorrichtungen dieser Art haben den Zweck, durch unmittelbare Einwirkung
der vorgelegten Ölschicht auf den Entspannungsstrahl das Zusetzen des Ventils zufolge
von Abscheidungen schwersiedender oder koksartiger Körper zu verhüten. Diesen bekannten
Vorrichtungen fehlt die durch eine Prallplatte ermöglichte Einwirkung zwischen einem
freien Entspannungsstrahl und einer über die Prallplatte geführten Flüssigkeit gemäß
der Erfindung. Die statt dessen bei der bekannten Anordnung bestehende Wechselwirkung
zwischen dem Entspannungsstrahl und der vorgelegten Schicht von Flüssigkeit, die
schwersiedende pechartige Bestandteile enthält, führt dazu, daß solche Flüssigkeitsbestandteile
in die Destillierkolonne hineingetragen werden und deren Betrieb stören. Bei der
Vorrichtung nach der Erfindung wird dieser Nachteil vermieden.
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In der Zeichnung ist eine die erfindungsgemäße Vorrichtung enthaltende
Gesamteinrichtung zum Spalten mit Abb. i in einer Aufrißdarstellung, zum Teil als
senkrechter Schnitt, wiedergegeben, während die Abb. 2 einen Teil der Abb. i in
vergrößertem Maßstab zeigt.
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Die Gesamteinrichtung besitzt als Hauptteile einen Druckerhitzungsofen
i mit einer Rohrschlange :2 und einer Befeuerung durch einen Gasbrenner 3, ein Entspannungsventil
.4, 15 (Abb. 2) innerhalb eines Behälters 5 mit geneigtem Boden i9, eine Destillierkolonne
6 mit oben aufgebautem Dephlegmator 37 und einem als Sammelgefäß für den Destillationsrückstand
ausgebildeten Unterteil 7, verschiedene Sammelbehälter 8, 9, 1 a, ii sowie zwei
Druckpumpen 12 und 29 und eine Förderpumpe 2q.. Gemäß der Erfindung ist der Behälter
5 (vgl. besonders Abb. 2) seitlich und außerhalb des Unterteils 7 der Destillierkolonne
6 angebracht und mit einem Zufuhrrohr 25 für eine über den geneigten, in Richtung
nach dem Sammelbehälter 7 hin abfallenden Boden i9 zu führende Flüssigkeit ausgestattet,
das demgemäß an dem obersten Punkt dieses Bodens einmündet. Gegenüber dieser Einmündung
ist zur Flüssigkeitsverteilung eine stehende, oben mit Zacken versehene Überlaufwand
39 von geringer Höhe angeordnet. Das obenliegende Zufuhrrohr 13 des Entspannungsventils
ist senkrecht in dem Deckel 14 des Behälters 5 befestigt, und der Ventilkegel 15
wird von unten her gegen seinen Sitz mittels der Spindel 16 des Hebels 17 und des
an diesem verschiebbaren Gewichts 18 mit einer dadurch bestimmt einstellbaren Kraft
gedrückt. Außerdem ist das unterste Ende der Ventilspindel 16 durch eine mit gewisser
Nachgiebigkeit ausgestattete Gelenkverbindung 43 mit der Welle des Schneckenrades
q.o verbunden, das von einer (nicht gezeichneten) Schnecke angetrieben wird; hierdurch
ist für die Spindel 16 des Ventilkegels 15 außer der senkrechten Hubbewegung auch
die Möglichkeit einer Drehbewegung gegeben. In der senkrechten Fortsetzung des Ventilkegels
15 nach oben hin ist an ihm der prismatische Schaber 41 befestigt, und die Ventilspindel
16 wird im unteren Teil durch das Halsstück einer Stopfbüchse geführt, das etwas
über den Schrägboden i9 des Behälters 5 nach oben hinausragt, um das unmittelbare
Eindringen der über den Boden rieselnden Flüssigkeit in die Stopfbüchse zu vermeiden.
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Innerhalb des Sammelgefäßes 7 ist durch eine stehende Zwischenwand
38 ein Nebenabteil 2o auf der dem Behälter 5 zugewandten Seite so abgetrennt, daß
es unten durch eine Öffnung 21 mit dem übrigen Hauptteil des Sammelgefäßes 7 in
offener Verbindung steht. Der obere Teil der Wand 38 ist so nach der Seite abgebogen,
daß der Überlauf 2", des untersten Bodens der Kolonne 6 in das Abteil 2o hineinleitet.
Am Fuß des Abteils 2o zweigt eine Flüssigkeitsleitung 23 nach der Saugseite einer
Förderpumpe 24 ab, während. deren Druckseite durch eine Rohrleitung 25 mit dem Behälter
5 in Verbindung steht. Außerdem ist die Saugseite der Pumpe durch die Leitung 26
an den Sammelbehälter 9 angeschlossen. Absperrorgane 27, 28 in den Leitungen 23,
26 ermöglichen eine Regelung des Durchflusses durch beide Leitungen. Ferner ist
noch eine Druckpumpe 29 vorgesehen, deren Saugseite durch die Leitung 30 ebenfalls
mit dem Behälter 9 in Verbindung
steht, während ihre Druckseite
durch die Leitung 3 i in die Verbindungsleitung 32 zwischen der Druckerhitzungsrohrschlange
2 und dem Ventilzufuhrrohr 13 einmündet. Die Böden des mittleren und unteren Teils
der Kolonne 6 besitzen einzeln regelbare Abläufe 33, die durch die senkrechte Leitung
34 und die Fortsetzungsleitung 35 mit den Behältern io und i i in Verbindung stehen.
Der Fuß des Sammelgefäßes 7 ist mit einem absperrbaren Ablaß 36 versehen, der in
den Behälter ä einmündet.
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Beim Betriebe der Vorrichtung werden in dem Behälter 9 die den Ausgangsstoff
oder das Rohgut bildenden Kohlenwasserstoffe, z. B. Steinkohlenteer, Braunkohlenteer,
Ölschieferteer, Mineralöle o. dgl., in dem Behälter 8 die Destillations- und Spaltungsrückstände
aus dem Sammelgefäß ;7 der Kolonne 6 und in den Behältern io und ii die aus der
Kolonne 6 durch die Abläufe 33 abgezogenen Rücklaufkondensate aufgespeichert. Das
Zufuhrrohr 13 des Entspannungsventils q. wird aus der Rohrleitung 3-2 mit den unter
Druck stehenden Spalterzeugnissen der Erhitzungsrohrschlange2 beschickt, die durch
die Pumpe 12 mit Spaltöl aus dem Behälter ii gespeist wird; außerdem kann in die
Rohrleitung 32 hinein mittels der Druckpuznpe a9 flüssiges Rohgut aus dem Behälter
9 über die Rohrleitungen 30 und 31 zugeführt werden. Der aus dem Ventil
4, 15 senkrecht nach unten herausschießende und sich dabei kegelförmig ausbreitende
Entspannungsstrahl von heißen Spalterzeugnissen stößt gegen den als Prallplatte
wirkenden geneigten Boden i9 und trifft hierbei auf die über diesen Boden hinwegströmende
Flüssigkeit, die durch das Zufuhrrohr 25 mittels der Förderpumpe 24 eingeführt wird.
Diese Flüssigkeit ist teils Kolonnenrückstand aus dem Seitenbehälter2o des Kolonnenunterteils
7, die durch die Rohrleitung 23 entnommen wird, teils Rohgut aus dem Behälter 9,
das über die Rohrleitung 26 zugeführt wird. Das im Behälter 5 freigemachte Dämpfegemisch,
das teils aus den bei der Entspannung in Dampf verwandelten Teilen der Spalterzeugnisse,
teils aus den von der Berieselungsflüssigkeit zufolge der Wärmeeinwirkungen des
Entspannungsstrahls abgegebenen Dämpfen besteht, zieht in den anschließenden unteren
','.'eil der Kolonne 6 hinein und wird in dieser teilweise zu Rücklauf kondensiert,
der durch die Abzweige 33 als das dem Druckerhitzungsofen zuzuführende Spaltöl abgezogen
wird, während die leichtest flüchtigen Bestandteile, d. h. die benzinartigen Spalterzeugnisse
und die Spaltgase, aus dem oberen Teil der Kolonne nach dem Dephlegmator 37 und
aus diesem durch die Dämpfeleitung 46 in einen (nicht gezeichneten) Schlußkühler
zu ihrer Verdichtung zu flüssigem Benzin übertreten. Die schwerst siedenden Rückstandserzeugnisse
der Kolonnendestillation und der Spaltung werden durch den untersten Überlauf 22
zunächst in das Nebenabteil 2o des Sammelgefäßes 7 und schließlich durch die Bodenöffnung
2i in das Sammelgefäß 7 selbst hinein überführt: Das in dessen tiefstem Teil sich
sammelnde flüssige Gut, das infolge der Einwirkungen sowohl im Behälter 5 als auch
in der Kolonne 6 ein stark eingedicktes pechartiges Erzeugnis darstellt, wird durch
das Ablaßrohr 36 in den Sammelbehälter 8 abgeleitet.