DE2609503A1

DE2609503A1 - Verfahren und vorrichtung zum thermischen cracken von schweroelen mittels eines aufgewirbelten teilchenfoermigen waermetraegers

Info

Publication number: DE2609503A1
Application number: DE19762609503
Authority: DE
Inventors: Nobuo Fujita; Norio Kaneko; Yukio Kikuchi; Yoshihiko Shoji; Tsunemitsu Tanaka; Toshiharu Tanemoto; Tetsuo Ueda; Kanagawa Yokohama; Shigeo Yoshioka
Original assignee: Mitsubishi Petrochemical Co Ltd; Chiyoda Chemical Engineering and Construction Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Petrochemical Co Ltd; Chiyoda Chemical Engineering and Construction Co Ltd
Priority date: 1975-03-08
Filing date: 1976-03-08
Publication date: 1976-09-16
Also published as: DE2609503C2; US4049540A; CA1090732A

Description

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Verfahren und Vorrichtung zum thermischen Cracken von Schwerölen mittels eines aufgewirbelten teilchenförmigen Wärmeträgers

Die Erfindung "betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum thermischen Cracken von schweren Kohlenwasserstoffölen, wie z. B. Rohöl, dem Rückstandsöl der ersten Destillation (topped crude oil), Dieselöl, dem Unterdruck-Rückstandsöl, Teersandöl, Pech, Asphalthen und dergleichen (nachfolgend als "Schweröle" "bezeichnet); sie betrifft insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zum thermischen Cracken von Schwerölen, wobei ein Schweröl in einen Reaktor, in dem ein Wirbelbett (eine Wirbelschicht) eines teilchenförmigen Wärmeträgers aufrechterhalten wird, eingeführt und bei einer Temperatur von 700 bis 850⁰C in Gegenwart von Wasserdampf thermisch gecrackt wird unter Bildung von Olefinen, wie Äthylen. Die Erfindung betrifft speziell ein solches Verfahren und eine solche Vorrichtung, worin ein Zyklon-Staubsammler und ein G-ravitations-Abs^heLder gemeinsam zur Rückgewinnung der Teilchen des Wärmeträgers, die aus dem Oberteil des Reaktors entwichen

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sind, verwendet werden.

Verfahren zur Herstellung von Olefinen, bei denen ein Rohöl, verschiedene Rückstandsöle und andere Schweröle unter Verwendung eines Wirbelbettes (einer Wirbelschicht) eines teilchenförmigen Wärmeträgers thermisch gecrackt werden, sind bereits bekannt (vergleiche z. B. die japanische Patentpublikation Nr. 36 289/1970). Me zur Durchführung dieser Verfahren bekannten Vorrichtungen weisen im allgemeinen einen Zyklon-Staubsammler zur Verminderung der Verluste des teilchenförmigen Wärmeträgers auf. Die meisten der Teilchen des Wärmeträgers, die sich in Begleitung des Stroms der Reaktionsprodukte befinden und aus dem Reaktor entwichen sind, können mittels des Zyklons gesammelt und in das Wirbelbett (die Wirbelschicht) zurückgeführt werden.

Bei der thermischen Crackung von Schwerölen werden normalerweise in großem Umfange kohlenstoffhaltige Materialien als Nebenprodukte gebildet, last alle diese kohlenstoffhaltigen Materialien schlagen sich auf den Teilchen des Wärmeträgers in dem Reaktor nieder, während der übrige Teil das Wirbelbett verläßt. Bei der thermischen Crackung von Schwerölen ist die Menge des Anteils der kohlenstoffhaltigen Materialien, welche das Wirbelbett verlassen, natürlich größer als bei der thermischen Crackung von leichteren Ölen und es ist unvermeidbar, daß diese kohlenstoffhaltigen Materialien sich auf den Wänden verschiedener Teile der Vorrichtung entlang des Weges zwischen dem Reaktor und einer Einrichtung zum Abschrecken (Abkühlen) des thermisch gecrackten Produktes niederschlagen und ansammeln. Diese Ablagerung und Ansammlung von kohlenstoffhaltigen Materialien sind besonders ausgeprägt, wenn das Verfahren bei hohen Temperaturen durchgeführt wird, wie das bei dem erfindungsgemäßen Verfahren der Fall ist. So muß beispielsweise zur Herstellung von Olefinen eine Temperatur von 700 bis 850 C innerhalb des Reaktors eingehalten werden. Wenn

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einmal eine solche Ablagerung von kohlenstoffhaltigen Materialien (die allgemein als "Verkokung" "bezeichnet wird) auf den Innenwänden des Zyklons aufgetreten ist, entstehen auf den inneren Oberflächen der Wände Erhebungen und Vertiefungen, die den Strom der Gase innerhalb des Zyklons stören und verhindern, daß die in dem Zyklon zu sammelnden Feststoffteilchen sich glatt entlang der Wände des Zyklons bewegen. Auf diese Weise wird das Staubsammlungsvermogen des Zyklons in starkem Ausmaß vermindert. Andererseits müssen bei der thermischen Crackung von Schwerölen zur Herstellung von Olefinen hohe Temperaturen innerhalb des Reaktors aufrechterhalten werden und gleichzeitig muß das Verfahren unter Einhaltung einer Verweilzeit der gecrackten Produkte in dem Reaktor durchgeführt werden, die so kurz wie möglich ist, da sonst die Produkte übermäßig stark gecrackt würden unter Bildung von minderwertigen Produkten.

IJm die gewünschte kurze Verweilzeit zu erzielen, muß der Reaktor mit der höchstmöglichen linearen Gasgeschwindigkeit in dem Wirbelbett und mit dem geringstmöglichen Raum oberhalb des Wirbelbettes betrieben werden. Die Folge davon ist, daß einerseits der Aufwirbelungszustand der Teilchen in dem Wirbelbett so stark und ungleichmäßig ist, daß kurzperiodische Druckschwankungen in dem Reaktor beträchtlich groß werden^und daß andererseits die Grenzfläche zwischen dem Wirbelbett und dem Raum oberhalb des Wirbelbettes sich dem Austrittsende des Reaktors nähert, so daß die Pufferwirkung des Raums vermindert wird. Infolgedessen beeinflussen das Verhalten der Teilchen und die Störung des Gases in dem Wirbelbett in direkter Veise den Zyklon insofern, als Lruckschwankungsunterschiede zwischen dem unteren Abschnitt (Bodenabschnitt) des Zyklons und dem unteren Ende einer Leitung für die Rückführung der gesammelten Teilchen in den Reaktor groß werden und die Menge des durch die Leitung nach oben in den Zyklon strömenden Gases zunimmt. Diese Faktoren verringern neben der oben

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erwähnten Verkokung das Staubsammlungsvermögen des Zyklons noch, weiter.

Wie oben erläutert, nimmt in "einem Verfahren zur Herstellung von Olefinen durch thermische Crackung von Schwerölen mittels eines Wirbelschicht-Trägers als Folge der erforderlichen hohen Temperatur und der kurzen Verweilzeit das Staubsammlungsvermögen des Zyklons mit der Zeit unvermeidlich ab. Daher wird im Vergleich zu anderen Verfahren, in denen ein ähnlicher aufgewirbelter Wärmeträger unter anderen Bedingungen verwendet wird, die Menge der Teilchen des Wärmeträgers, die durch den Reaktor entweicht, von dem Zyklon nicht wieder eingesammelt wird und in die Stufen der Verarbeitung der Reaktionsprodukte gelangt, beträchtlich groß, was zu häufigen Störungen des Betriebs führt. Als teilchenförmiger Wärmeträger kann ein teilchenförmiger Koks, Sand oder feinteilige Keramik verwendet werden. Die Teilchen des das Wirbelbett bildenden Wärmeträgers können in zwei Klassen eingeteilt werden, von denen die einen aus groben Teilchen mit einem solchen Durchmesser bestehen, daß sie von einem Zyklon leicht eingesammelt werden können, während die anderen aus feinen Teilchen mit einem solchen Durchmesser bestehen, daß sie von einem Zyklon nur schwer gesammelt werden können. Die Teilchen des Wärmeträgers, die in die Stufen der Verarbeitung der Reaktionsprodukte gelangen, bestehen hauptsächlich aus den obengenannten feinen Teilchen und einem Teil der oben erwähnten groben Teilchen mit verhältnismäßig kleinen Durchmessern. Dementsprechend sind die Teilchen des Wärmeträgers, die in dem Reaktor zurückbleiben, verhältnismäßig.groß. Außerdem werden sie durch die Ablagerung von gecracktem Koks auf den Teilchen noch größer. Die Folge davon ist, daß der Aufwirbelungszustand in dem Wirbelbett in einer nicht-tolerierbaren Weise ungleichmäßig wird und daß die Druckschwankungen in dem Reaktor groß werden. Diese Änderungen mit der Zeit erschweren den glatten Betrieb der Vorrichtung. Außerdem wird dann, wenn

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der Reaktor aus Heiz- und Reaktionssäulen besteht, durch welche aufgewirbelte Wärmeträger im Kreislauf zurückgeführt werden, auch eine glatte Zurückführung der Teilchen im Kreislauf zwischen diesen Säulen verhindert, wenn die Teilchen in dem Wirbelbett übermäßig groß werden.

Außer den obengenannten Problemen tritt in bezug auf das Materialgleichgewicht des teilchenförmigen Wärmeträgers in dem Wirbelbett auch der folgende Nachteil auf: In einem Reaktor für die thermische Crackung von Schwerölen mit dem aufgewirbelten teilchenförmigen Wärmeträger werden die Teilchen des Wärmeträgers, während^:in dem Wirbelbett durch die thermische Crackung der Schweröle Koks gebildet wird, durch das Aufprallen aufeinander und die Reibung aneinander und an den Wänden des Reaktors die Teilchen pulverisiert und die dabei erhaltenen feinen Teilchen können aus dem Reaktor in Begleitung des Stromes des Reaktionsproduktes abgeführt werden. Insbesondere dann, wenn ein teilchenförmiger Koks als Wärmeträger verwendet wird, tritt ein Verlust an Wärmeträger auf zum Teil durch die Vergasung des Kokses bei der Umsetzung mit Wasserdampf in dem Reaktor und zum Teil durch Verringerung des Staubsammlungsvermögens des an dem Ausgang des Reaktors angeordneten Zyklons. Wie bereits erörtert, nimmt das Staubsammlungsvermögen des Zyklons mit der Zeit allmählich ab. Wenn der Verlust an groben Koksteilchen durch Abnahme des Staubsammlungsvermögens des Zyklons ansteigt, übersteigt die Gesamtmenge des Koksverlustes gegebenenfalls die Menge an gebildetem Koks sogar für den Fall, daß ein Schweröl, das zur Bildung einer großen Menge Koks neigt, als Ausgangsmaterial verwendet wird, und dadurch wird es erforderlich, eine zusätzliche Menge an teilchenförmigen! Koks einzuführen, um das erforderliche Volumen des Wirbelbettes aufrechtzuerhalten.

Um diesen Umständen Rechnung zu tragen, muß eine Menge des teilchenförmigen Wärmeträgers häufig aus dem Wirbelbett

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abgezogen, pulverisiert, gesiebt und dann in das Wirbelbett zurückgeführt werden, um zu verhindern, daß die Teilchen in dem Bett übermäßig groß werden; es muß ununterbrochen frischer teilchenförmiger Träger in einer zum Ausgleich des Verlustes desselben ausreichenden Menge dem Wirbelbett zugeführt werden; um zu verhindern, daß feine und grobe Teilchen des Wärmeträgers, welche in die Stufen der Weiterverarbeitung des Reaktionsproduktes gelangt sind, sich an Teilen entlang des Weges des gecrackten Öles niederschlagen (ablagern) und dadurch Störungen beim Betrieb verursachen, müssen diese Wärmeträgerteilchen von dem gecrackten Öl abgetrennt und weiterverarbeitet werden. Es ist jedoch nicht nur außerordentlich umständlich, sondern auch wirtschaftlich sehr nachteilig, die Teilchen häufig abzuziehen, zu pulverisieren und wieder zurückzuführen und frische Teilchen zuzuführen.

Wie bereits erwähnt, weisen die bekannten Vorrichtungen im allgemeinen an dem Reaktorauslaß einen Zyklon zur Rückgewinnung der den Strom des Reaktionsproduktes begleitenden Feststoffteilchen auf. Hauptziel der Verwendung des Zyklons ist es, den Teilchenverlust zu verhindern sowie zu verhindern, daß das Reaktionsprodukt durch die Teilchen des darin suspendierten Wärmeträgers verunreinigt wird. Daher werden gemäß dem Stand der Technik die feinen Teilchen des Wärmeträgers, die in dem Zyklon nicht gesammelt (abgetrennt) worden sind, von dem Reaktionsprodukt wie nachfolgend angegeben abgetrennt: Das die nicht gesammelten feinen Teilchen des Wärmeträgers enthaltende Reaktionsprodukt wird abgeschreckt (abgekühlt) unter Bildung eines gecrackten Öles, welches die darin suspendierten Teilchen des Wärmeträgers enthält; das Öl wird in einer Vakuumdestillationskolonne fraktioniert und das dabei erhaltene, relativ hochsiedende Öl, welches die Wäraeträgerteilchen enthält, wird schließlich mittels einer Zentrifuge oder eines Filters zur Entfernung der Feststoffteilchen behandelt. Einige der das Reaktionsprodukt begleitenden

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Teilchen sind jedoch so fein, daß es schwierig ist, sie vollständig aus dem Öl zu entfernen_?und außerdem ist die Behandlung der abgetrennten Teilchen umständlich, da sie mit dem gecrackten Öl "benetzt sind.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es daher, die vorstehend erwähnten verschiedenen Probleme zu lösen, die normalerweise in einem Verfahren zur thermischen Crackung von Schwerölen mit einem aufgewirbelten teilchenförmigen Wärmeträger auftreten. Ziel der Erfindung ist es ferner, ein Verfahren zur thermischen Crackung von Schweröl anzugeben, mit dessen Hilfe es möglich ist, das Materialgleichgewicht des teilchenförmigen Wärmeträgers zu verbessern und eine vorteilhaft geringe Änderung der Teilchengrößenverteilung des teilchenförmigen Wärmeträgers mit der Zeit zu erzielen_}und das unter praktisch konstanten Bedingungen über einen längeren Zeitraum hinweg kontinuierlich durchgeführt werden kann. Ziel der Erfindung ist es ferner, ein Verfahren zur thermischen Crackung von Schwerölen anzugeben, bei dem die Verkokung auf den Innenwänden des Zyklons und seiner Leitung zur Rückführung der gesammelten Teilchen in den Reaktor ausgeschaltet oder vermindert wird und das unter !.Aufrechterhaltung eines hohen Staubsammelvermögens des Zyklons durchgeführt werden kann.

Es wurde nun gefunden, daß dann, wenn ein Verfahren zur thermischen Crackung von Schwerölen mit einem aufgewirbelten teilchenförmigen Wärmeträger unter Rückgewinnung der einen Strom des Reaktionsproduktes begleitenden Wärmeträgerteilchen mittels eines Zyklons und eines Gravitationsabscheiders, unter direkter Rückführung der in dem Zyklon zurückgewonnenen Wärmeträgerteilchen in den Reaktor und unter Rückführung der in dem Gravitätionsabscheider rückgewonnenen Wärmeträgerteilchen in den Reaktor in Form einer Suspension in einem gecrackten Öl durchgeführt wird, eine Verbesserung in bezug auf das Materialgleichgewicht des teilchenförmigen Wärmeträgers

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und in bezug auf eine vorteilhaft geringe Änderung der Teilchengrößenverteilung des teilchenförmigen Wärmeträgers mit der Zeit erzielt werden kann, so daß das Verfahren über einen längeren Zeitraum hinweg unter praktisch konstanten Bedingungen kontinuierlich durchgeführt werden kann.

Gegenstand der Erfindung ist daher ein Verfahren zur thermischen Crackung von Schwerölen mit einem Wirbelbett aus teilchenförmigen! Wärmeträger, bei dem man ein Wirbelbett aus einem teilchenförmigen Wärmeträger mittels eines Schweröles und Wasserdampf in einem Reaktor erzeugt und das Schweröl bei einer Temperatur von 700 bis 850°C thermisch crackt, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die meisten der einen Strom des Reaktionsproduktes begleitenden Wärmeträgerteilchen mittels eines Sammlers zum Sammeln der Wärmeträgerteilchen zurückgewonnen und in das Wirbelbett zurückgeführt werden, daß der Rest der Wärmeträgerteilchen, die in dem Sammler nicht zurückgewonnen werden und in die Stufen der Weiterverarbeitung des Reaktionsproduktes gelangen, sich unter der Einwirkung der Schwerkraft in einem gecrackten Schweröl absetzen gelassen werden, daß das gecrackte Schweröl in zwei Teile aufgetrennt wird, von denen der eine die verhältnismäßig groben Teilchen des Wärmeträgers in dicht darin suspendierter Form enthält, während der andere die verhältnismäßig feinen Teilchen des Wärmeträgers darin suspendiert enthält, und daß der Teil des gecrackten Schweröles, der die verhältnismäßig groben Teilchen des Wärmeträgers darin suspendiert enthält, in das Wirbelbett zurückgeführt wird.

Es wurde auch gefunden, daß bei Durchführung des Verfahrens wie vorstehend angegeben dann, wenn der Zyklon außerhalb des thermischen Crackreaktors angeordnet ist und die in dem Zyklon gesammelten Wärmeträgerteilchen an einer solchen Stelle in den Reaktor zurückgeführt werden, die unterhalb einer Stelle liegt, an der das Schweröl in den Reaktor eingeführt

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wird, die Verkokung auf den Innenwänden des Zyklons und in seiner Leitung zur Zurückführung der gesammelten Teilchen in den Reaktor vermieden oder stark vermindert wird, so daß das Verfahren über einen längeren Zeitraum hinweg durchgeführt werden kann, ohne daß dabei eine unerwünschte Verringerung des Staubsammlungsverinögens des Zyklons auftritt.

Gewünschtenfalls können die in einem gecrackten Schweröl dicht suspendierten Wärmeträgerteilchen, die verhältnismäßig grob sind, mit einem Leichtöl gewaschen und dann in das Wirbelbett zurückgeführt werden. Wenn man auf diese Weise arbeitet, können die Wärmeträgerteilchen, die mit einem gecrackten Schweröl benetzt und ziemlich klebrig sind, in Teilchen umgewandelt werden, die nicht-klebrig sind und leicht gehandhabt werden können.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:

Fig. 1 ein Fließdiagramm, welches eine Vorrichtung zur Durchführung einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erläutert, und

Fig. 2 eine vergrößerte Querschnittsansicht der Reaktorsäule 1 und des Zyklons 6 der Fig. 1.

Eine spezifische Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Fig. 1 näher erläutert. Ein thermischer Crackungsreaktor 1, in dem ein Wirbelbett (eine Wirbelschicht) aus einem teilchenförmigen Wärmeträger verwendet wird, wird bei einer Temperatur innerhalb des Bereiches von 700 bis 850⁰C gehalten. Der teilchenförmige Wärmeträger wird durch Einblasen von Wasserdampf in den Reaktor durch Düsen 2, 3, die in dem unteren Abschnitt des Reaktors vorgesehen sind, aufgewirbelt und das zu behandelnde Ausgangsöl wird durch eine Düse A- in das Wirbelbett (die Wirbelschicht)

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eingeführt. In dem Reaktor wird das Ausgangsöl (Beschickungsöl) thermisch gecrackt unter Bildung eines gecrackten Gases und eines gecrackten Öles sowie von kohlenstoffhaltigen Materialien. Fast alle kohlenstoffhaltigen Materialien oder ein größerer Anteil davon lagern sich auf den Oberflächen der Wärmeträgerteilchen, die das Wirbelbett bilden, ab. Das gecrackt e Gas und ein Dampf (Gas) des gecrackten Öles werden durch" eine Leitung 5 in. einen Zyklon 6 geleitet, wo der größte Teil der Wärmeträgerteilchen, die den Gasstrom aus dem Reaktor begleiten, von dem Strom abgetrennt und dann durch eine Leitung 8 in den,Reaktor 1 zurückgeführt wird.

Zum Teil als Folge der Verringerung des Gas-Feststoff-Trennvermögens des Zyklons 6 durch die Ablagerung der kohlenstoffhaltigen Materialien, die bei der thermischen Crackung entstehen, auf den inneren Oberflächen des Zyklons und zum Teil aus anderen Gründen einschließlich eines möglichen Rückströmens des Gases aus der Leitung 8 wird ein Teil der verhältnismäßig groben Wärmeträgerteilchen, die normalerweise in einem Zyklon gesammelt werden, zusammen mit dem gecrackten Gas durch eine Leitung 7 in eine Abschreckeinrichtung (Abkühleinrichtung) 9 ausgetragen, und dem Dampf (das Gas) des gecrackten Öles und den feinen Wärmeträgerteilchen die in dem Zyklon 6 nicht gesammelt werden können. Die Mischung wird in der Einrichtung 9 durch Einsprühen eines Öles auf eine Temperatur von 150 his 35O⁰C abgeschreckt (abgekühlt) und dann durch eine Leitung 10 in eine Destillationssäule 11 überführt, die bei Normaldruck betrieben wird.

Eine Mischung aus dem gecrackten Gas und einer Fraktion des Öles mit einem Siedepunkt unterhalb 170⁰C oder 230⁰C wird aus dem Kopf der Destillationssäule 11 in die nachfolgenden Verarbeitungsstufen überführt. Die übrige Ölfraktion, die bei höheren Temperaturen siedet, ergibt eine Flüssigkeit, die feine und grobe Wärmeträgerteilchen enthält und sie wird

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unter dem Einfluß ihres Eigengewichtes oder unter Anwendung eines geeigneten Druckunterschiedes zwischen der Säule 11 und dem Abscheider 14 durch eine Leitung 13 in einen Gravitationsabscheider 14 überführt (ohne irgendeine mechanische Einrichtung zu passieren). In dem Gravitetionsabscheider, der bei einer verhältnismäßig hohen Temperatur gehalten wird, ist der Unterschied zwischen dem spezifischen Gewicht des Öles und des festen Wärmeträgers beträchtlich und die Viskosität des Öles ist niedrig. Daher setzen sich dann, wenn der Abscheider mit einer niedrigen Strömungsgeschwindigkeit oder einer langen Verweilzeit betrieben wird, die groben Wärmeträgerteilchen leicht unten ab und sammeln sich am Boden des Abscheiders 14, wodurch ein öl, das 5 "bis 40 Gew.% darin suspendierte grobe Wärmeträgerteilchen enthält, und ein öl, das nur feine Värmeträgerteilchen enthält, voneinander getrennt werden können. Ge\iünschtenfalls kann die Destillationssäule so aufgebaut sein, daß der Bodenabschnitt der Säule als Gravitationsabscheider dienen kann. Die in dem gecrackten Öl suspendierten groben Wärmeträgerteilchen werden im unteren Abschnitt (am Boden) aus dem Gravitationsabscheider abgezogen und durch eine Leitung 18 und eine Düse 19 in den Reaktor 1 im Kreislauf zurückgeführt, in dem sie als Teilchen zur Herstellung des Wirbelbettes wiederverwendet werden. Dadurch kann der Verlust an groben Teilchen ausgeschaltet werden und die Änderung der Teilchengrößenverteilung in dem Wirbelbett mit der Zeit kann gering gemacht werden. Das Öl, von dem die groben Wärmeträgerteilchen abgetrennt worden sind, wird durch eine Rohrleitung 15 aus dem Abscheider 14 abgezogen. Die Hauptmenge des Öles, das in die Abschreckeinrichtung 9 Ie rlreisiauf zurückgeführt wird, wird durch eine Rohrleitung 16 in einen Väraeaustauscher 17 überführt, in dem das öl abgekühlt und dann durch eine Rohrleitung 21 in die Abschreckeinrichtung zurückgeführt wird. Da das Öl frei von groben Wärmeträgerteilchen ist, werden die Ölsprühdüse in der Abschreckeinrichtung, der Wärmeaustauscher, die Strömungs-

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kontrolleinrichtung (der Stromsteuerungswert), die Pumpe für die Regulierung der Strömungsgeschwindigkeit des Öles und eine Strömungsmeßeinrichtung nicht durch die Ablagerung von groben Teilchen verstopft. Der Rest des Öles wird durch eine Rohrleitung 20 in die nachfolgenden Verarbeitungsstufen eingeleitet.

Die für die thermische Crackung des Schweröles erforderliche Wärme wird einem teilchenförmigen Wärmeträger zugeführt, der in einer Heizsäule 22 in einem aufgewirbelten Zustand gehalten wird. Der aufgewirbelte Wärmeträger wird durch die Heizsäule 22 und die Reaktionssäule 1 durch Leitungen 23 zum Transport der Wärmeträgerteilchen im Kreislauf geführt. Das Erhitzen kann in der Weise bewirkt werden, daß man einen geeigneten Brennstoff, wie z. B. kohlenstoffhaltige Materialien, Dieselöl (Heizöl) oder Treibgas,in der Erhitzungssäule 22 verbrennt. Das Abgas wird durch eine Leitung 24- aus der Erhitzungssäule abgezogen.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es selbst dann, wenn durch Herabsetzung des Wirkungsgrades merkliche Mengen der Wärmeträgerteilchen von dem an dem Auslaß der Reaktionssäule angeordneten Zyklon nicht gesammelt werden und in die Stufen der Weiterverarbeitung des Reaktionsproduktes gelangen, nicht erforderlich, die Wärmeträgerteilchen vollständig von dem als Nebenprodukt gebildeten gecrackten Öl abzutrennen. Es ist dementsprechend in dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich, zur Abtrennung der groben Wärmeträgerteilchen den einfachsten und zuverlässigsten Gravitationsabscheider zu verwenden. Außerdem sind andere Abtrenneinrichtungen, wie z. B. eine Zentrifuge und Filter, zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht erforderlich und deshalb ist das erfindungsgemäße Verfahren vollständig frei von mechanischen Störungen, die in solchen Einrichtungen auftreten.

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In dem Gravitationsabscheider können die groben Wärmeträgerteilchen leicht veranlaßt werden, sich in dem gecrackten öl abzusetzen, sofern sie eine Teilchengröße von mindestens 0,15 mm haben, indem man das gecrackte Öl, welches solche Teilchen darin suspendiert enthält, kontinuierlich in den aus einem Gefäß bestehenden Gravitationsabscheider einführt, wobei man die Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit in das Gefäß auf einen Wert einstellt, der wesentlich niedriger ist als die Endströmungsgeschwindigkeit der Teilchen. Das Absitzen der Teilchen kann dadurch erleichtert werden, daß man die Viskosität des Öles herabsetzt oder die Temperatur des Öles erhöht. Die groben Wärmeträgerteilchen, die sich in dem Gravitätionsabseheider abgesetzt haben, können an dem Boden des Abscheiders in Form einer dichten Suspension in dem gecrackten öl abgezogen werden. Durch Zurückführen der Suspension im Kreislauf können alle groben Wärmeträgerteilchen, die aus dem Wirbelbett stammen, in den Reaktor zurückgeführt werden, wodurch ein minimaler Verlust an Wärmeträgerteilchen gewährleistet sowie verhindert wird, daß grobe Teilchen mit verhältnismäßig geringen Durchmessern selektiv verlorengehen. Dadurch können die Änderung der durchschnittlichen Größe und Größenverteilung der Wärmeträgerteilchen mit der Zeit, die für die richtige Aufwirbelung (Fluidisierung), die thermische Crackung und die extrem langsame Zurückführung der Teilchen im Kreislauf ungeeignet sind, sowie die Häufigkeit der Verfahrensmaßnahmen, wie des Abziehens, des Pulverisierens und der Rückführung des teilchenförmigen Wärmeträgers, die für die Regulierung der Teilchengröße erforderlich sind, vermindert werden, wodurch die Wirtschaftlichkeit und Zuverlässigkeit der Vorrichtung wesentlich verbessert werden können_}und dadurch ist es möglich, das erfindungsgemäße Verfahren über einen längeren Zeitraum hinweg kontinuierlich durchzuführen. Außerdem treten bei dem erfindungsgemäßen Verfahren nicht die verschiedenen Probleme in bezug auf erfolgreiche Behandlungen einer solchen Suspension, die im allgemeinen extrem schwierig

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zu lösen sind, auf, da ein geschlossener Kreislauf der gecrackten Ölaufschlämmung, welche die groben Wärmeträgerteilchen enthält, für die Suspension in dem erfindungsgemäßen Verfahren gebildet werden kann.

Wie bereits angegeben, kann die Abtrennung der groben Wärmeträgerteilchen unter der Einwirkung der Schwerkraft in der bei Atmosphärendruck betriebenen Destillationssäule an ihrem Boden durchgeführt werden, ohne daß ein Trenngefäß verwendet wird. Bei dieser Ausführungsform brauchen Maßnahmen (wie z. B. die Verwendung einer speziellen Pumpe), um der Ablagerung der groben Wärmeträgerteilchen entlang des Weges des Öles entgegenzuwirken, nur in bezug auf das System für die Zurückführung des Öles, welches die groben Teilchen darin dicht suspendiert enthält, in den Reaktor in Betracht gezogen zu werden. In keinem anderen Abschnitt der Vorrichtung ist eine Gegenmaßnahme gegen die Ablagerung von groben Wärmeträgerteilchen erforderlich.

In der bekannten Vorrichtung sind eine Eeaktionssäule und ein Zyklon so angeordnet, daß eine Leitung zur Rückführung eines in dem Zyklon gesammelten teilchenförmigen Wärmeträgers in die Reaktionssäule an einer Stelle in die Reaktionssäule mündet, die oberhalb der Stelle liegt, an der die Schwerölbeschickung in die Reaktionssäule eingeführt wird. Bei einer solchen Anordnung kann ein Druck ausgleich zwischen dem Zyklon und dem unteren Abschnitt der Teilchenzurückführungsleitung sowie zwischen dem unteren Abschnitt der Teilchenzurückführungsleitung und der Reaktionssäule dadurch erzielt werden, daß man einen Teil des gecrackten Gases nach oben durch die Leitung bläst. Durch kontinuierliches Blasen in Aufwärtsrichtung des gecrackten Gases wird unvermeidlich die Ansammlung von Verkokungsmaterialien auf den inneren Oberflächen des Zyklons und der Le-itung gefördert, wodurch das Teilchenzurückführungsvermögen der Leitung vermindert wird durch

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Verengung des Weges innerhalb der Leitung und wodurch auch der Leitungssammlungswirkungsgrad des Zyklons vermindert wird. Es wurde nun gefunden, daß diese Nachteile auf einfache und wirksame Weise dadurch vermieden werden können, daß man die Reaktionssäule und den Zyklon in der Weise anordnet, daß das obere Ende einer Einmündung der Teilchenzurückführungsleitung in die Reaktionssäule in einer Höhe angeordnet wird, die unterhalb des unteren Endes einer Einmündung für die Einführung der Schwerölbeschickung in die Reaktionssäule liegt, wobei der vertikale Abstand so groß ist, daß er dem Durchmesser der Einmündung der Leitung in die Reaktionssäule entspricht oder größer ist. Die Wärmeträgerteilchen, die durch die Teilchenzurückführungsleitung in die Reaktionssäule zurückgeführt worden sind, tragen zur Regulierung der Teilchengrößenverteilung in der Reaktionssäule bei, sie werden mit den größeren Teilchen in der Säule gemischt und durch den Aufwirbelungsstrom in Aufwärtsrichtung transportiert und bei der thermischen Crackung des Beschickungsöles verwendet.

In der Fig. 2 wird in einer Reaktionssäule 1 ein teilchenförmiger Wärmeträger mittels eines Aufwirbelungsgases (Fluidisierungsgases) 2, das durch an dem Boden und in dem unteren Abschnitt der Seitenwände der Reaktionssäule vorgesehene Düsen in die Säule eingeblasen wird, aufgewirbelt (fluidisiert). Der teilchenförmige Wärmeträger wird in einer (nicht dargestellten) Erhitzungssäule erhitzt, durch eine Leitung 23 in die Reaktionssäule 1 überführt, der er die erforderliche Reaktionswärme zuführt und in der er die erforderliche Reaktionstemperatur aufrechterhält. Eine Schwerölbeschickung, die thermisch gecrackt werden soll, wird durch eine Öffnung 4- für die Einführung in das in der Reaktionssäule aufrechterhaltene Wirbelbett eingeführt (eingeblasen). Das Schweröl wird dann thermisch gecrackt, wobei ein Teil desselben in kohlenstoffhaltige Materialien umgewandelt wird, die sich auf dem teilchenförmigen Wärmeträger ablagern können, während der übrige

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Teil in ein gecracktes Gas umgewandelt wird (wobei der größte Teil der gecrackten Produkte bei der Reaktionstemperatur gasförmig ist). Es sei darauf hingewiesen, daß das gasförmige Material, das in dem oberen Abschnitt der Reaktionssäule oberhalb der Stelle, an der das Schweröl eingeführt wird, vorhanden ist, aus dem Aufwirbelungsgas und dem gecrackten Gas besteht, während das gasförmige Material, das in dem unteren Abschnitt der Reaktionssäule unterhalb der Stelle, an der das Schweröl eingeführt wird, vorhanden ist, nur aus dem Aufwirbelungsgas (Fluidisierungsgas) besteht. Gekühlte Wärmeträgerteilchen, auf denen kohlenstoffhaltige Materialien abgelagert worden sind, werden durch eine Leitung 2J' in die Erhitzungssäule eingeführt. Wenn das gasförmige Material die Oberfläche 29 des Wirbelbettes verläßt, ist es von einer Menge der teilchenförmigen Wärmeträger begleitet und dies ist zum Teil darauf zurückzuführen, daß in dem Wirbelbett Blasen gebildet werden, die durch das Bett aufsteigen und an der Oberfläche des Bettes verschwinden, wodurch die verschwindenden Blasen den Teilchen eine gewisse Energie verleihen, und zum Teil darauf, daß Teilchen mit einem geringeren Durchmesser in dem Wirbelbett gebildet werden durch das mögliche Aufprallen und Reiben der größeren Teilchen aneinander oder an den Innenwänden der Reaktionssäule, so daß auch Teilchen mit einer geringeren Größe den das Wirbelbett verlassenden Strom aus dem gasförmigen Material begleiten können. Ein Teil der Wärmeträgerteilchen geht über den Raum 30 oberhalb des Wirbelbettes nicht hinaus und kann zu dem Bett zurückkehren, während der übrige Teil durch das ihn begleitende Gas aus der Reaktionssäule abgezogen werden kann.

Das die Wärmeträgerteilchen begleitende Gas wird dann durch eine Leitung 3 in einen Zyklon-Staubsammler 6 eingeführt. Das Gas, von dem die Teilchen im wesentlichen abgetrennt worden sind, wird dann durch eine Leitung 7 abgezogen und gelangt in die nachfolgenden Stufen, in denen es auf die vorstehend

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unter Bezugnahme auf die Fig. 1 beschriebene Weise verarbeitet (weiterbehandelt) wird. Die in dem Zyklon 6 gesammelten Wärmeträgerteilchen werden aus dem Boden 25 des Zyklons durch eine Teilchenzurückführungsleitung 26 mit einer unteren öffnung 28, die in das Wirbelbett in dem unteren Abschnitt der Reaktionssäule mündet, zurückgeführt. Der Hauptteil der Teilchenzurückführungsleitung 26 liegt außerhalb der Reaktionssäule und steht an einer Verbindungsstelle 27 unterhalb der Stelle, an der das untere Ende der Ölbeschickungsöffnung 4-angeordnet ist, mit der Säule in Verbindung. Die Öffnung 28 kann mit der Verbindung 27 identisch sein oder sie kann, wie durch gestrichelte Linien dargestellt, in das Wirbelbett hineinragen. Gewünschtenfalls kann das untere Ende der in das Wirbelbett hineinragenden Leitung so gestaltet sein, daß es nach oben gebogen ist. Die Teilchenzurückführungsleitung 26 muß so angeordnet sein, daß das obere Ende ihrer Öffnung 28 an einer Stelle angeordnet ist, die unterhalb des unteren Endes der Ölzuführungsöffnung 4- in einem vertikalen Abstand liegt, der gleich dem Durchmesser der öffnung 28 oder größer ist. Obgleich das gecrackte Gas in dem oberen Abschnitt der Reaktionssäule oberhalb der ölzuführungsöffnung 4- gebildet wird und im allgemeinen in Aufwärtsrichtung str'ömt, kann jedoch auch ein kleinerer Teil des gecrackten Gases als Folge des Diffusionsphänomens sich in Abwärtsrichtung bewegen. Wenn man die Öffnung 28 auf die vorstehend beschriebene Weise anordnet, kann die Möglichkeit des Vorhandenseins des gecrackten Gases in der Nähe der öffnung 28 praktisch vernachlässigt werden. Die unterste Höhe, in der die Öffnung 28 angeordnet sein kann, ist nicht kritisch. Die Anordnung der Öffnung 28 in einer übermäßig geringen Höhe ist jedoch nicht vorteilhaft, weil dann eine lange Leitung 26 erforderlich ist.

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- 18 Beispiel 1

a) Vergleichsversuch

Es wurde die in Fig. 1 dargestellte "Vorrichtung verwendet, jedoch wurde in diesem Vergleichsversuch der Gravitations-Abscheider nicht "betätigt. Ein Rückstandsöl mit einer Penetration von 80 bis 100, das durch Destillation von Rohöl aus Mittelasien unter vermindertem Druck erhalten wurde, wurde mit einer Geschwindigkeit von I50 kg/Std. in den Reaktor eingeführt. Der verwendete Reaktor war allgemein zylindrisch und hatte einen Innendurchmesser von 600 mm. Das Öl wurde bei einer Temperatur von 750° C gecrackt. Es wurde Aufwirbelungswasserdampf (Eluidisierungswasserdampf) in einer Menge von 380 kg/Std. verwendet.

Bei der thermischen Crackung des Öls in dem Reaktor erhielt man 65 Nm (Standard-m ) /Std. gecracktes Gas, 75 kg/Std. gecracktes Öl und 17 kg/Std. Koks. Der Koksverlust durch die Wassergasreaktion und der Verlust durch die Pulverisierung des teilchenförmigen Kokses betrug 13 kg/Std. bzw. 3 kg/Std. Die Koksmaterialdifferenz in der Anfangsstufe betrug somit wiederum 1 kg/Std. Koks und deshalb mußte eine zusätzliche Menge Koks von außen zugeführt werden. Dies zeigt, daß der Verlust an groben Koksteilchen aus dem Zyklon gering war. In der Anfangsstufe des Betriebs betrug der harmonische Durchschnitt des Durchmessers der Koksteilchen 0,5 mm und 80 Gew.-% des Gesamtgewichtes des teilchenförmigen Kokses bestanden aus Teilchen Kit einen Durchmesser von nicht mehr als 0,8 mm. Diese Teilchengrc-'ienbedinirungen in der Am'angsstufe stellten die gevränsohte gist te Auf-,vir be lung (Pluidisierung) , thermische Crackung und Rückführung der Teilchen im Kreislauf sicher. Bei fortgesetztem Betrieb nahm jedoch das Staubsammlungsvermögen des Zyklons allmählich ab und nach 300-3tündigem kontinuierlichen Betrieb erreichte die Menge des Gesamtverlustes an Koks 21 kg/Std. (einschließlich des Verlustes an groben

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Teilchen aus dem Zyklon von 5 kg/Std.), so daß die Koksbildungsgeschwindigkeit um 4· kg/Std. überschritten wurde und es somit erforderlich war, von außen frischen teilchenförmigen Koks dem System zuzuführen, um das erforderliche Volumen des Wirbelbettes (der Wirbelschicht) aufrechtzuerhalten. Zu diesem Zeitpunkt betrug die durchschnittliche Größe der Koksteilchen in dem Wirbelbett 1,1 mm und Teilchen mit einem Durchmesser von nicht mehr als 0,8 mm machten weniger als 10 Gew.-% des Gesamtgewichtes des teilchenförmigen Kokses aus. Diese Teilchengrößenbedingungen beeinflußten den Betrieb der Vorrichtung stark in nachteiliger Weise und ergaben beispielsweise schlechte Ergebnisse in bezug auf die Rückführung der T_eilchen im Kreislauf und in bezug auf die Aufwirbelung der Teilchen, so daß es erforderlich war, häufig Verfahrensmaßnahmen zur Regulierung der durchschnittlichen Größe der Teilchen sowie der Größenverteilung der Teilchen in dem Bett durchzuführen.

b) Erfindungsgemäßer Versuch

Das in dem Vergleichsversuch beschriebene Verfahren wurde wiederholt, wobei diesmal jedoch der Gravitationsabscheider eingesetzt wurde, um das die groben Koksteilchen enthaltende gecrackte Öl im Kreislauf in de η Reaktor zurückzuführen. Der Gravitationsabscheider wurde unter den nachfolgend angegebenen Bedingungen betrieben:

üezrperatur in ien Abscheider ;160°C

lineare Geschwindigkeit der Flüssigkeit in dem Abscheider :

5 χ 10^ m/Sekunde

Endgeschwindigkeit eines teilchenförmigen Kokses mit einem Durebnesser von 0,1? zzn\8 χ 10 ^ η/Sek.

Inrienaurchmesser des Abscheiders: 600 mm Höhe des Abscheiders:1 500 mm

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Das Verfahren wurde durchgeführt unter gleichzeitiger Rückführung des die groben Koksteilchen enthaltenden gecrackten Öls in den Reaktor von Beginn des Betriebs an. Selbst nach 4-00-stündigem kontinuierlichem Betrieb war überhaupt keine Ergänzung durch irgendeine zusätzliche Menge an Koks in dem Reaktor erforderlich. Nach diesem Zeitraum betrug der durchschnittliche Durchmesser der Koksteilchen in dem Wirbelbett weniger als 0,6 mm und deshalb war keine Verfahrensstufe zur Regulierung der Teilchengrößenverteilung erforderlich.

Am Ende des 400-stündigem kontinuierlichen Betriebs betrug die Rückführungsgeschwindigkeit des grobe Koksteilchen enthaltenden Öls 60 kg/Std. einschließlich 5 kg/Std. grobe Koksteilchen uni 4 kg/Std. feine Koksteilchen. Zum Transport der Suspension wurde eine Dosierpumpe verwendet, die so aufgebaut war, daß sie durch das Vorhandensein der groben Koksteilchen nicht gestört wurdejUnd die Ablagerung der groben Teilchen in den Leitungen wurde durch Anwendung einer linearen Geschwindigkeit der Flüssigkeit durch die Leitungen von 0,1 m/Sek. oder mehr verniielen. In bezug auf die Krümmungs- und Verzweigungsteile der Rohrleitungen wurde eine spezielle Maßnahme ergriffen.

Fach 400-stündigem kontinuierlichem Betrieb lagen die in der folgenden Tabelle angegebenen Teilchengrößenverteilungen des teilchenförmigen Kokses in dem Wirbelbett, des in dem Zyklon gesammelten teilchenförmigen Kokses"und des in dem gecrackten Öl suspendierten teilchenförmigen Kokses vor.

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- 21 Teilchengrößenverteilung der Koksteilchen

Durchmesser der in dem Reaktor in in der Suspension in dem Zyklon Teilchen in mm Gew.~% in Gew.-% gesammelt in Gew.-%

2,6 10,0

15,9 54,5 37,1 33,4

44,4 2,1

>1,00	16,1
0,50 - i,oo	58,3
0,15 - 0,50	24,6
< 0,15	1,0
Beispiel 2

In diesem Beispiel wurde die in Fig.. 2 dargestellte Vorrichtung verwendet. Der Innendurchmesser der verwendeten Reaktionssäule betrug in dem Teil, in dem der Hohlraum oberhalb des V/irbelbettes vorgesehen war, 600 mm und die Teilchenrückführungsleitung hatte einen Innendurchmesser von 133 mm. Die Teilchenrückführungsleitung stand an einer Stelle unterhalb der Stelle, an der die ülzuführungsöffnung vorgesehen war, mit der Reaktionssäule in Verbindung. Das obere Ende der Öffnung der Leitung war von dem unteren Ende der Ölzuführungsöffnung durch einen vertikalen Abstand von 200 mm getrennt. Das Verfahren wurde gestartet unter Verwendung eines teilchenförmigen Kokses mit einem durchschnittlichen Durchmesser von 0,8 mm und unter Verwendung von Wasserdampf als Aufwirbelungsgas (Fluidisierungsgas). Die Oberfläche des gebildeten Wirbelbettes erreichte eine Höhe von 1450 mm oberhalb der Mittellinie der Ölzuführungsöffnung.

Mit einer Geschwindigkeit von I50 kg/Std. v/urde ein Rückstandsöl mit einer Penetration von 80 bis 100, das durch Destillation eines Rohöls aus Mittelasien unter vermindertem Druck hergestellt worden war, in die Reaktionssäule eingeführt. Zur Erzielung einer besseren Verteilung des Öls in der Reaktionssäule wurde es mit Wasserdampf zerstäubt (versprüht). Die verwendete Gesamtmenge an Aufv/irbelungswasserdanpf und Zerstäubungswasser dampf (Versprühungswasserdampf) betrug 380 kg/Std.,

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wobei am Kopf der Säule ein Reaktionsdruck von 0,1 kg/cm G- angewendet wurde, und die Reaktionstemperatur des über einen Zeitraum von 410 Stunden durchgeführten kontinuierlichen Betriebs betrug 75O°C.

Im allgemeinen variiert das Staubsammlungsvermögen oder die Wirksamkeit eines gegebenen Zyklons in Abhängigkeit von der Teilchengröße des zu sammelnden Feststoffstaubes. Je größer die Staubteilchen sind, um so höher ist das Sammlungsvermögen des Zyklons. Dementsprechend kann das S^₇ aub Sammlungsvermögen des Zyklons abgeschätzt v/erden durch Bestimmung seines Sammlungsvermögens, d.h. der Menge an nicht-gesammelten Teilchen, gemessen für einen Staub mit einem bestimmten,relativ großen Durchmesser (z.B. einer Größe von mindestens 0,15

In diesem Beispiel wurden die Werte der Menge der nicht-gesammelten Teilchen mit einem Durchmesser von mindestens 0,15 mm ermittelt. Die dabei erhaltenen Daten zeigten, daß diese Menge mit der Zeit zunahm. Die Werte in der Anfangsstufe des Betriebs und am Ende des Betriebs betrugen 1,0 kg/Std. bzw. 3,0 kg/Std. Aus diesen Werten konnte die Geschwindigkeit der durchschnittlichen Zunahme der Menge der nicht-gesammelten groben Teilchen errechnet werden -zu 2,0:410 = 0,009 kg/Std.

Nach 4-10-stündigem Betrieb wurden der Zyklon und die Teilchenrückführungsleitung von der Vorrichtung getrennt und untersucht. Im Innern der Teilchenrückführungsleitung wurde keine Ablagerung von irgendwelchem kohlenstoffhaltigem Material beobachtet In dem Zyklon v/ar Z7/ar in dem unteren Abschnitt (von dem Boieü eis zu etvra "/5 der H'ihe) ebenfalls keine Ablagerung von kchlensroffhalrlfren Material zu sehen, in dem oberen Abschnitt desselben war jedoch die innere Oberfläche durch angesammelte kohlenstoffhaltige Materialien in einer Dicke von etwa 3 mm gleichmäßig bedeckt.

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Zum Vergleich wurde das vorstehend "beschriebene Verfahren wiederholt unter Verwendung einer Vorrichtung, die im wesentlichen der oben verwendeten Vorrichtung mit Ausnahme der Anordnung der Teilchenrückführungsleitung ähnelte. In der verwendeten Vorrichtung war die Teilchenrückführungsleitung so angeordnet, daß sie durch den Hohlraum geführt wurde, der oberhalb des Wirbelbettes in der Reaktionssäule vorhanden war, und sie wurde in das Bett eingeführt, wie in der Fig. 2 durch gestrichelte Linien dargestellt. Die Öffnung (Mündung) der Teilchenrückführungsleitung war 5OO mm unterhalb der Oberfläche des Wirbelbettes angeordnet. Unter Anwendung der gleichen Reaktionsbedingungen wie in dem vorstehend beschriebenen Versuch wurde die Vorrichtung für eine Dauer von 403 Stunden betrieben. Die Menge der nicht-gesammelten groben Teilchen mit einem Durchmesser von mindestens 0,15 nun. stieg mit Ablauf der Zeit von einem Anfangswert von 2,0 kg/Std. bis auf einen Endv/ert von 8,0 kg/Std. Aus diesen Werten kann die Geschwindigkeit der durchschnittlichen Zunahme der Menge der nicht-gesammelten Teilchen errechnet werden zu 6,0:403 = 0,0149 kg/Std., die etwa 3 mal so hoch war in dem vorstehend beschriebenen Versuch. Dies zeigt, daß eine nicht tolerierbare Abnahme des Staubsammlungsvermögens des Zyklons aufgetreten war durch die auf den inneren Oberflächen des Zyklons und seiner Staubrückführungsleitung aufgetretene begünstigte Verkokung. Die Untersuchung des abgetrennten Zyklons und der Leitung zeigte nämlich, daß sich auf der äußeren Oberfläche des Abschnittes der Teilchenrückführungsleitung, die in der Reaktionssäule angeordnet war, kohlenstoffhaltige Materialien abgelagert hatten unter Bildung einer angesammelten Schicht von etwa 10 mm Dicke, die abgezogen werden konnte. Im Innern des Hauptabschnittes der Teilchenrückführungsleitung hatten sich kohlenstoffhaltige Materialien in einer Dicke von etwa 2 bis 5 b™· abgelagert. Außerdem wurden im Innern des Zyklons für die gesamten Oberflächen Erhebungen (VorSprünge) beobachtet, die aus angesammelten kohlenstoffhaltigen Materialien bestanden und sich im Innern über eine Länge von etwa 50 bis etwa 80 cm erstreckten.

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Claims

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Patentansprüche

j1 / Verfahren zum thermischen Cracken von Schwerölen mit einem Wirbelbett aus einem teilchenförmigen War me träger, bei dem man mittels Schweröl und Y/asserdampf in einem Reaktor ein Wirbelbett (eine Wirbelschicht) eines teilchenförmigen Wärmeträgers erzeugt und das Schweröl bei einer Temperatur von 700 bis 850⁰C thermisch crackt, dadurch gekennzeichnet, daß der größte Teil der den Strom des Reaktionsproduktes begleitenden Wärmeträgerteilchen in einem Sammler zum Sammeln der Wärmeträgerteilchen gesammelt und in das Wirbelbett zurückgeführt wird, daß der Rest der Wärmeträgerteilchen, die in dem Sammler nicht zurückgewonnen werden und in die Stufen der Weiterverarbeitung des Reaktionsproduktes gelangen, in einem gecrackten Schweröl sich unter dem Einfluß der Schwerkraft absetzen gelassen v/erden, daß das gecrackte Schweröl in zwei Teile getrennt wird, von denen der eine die verhältnismäßig groben Wärmeträgerteilchen in darin dicht suspendierter Form enthält und der andere die verhältnismäßig feinen Wärmeträgerteilchen darin suspendiert enthält, und daß der Teil des gecrackten Schweröls, der die verhältnismäßig groben Wärmeträgerteilchen in darin suspendierter Form enthält, in das Wirbelbett zurückgeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in einem gecrackten Schweröl dicht suspendierten Wärmeträgerteilchen mit einem Leichtöl gewaschen und dann in das Wirbelbett zurückgeführt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sammler zum Sammeln der Wärmeträgerteilchen außerhalb des Reaktors angeordnet ist und daß die in dem Sammler gesammelten Wärmeträgerteilchen an einer Stelle in den Reaktor zurückgeführt werden, die unterhalb einer Stelle liegt, an der

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das Schweröl dem Reaktor zugeführt wird.
4-, Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als teilchenförmiger Wärmeträger Teilchenförmiger Koks verwendet wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4-, dadurch gekennzeichnet, daß als Gammler zum Sammeln der Wärmeträgerteilchen ein Zyklon verwendet wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5i dadurch gekennzeichnet, daß man einen Reaktor verwendet, der Erhitzungsund Eeaktionssäulen aufweist, durch welche der aufgewirbelte (fluidisierte) teilchenförmige Wärmeträger im Kreislauf geführt wird.
7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch einen thermischen Crakkungsreaktor (1) mit Düsen (2, 3) zum Einblasen von Wasserdampf zur Erzeugung eines Wirbelbettes aus einem teilchenförmigen Wärmeträger innerhalb des Reaktors (l) und einer Düse (4) zum Einführen des zu crackenden Schweröls, einen Zyklon (6) zur Erzielung einer Gas-Feststoff-Trennung, eine Abschreckeinrichtung (9), eine Destillationssäule (11) zum Trennen der gekrackten Schwerölfraktionen, einen Gravitationsabscheider (14) zur Abtrennung der mitgerissenen Wärmeträgerteilchen, wobei die in dem Zyklon (6) und in dem Gravitationsabscheider (14) abgetrennten Wärmeträgerteilchen durch die Leitung (8) bzw. (18) in den Reaktor (l) zurückgeführt werden.

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8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Samraeleinrichtungen (6, 14) zum Sammeln der mitgerissenen Wärmeträgerteilchen außerhalb des Reaktors (1) angeordnet sind und daß die Leitungen (8, 18) der Samme!einrichtungen (6,14) zur Rückführung der darin gesammelten Wärmeträgerteilchen an einer Stelle in den Reaktor (l) münden, die unterhalb der Stelle liegt, an der das Schweröl in den Reaktor (1) eingeführt wird.

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