DE1019278B - Vorrichtung zum Destillieren eines Stoffgemisches - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Destillieren eines Stoffgemisches, die mindestens aus einer Wirbelkammer mit einer tangentialen Zufuhr für das zu destillierende Gemisch und, unterhalb der Wirbelkammer und mit ihr in Verbindung stehend, einem Abstreifet besteht, der mit einem oder mehreren Böden, mit Vorrichtungen zum Erzeugen oder zum Einleiten von Abstreifgas und mit einer Ausflußleitung für Flüssigkeiten versehen ist.

Bekanntlich verwendet man eine Vorrichtung dieser Art zum Destillieren von Mineralöl oder Ölfraktionen, beispielsweise zum Schnellverdampfen eines Rückstandöls, z. B. von getopptem Rohöl. Wenn man die bekannte Vorrichtung verwendet, leitet man das Ausgangsgemisch in die Wirbelkammer über den tangentialen Zulauf ein. Wenn das Ziel eine Schnelldestillation ist, kann man das Ausgangsgemisch in flüssiger Form einführen. Ein Teil des Gemisches wird durch die Ausdehnung in der Wirbelkammer verdampft. Im allgemeinen jedoch ist das Ausgangsgemisch teilweise flüssig und teilweise dampfförmig.

In der Wirbelkammer werden die Dämpfe von der Flüssigkeit durch Zentrifugalkraft getrennt. Die Flüssigkeit fließt zu dem unterhalb der Wirbelkammer gelegenen Abstreifer.

In diesem Abstreifer werden flüssige Bestandteile mittels eines Abstreifgases (Dampf) und/oder mittels Wiederverdampfung verdampft. Die Gase und Dämpfe steigen nach oben und treten in die Wirbelkammer ein, die sie durch den oben befindlichen Überlauf, gemeinsam mit allen dort gebildeten Dämpfen, verlassen. Die Dämpfe aus der Wirbelkammer kann man in bekannter Weise weiterbehandeln, beispielsweise in einer katalytischen Crackvorrichtung oder in einer Rektifizierkolonne. Die Rückstandsflüssigkeit wird von dem Boden der Abstreifvorrichtung abgeleitet.

Es wurde nun festgestellt, daß bei Verwendung der bekannten beschriebenen Vorrichtung die Gase und Dämpfe, welche die Wirbelkammer oben verlassen, eine beträchtliche Menge Flüssigkeit enthalten, die tatsächlich am Boden der Abstreifvorrichtung hätte abgetrennt werden sollen. Die mitgerissene Flüssigkeit vermindert die Trennschärfe der Destillation. Wenn die Dämpfe im Fall einer Destillation von Mineralöl die Zufuhr einer katalytischen Crackvorrichtung darstellen, dann hat dies eine abträgliche Wirkung auf das Crackverfahren. Das Mitreißen von Flüssigkeit findet insbesondere statt, wenn die Vorrichtung bei stark vermindertem Druck betrieben wird, wie dies im allgemeinen bei der Schnellverdampfung der Fall ist, so daß große Gasvolumina auftreten.

Weiterhin wird bei der bekannten Vorrichtung der freie Fluß der Flüssigkeit von der Wirbelkammer Vorrichtung zum Destillieren
eines Stoffgemisches

Anmelder:

N. V. De Bataafsche Petroleum
Maatschappij, Den Haag

Vertreter: Dr.-Ing. P. Wuesthoff, Dipl.-Ing. G. Puls

und Dipl.-Chem. Dr. rer. nat. E. Frhr. v. Pechmann,

Patentanwälte, München 9, Schweigerstr. 2

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 24. Juni 1S55

Harry Dean Evans und Richard Roberts Hughes,

Emeryville, Calif. (V. St. Α.),
sind als Erfinder genannt worden

zum Abstreifer durch die aufsteigenden Gase und Dämpfe behindert. Erfindungsgemäß verbessert man die bekannte Vorrichtung, wodurch man die obenerwähnten Nachteile in weitgehendem Maß beseitigen kann.

Erfindungsgemäß sieht man zwischen der Wirbelkammer und dem Abstreifer eine Trennplatte vor, die eine in der Mitte gelegene, mit einem Steigrohr, das in die Wirbelkammer hineinragt, verbundene Öffnung aufweist, während der ringförmige Raum außerhalb des Steigrohres mit dem Abstreifer über mindestens eine nach unten führende Leitung verbunden ist, die oberhalb des obersten Abstreifbodens mündet. Die Trennplatte gemäß der Erfindung verhindert, daß in der Wirbelkammer vorliegende Flüssigkeit und Flüssigkeit, die von der Wirbelkammer zum Abstreifer fließt, nach oben gewirbelt und durch die aufsteigenden Dämpfe oder Gase mitgerissen und infolgedessen gezwungen wird, die Wirbelkammer durch den Überlauf zu verlassen. Da der aus der Wirbelkammer absteigende Flüssigkeitsstrom und der aus dem Abstreifer aufsteigende Dampf- und Gasstrom nun räumlich voneinander getrennt sind, ist eine freie und schnelle Ableitung der Flüssigkeit in Richtung des Abstreifers sichergestellt.

Wenn die nach unten führende (n) Leitung (en) nicht über die Oberfläche der Trennplatte hinaus-

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ragt bzw. hinausragen, wird die Flüssigkeit nicht in wesentlichem Maße auf dieser Platte zurückgehalten, so daß die Wirbelgase in der Wirbelkammer ebenfalls nicht in der Lage sind, schon abgetrennte Flüssigkeit wieder mitzureißen. Die Gefahr einer Koksbildung auf der Platte wird hierdurch weitgehend vermindert.

Der Durchmesser der in der Mitte des Trennbodens gelegenen Öffnung liegt vorzugsweise zwischen 0,4 und 0,7 vom Durchmesser des Abstreifers.

Gegebenenfalls kann man die Vorrichtung unter Vakuum stellen, und zwar durch eine oder mehrere Absaugstellen, wobei der Druck in der Wirbelkammer V beispielsweise 30 bis 60 mm Hg beträgt.

Die Rektifizierkolonne ist mit einer Leitung30 zum Einführen der Rückflußflüssigkeit versehen, die man beispielsweise aus der Leitung 28 über eine nicht gezeigte Verbindung abziehen kann. Die Vorrichtung ist auch gegebenenfalls mit einer Leitung 31 und/oder

Das Steigrohr ist gewöhnlich mit einem oder meh- io 31a zum Abziehen von Fraktionen versehen. Außer-

reren örtlichen Ausladern (Flanschen) versehen, wovon der oberste zweckmäßigerweise an der oberen Kante des Steigrohres vorgesehen ist. Da im Mittelpunkt der Wirbelkammer ein verhältnismäßig nieddem ist sie mit einer Leitung 32 für das Wiedereinführen, wenn nötig, bestimmter Fraktionen und einer Leitung 33 und/oder 33 α für die Zufuhr von gegebenenfalls erforderlichen Hilfsstoffen, beispielsweise Soda

riger Druck herrscht, kann die Flüssigkeit nach oben 15 oder Kalk, versehen. Hilfsstoffe können auch über die

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entlang dem Steigrohr kriechen. Wenn die Flüssigkeit die obere Kante des Rohres erreicht hat, wird sie durch den aufsteigenden Gasstrom mitgerissen. Die Flüssigkeit wird jedoch durch die Flansche aufgehalten, und ein Mitreißen wird verhindert.

Bei einer vorzugsweise verwendeten Ausführungsform der Vorrichtung ist der ringförmige Raum mit einer Vielzahl von Scheiben (Wirbelbrechern) versehen, welche die Bildung von Wirbeln in der Flüssigkeit auf der Trennplatte aufhalten. Die Gefahr, daß die Flüssigkeit auf der Platte aufgewirbelt und mitgerissen wird, wird dadurch vermindert.

Die oberen Kanten der Wirbelbrecherscheiben, die
vorzugsweise senkrecht und radial angebracht sind,
können von der Spitze des Steigrohres zur Wandung 30 herrschende. In der Wirbelkammer V wird das Geder Wirbelkammer nach unten abfallen. Auf diese misch durch Zentrifugalkraft in Dampf und Flüssig-Weise wird der Wirbelfluß des Gases am wenigsten keit getrennt,
behindert. Die Dämpfe (Gase) treten in die Kolonne U über

Jede durch die Wirbelbrecherscheiben gebildete den Ring 19 und die tangentialen Durchlässe zwischen Abteilung steht, soweit nötig, durch Öffnungen (Ver- 35 den Stützen 25 ein. Sie werden dann in bekannter

Leitung 32 zugeführt werden.

Der Abstreifer ,S¹ ist mit einer durchlöcherten Zufuhrleitung 34 zum Einführen des Abstreifgases, z.B. Dampf, versehen. Der Abstreifer S weist eine Ableitung 35 für Flüssigkeiten auf.

Das zu trennende Gemisch wird tangential in die Wirbelkammer V durch die Zuflußleitung 18 zugeführt. Dies wird entweder hauptsächlich in flüssiger Form durchgeführt, wobei die Vorrichtung bei Unterdruck betrieben werden sollte, so daß ein Teil des Ausgangsgemisches nach Eintritt in die Wirbelkammer V verdampft, oder teilweise als Dampf, wobei in diesem Fall der Zufuhrdruck nicht merklich höher zu sein braucht als der in der Wirbelkammer

tiefungen) in den Scheiben mit einer nach unten führenden Leitung in Verbindung, so daß die Flüssigkeit aus der Wirbelkammer direkt zum Abstreifer abfließen kann.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung wird weiter unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert.

Die in Fig. 1 im Querschnitt gezeigte Ausführungsform der Erfindung besteht unter anderem aus einem Abstreifer S₁ einer Wirbelkammer V und einer Rektifizierkolonne U. Die beiden letzteren zusammen bilden eine Kolonne 10. Der Abstreifer hat eine Wand 11. Der Oberteil der Wirbelkammer wird durch eine Platte 12 gebildet. Die Rektifizierkolonne enthält eine Vielzahl von Böden 13 und der Abstreifer eine Vielzahl von Böden 14. Die Böden sind mit Glocken 15, Überlaufwehren 16 und nach unten führenden Leitungen 17 versehen. Andersartige Böden kann man jedoch ebenfalls verwenden, beispielsweise Rostböden oder gestanzte Böden (grid trays and stamped trays). Die Wirbelkammer ist mit einer oder mehreren tangentialen Zufuhrleitungen 18 versehen.

In der Platte 12 befindet sich eine im Mittelpunkt gelegene Öffnung, die durch den Ring 19 umgeben wird. Ein ringförmiger Raum 20 wird so in der Wirbelkammer V durch den Ring 19 und die Außenwand 10 gebildet. Der Ring 19 erstreckt sich mit einer Kante21 über diePlattel2 in die Rektifizierkolonne U. Diese Kolonne ist mit einem Ableitungsrohr für Flüssigkeiten 22 versehen, das ein Ventil 23 aufweist.

Weise in der Kolonne U rektifiziert, wonach sie die Vorrichtung über die Leitung 26 verlassen. Die Kolonne U ist kein wesentlicher Teil der Vorrichtung gemäß der Erfindung.

Die in der Wirbelkammer abgeschiedene Flüssigkeit wird gegen die Wandung 10 geschleudert und fließt zur Abstreiferkolonne S, in der flüchtige Bestandteile in bekannter Weise verdampft werden. Dieser Dampf steigt in die Wirbelkammer V, möglicherweise gemeinsam mit dem Abstreifgas.

Die Dämpfe und Gase strömen dann in die Rektifizierkolonne U gemeinsam mit denen, die in der Wirbelkammer V von der Flüssigkeit befreit worden sind.

Um zu verhindern, daß die Flüssigkeit aus dem Abstreifer und der Wirbelkammer durch die schnell aufsteigenden Gase mitgerissen wird, verwendet man erfindungsgemäß eine schon in Fig. 1 im Querschnitt gezeigte Konstruktion, die in Fig. 2 bis 4 mehr ins einzelne gehend dargestellt ist. Fig. 3 und 4 sind Querschnitte entlang der in Fig. 2 gezeigten Linie 3 bzw. 4.

Diese Konstruktion besteht unter anderem aus einer Trennplatte 36, die oberhalb des obersten Bodens des Abstreiferteils .S" angeordnet ist. Die Platte hat eine im Mittelpunkt gelegene öffnung 37, die von einem Steigrohr 38 umgeben ist. Die Öffnung 37 und das Steigrohr 38 haben einen weiten Durchmesser, vorzugsweise 0,4 bis 0,7 des Durchmessers des Ab-

Die öffnung in der Platte 12 ist mit einer auf Stützen 65 streifers. Ein ringförmiger Raum 39 wird durch das 25 aufliegenden Verschlußplatte 24 abgedeckt. Steigrohr 38 und Teile der Wandungen 10 und 11 ge-

Die Rektifizierkolonne U ist mit einem Dampf- d

auslaß 26 versehen, der mit einer Vielzahl von Kondensatoren 27 verbunden ist. Die Vorrichtung ist weiterhin mit einer Kondensatleitung 28 versehen.

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bildet. Das Steigrohr 38 ist mit den Flanschen 40 und versehen.

Die Trennplatte 36 hat eine segmentartige, nach unten führende öffnung 43. Die öffnung ist durch

eine Kante 42 begrenzt, und an diese Kante ist eine nach unten führende Wandung, bestehend aus drei Platten 44, 45 und 46, befestigt.

Der ringförmige Raum 39 ist mit sechs radialen Wirbelbrecherscheiben 47 versehen. Diese Scheiben erstrecken sich von dem Steigrohr 38 zu den Wandungen 10 und 11 und teilen dadurch den Raum 39 in sechs Abteilungen, von denen nur zwei in direkter Verbindung mit der Öffnung 43 stehen (s. Fig. 3). Die anderen sind indirekt mit dieser Öffnung durch OfE-nungen zwischen den unteren Kanten der Wirbelbrecherscheiben 47 einerseits und der Trennplatte andererseits verbunden. Die oberen Kanten 49 neigen sich vom Flansch 40 zur Wandung 10 der Wirbelkammer V nach unten.

Die Gase, welche von dem Abstreifer S zur Wirbelkammer V strömen, müssen nun ihren Weg durch die Steigleitung 38 finden. Die Flußrichtung der Flüssigkeit geht in entgegengesetzter Richtung über den ringförmigen Raum 39, die Öffnungen zwischen den ao Wirbelbrecherkanten 48 und der Platte 36, die nach unten führende Öffnung 43 und dann durch den Durchgang, der einerseits durch die Platten 44, 45 und 46 und andererseits durch die Wandung 11 des Abstreifers S gebildet wird. Gas und Flüssigkeit sind so auf ihrem Weg zwischen Abstreifer S und Wirbelkammer V niemals miteinander in Berührung, so daß die Bewegung der Flüssigkeiten nicht durch das Gas behindert werden kann.

Auf der Trennplatte 36 wird die Flüssigkeit nicht wesentlich aufgehalten, wodurch die Wirbelgase in der Wirbelkammer V einen Teil derselben mitreißen könnten, denn die nach unten führende Leitung erstreckt sich nicht über die Platte hinaus. Auf diese Weise kann die Flüssigkeit sofort frei zum Abstreifer abfließen.

Eine rotierende Bewegung in der Flüssigkeit im Raum 39 wird durch die Gegenwart der Wirbelbrecherscheiben 47 aufgehalten, deren Gestalt und Lage so ist, daß sie die Rotation der Gase so wenig wie möglich hindern.

Die Flüssigkeit, die entlang der Außenwandung des Steigrohres 38 infolge des verhältnismäßig niedrigen Druckes im Mittelteil der Wirbelkammer V nach oben kriecht, wird vorteilhafterweise durch die Flansche 40 und 41 aufgehalten. Diese Flüssigkeit kann deshalb die obere Kante des Steigrohres 38 nicht erreichen, so daß auch keine flüssigen Teilchen von dieser Stelle durch den schnellen in der Leitung nach oben steigenden Gasstrom mitgerissen werden.

Die Verwendung der Apparatur gemäß der Erfindung überwindet weitgehend die Nachteile, die bei einer Destillation in den bekannten Vorrichtungen auftreten, so daß man eine schärfere Auftrennung erzielt. Dies wird auch durch folgendes Beispiel gezeigt.

Ein getopptes Rohöl mit einer Dichte von 0,978 bei Zimmertemperatur wurde bei etwa 390° in eine Vorrichtung eingeführt, die der in Fig. 1 im Querschnitt gezeigten entsprach. Der innere Durchmesser der Wirbelkammer V betrug 6,40 m und der Durchmesser der Zufuhröffnung 18 0,60 m. Die Höhe der Wirbelkammer von der oberen Kante der Wandung bis zur Platte 12 betrug 3,23 m. Der Druck in der Wirbelkammer betrug 43 mm Hg. Dampf wurde durch die Zufuhrleitung 34 und Kalk durch die Leitung 33 a zugeführt. Kalk reagiert mit den im Öl vorliegenden Naphthensäuren. Calciumnaphthenat wurde durch das Rohr 22 abgezogen.

Zum Zwecke des Vergleichs wurde das Öl sowohl in der bekannten Vorrichtung, ohne Trennplatte, als auch in der Vorrichtung gemäß der Erfindung destilliert. In der verwendeten bekannten Vorrichtung enthielt der Abstreifer 5 vier Glockenboden, deren oberster sich nahe der oberen Kante der Wandung 11 befand. Oberhalb dieses Bodens war ein Kranz von sechs Wirbelbrechern mit einer Höhe von etwa 30 cm angebracht, das sich radial nach außen zu der Kante des Bodens erstreckte. Die Flüssigkeit floß von der Wandung 10 auf den obersten Glockenboden und kam so in direkte Berührung mit den aus dem Abstreifer über die Glockenboden nach oben wandernden Gasen und Dämpfen.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung, die bei der Destillation verwendet wurde, entsprach der in Fig. 2 bis 4 gezeigten. Die Maße können den oben bei Fig. 2 und 3 aufgeführten Angaben entnommen werden.

Eine Asphaltenanalyse des aus der Wirbelkammer mitgerissenen Dampfes zeigte, daß im ersten Fall der Dampf immer noch 3,2% Flüssigkeit enthielt, jedoch im zweiten Fall nur 1,85%, was eine Verbesserung von 42% darstellt. Es wurde auch festgestellt, daß die Vorrichtung gemäß der Erfindung im Betrieb stabiler und infolgedessen in geringerem Maße Schwankungen unterworfen war.

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Destillieren eines Stoffgemisches, insbesondere eines Mineralöls oder von Ölfraktionen, die mindestens eine Wirbelkammer mit einem tangentialen Zufluß für das zu destillierende Gemisch und, unterhalb der Wirbelkammer und mit ihr verbunden, einen Abstreifer enthält, der mit einem oder mehreren Böden, Mitteln zum Erzeugen oder Einführen von Abstreifgas und einer Flüssigkeitsableitung versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Wirbelkammer (V) und dem Abstreifer (S) eine Trennplatte (36) mit einer im Mittelpunkt gelegenen und mit einem in die Wirbelkammer reichenden Steigrohr (38) verbundenen Öffnung (37) vorgesehen ist und daß der ringförmige Raum (48) außerhalb des Steigrohres (38) mit dem Abstreifer (S) durch mindestens eine nach unten führende Leitung (43) verbunden ist, die oberhalb des obersten Abstreiferbodens mündet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der im Mittelpunkt der Trennplatte (36) gelegenen öffnung (37) zwischen 0,4 und 0,7 vom Durchmesser des Abstreifers (6") beträgt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Steigrohr (38) an der Außenseite mit einem oder mehreren örtlichen Ausladern (Flanschen 40,41) versehen ist, von denen sich der oberste vorzugsweise an der oberen Kante des Steigrohres befindet.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das obere Ende der Leitung (43) in gleicher Höhe mit der Oberfläche der Trennplatte (36) liegt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige Raum (39) mit einer Vielzahl von Scheiben (Wirbelbrechern, 47) versehen ist, die vorzugsweise senkrecht und radial angebracht sind und die Bildung von Wirbeln in der Flüssigkeit auf der Trennplatte (36) verhindern.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Kante der Wirbelkammerscheiben (47) sich von dem oberen Ende

des Steigrohres (38) zu der Wandung (10) der Wirbelkammer nach unten neigen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß jede durch die Wirbelkammerscheiben (47) gebildete Abteilung durch Öffnungen

(48) in diesen Scheiben mit einer nach unten führenden Leitung (43) verbunden ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sich über der Wirbelkammer (V) eine Rektifizierkolonne (U) befindet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen