CS236239B1 - Method of ethylene and acetylene production - Google Patents

Abstract

Sposob výroby etylénu a acetylénu na báze prírodných a/alebo syntetiských uhlovodíkov vysokotepelnou pyrolýzou při teplote 1 000 až 2 800 °C a tlaku 0,03 až 0,5 MPa s bezprostředným stykom uhlovodíkovej suroviny s nosičom reakčného tepla. Dp procesu sa nastrekuje zmes primárného benzinu obohatená s 5 až 20 % obj. metánu alebo metánovej frakcie z procesu delenia plynov. Obytok metánu vo vykurovacom plyne v 1. studni pyrolýzy za nahradí zvyskovým spalným plynom ktorého prebytok sa využije ako náhrada zemného plynu alebo v iných technologických oparáciach.A method of producing ethylene and acetylene on natural and / or synthetic bases hydrocarbons by high temperature pyrolysis at temperature of 1000 to 2800 ° C and a pressure of 0.03 up to 0.5 MPa with immediate hydrocarbon contact raw material with a reaction carrier heat. The mixture is sprayed on the process Dp primary gasoline enriched with 5 to 20% vol. methane or methane fraction from gas separation process. Methane housing in the heating gas in the 1st well of pyrolysis for replacing residual combustion gas whose surplus is used as a substitute natural gas or other technological These operations.

Description

(54)(54)

Sposob výroby etylénu a acetylénuMethod of production of ethylene and acetylene

Sposob výroby etylénu a acetylénu na báze prírodných a/alebo syntetiských uhlovodíkov vysokotepelnou pyrolýzou při teplote 1 000 až 2 800 °C a tlaku 0,03 až 0,5 MPa s bezprostředným stykom uhlovodíkovej suroviny s nosičom reakčného tepla. Dp procesu sa nastrekuje zmes primárného benzinu obohatená s 5 až 20 % obj. metánu alebo metánovej frakcie z procesu delenia plynov. Obytok metánu vo vykurovacom plyne v 1. studni pyrolýzy za nahradí zvyskovým spalným plynom ktorého prebytok sa využije ako náhrada zemného plynu alebo v iných technologických oparáciach.Process for producing ethylene and acetylene based on natural and / or synthetic hydrocarbons by high-temperature pyrolysis at a temperature of 1000 to 2800 ° C and a pressure of 0.03 to 0.5 MPa with direct contact of the hydrocarbonaceous feedstock with a reaction heat carrier. The Dp process is injected with a 5 to 20% v / v mixture of naphtha. methane or methane fraction from the gas separation process. The residual methane in fuel gas in the first well of pyrolysis will be replaced by residual combustion gas, the surplus of which will be used as a substitute for natural gas or in other technological processes.

236 239236 239

-1236 239-1236 239

Vynález sa týká.spčsobu výroby etylénu a acetylénu vysokotepelnou pyrolýzou s bezprostředným stykom pyrolyzovanej suroviny 3 nosičom reakčného tepla s využitím netradičné j suroviny·The present invention relates to a process for producing ethylene and acetylene by high temperature pyrolysis with immediate contact of a pyrolyzed feedstock 3 by a reaction heat carrier using a non-traditional feedstock.

Pri tepelnom štiepení uhlovodíkovéj suroviny zameranom na výrobu etylénu a acetylénu sú nutné teploty váčšie-nko 1 000 *C. Pretože vykurovanie cez steny reaktora je technicky neriešitelné, zdroj tepla sa zaistuje parcialnou oxidáciou suroviny alebo nastrekovaním suroviny do horácích spalných plynov. V závislosti od zloženia pyrolyzovanej uhlovodíkové j suroviny a reakčných podmienok sa menia výtažky jednotlivých komponentov. hajvyššie výtažky etylénu 3a získavajú z, parafinických uhlovodíkov C₂H^ ^4^10 ° z benzínu pri teplotách okolo 300 *G (Debie II.C.: Chemické spracování ropy, 1551). Co stápajácou molekulovou hmotnosťou ulil o vodí kovej suroviny klesajá výtažky etylénu (Muchina, Pavlova : ITeftechimi ja 1, 332, 1351, hol. pat. 5 505 055, CA 54» 11003 c.). Pri výrobě acetylénu z metánu alebo z vyšších uhlovodíkov je doležité udržiavat vysoká teplotu, velmi krátký reakčný čas ^;a nízký parciálny tlak acetylénu (Hrušovský 15. : Chemické spracovanie uhlovodíkov zemného plynu, 1951). Acetylén može v podstatnom množstve vznikat z metánu iba nad teplotou 1 200 *C a k áplnej konverzii metánu dochádza pri teplote 1 500 *C. Jedňostupňový proces parciálnej oxidácie metánu na výrobu acetylénu (Montecatini - Hydrocarbon Processing, nov. 1955) udává výtažnostThermal decomposition of the hydrocarbon feedstock for the production of ethylene and acetylene requires temperatures in excess of 1000 ° C. Since heating through the reactor walls is technically insoluble, the heat source is provided by partial oxidation of the feedstock or by feedstock feed into the combustion gas burners. Depending on the composition of the pyrolyzed hydrocarbon feedstock and the reaction conditions, the yields of the individual components vary. The highest yields of ethylene 3a are obtained from the paraffinic hydrocarbons C ₂ H 4? 4? 10 ° from gasoline at temperatures of about 300 ° C (Debie II.C .: Chemical Oil Processing, 1551). Ethylene extracts are declining by the rising molecular weight of the hydrogen raw material (Muchina, Pavlova: ITeftechimi ja 1, 332, 1351, U.S. Pat. No. 5,505,055, CA 54 »11003 c.). In the production of acetylene from methane or from higher hydrocarbons, it is important to maintain a high temperature, very short reaction time ^; and low acetylene partial pressure (Hrušovský 15.: Chemical processing of natural gas hydrocarbons, 1951). Acetylene can be formed in substantial amounts from methane only above 1200 ° C and complete methane conversion occurs at 1500 ° C. One-stage process of partial oxidation of methane to produce acetylene (Montecatini - Hydrocarbon Processing, Nov. 1955) indicates yield

-S>-S>

236 239 % hm. acetylénu vzhladom na východisková surovinu· Podmienky reakcie sú : teplota 1 350 - 1 450 ^eC, tlak 450 kPa a reakčný čas radové 10 's. Dvojstupňový proces výroby etylénu a acetylénu z lahkého benzínu (Hoechst - Uhde : Hydrocarbon Processing, nov· 1965) udává výťažnosť 50 -ř 54 % hm. etylénu a acetylénu. Pri použití metánu ako suroviny udává výťažnosť 40 % hm. acetylénu. Poměr vzniklého acetylénu a etylénu sa reguluje koncovou teplotou reaktora a so vzras tajúcou teplotou sa zvačšuje výťažok acetylénu na úkor etylénu (Šlejnikov V.M. : Ustanovki po proizvodstvu acetilena iz nefti i gaza 1965).'So stúpajúcou teplotou sa však zvyšuje usadzovanie uhlíka a tým aj zakoksovávanie zariadení. Jap. pat· 1 450 638 doporučuje pre zamedzenie tvorby uhlíka reakčnu dobu oa 0,001 s. Balej doporučuje riadit vznikajúce spalné plyny s Hg, COg, pričom pri zvyšovaní teploty nedochádza k podstatnému zvýšeniu tvorby uhlíka. Podobná je aj situácia pri vysokotepelnej pyrolýze (Linden, Heid : Petroleum Hef. 35, .No 6, 139, 1955J V.Brit. pat. 876 264, 912 44-5» franc. pat. 1 383 133 í USA pat.236 239% wt. Acetylene relative to the feedstock. The reaction conditions are: temperature of 1 350 - 1450 ^e C, pressure of 450 kPa and reaction time of the order of 10 's. The two-stage process of producing ethylene and acetylene from light gasoline (Hoechst-Uhde: Hydrocarbon Processing, Nov. 1965) gives a yield of 50-54% by weight. ethylene and acetylene. When using methane as raw material, the yield is 40% by weight. acetylene. The ratio of the acetylene to ethylene formed is controlled by the reactor end temperature, and the temperature increases with increasing acetylene yield at the expense of ethylene (Šlejnikov VM: Ustanovki after the production of acetilene from nephthalene 1965). devices. Jap. pat · 1 450 638 recommends a reaction time of about 0.001 s to prevent carbon formation. Balej recommends controlling the resulting combustion gases with Hg, COg, while the temperature increase does not significantly increase carbon production. The situation in high-temperature pyrolysis is similar (Linden, Heid: Petroleum Hef. 35, No 6,139,1955J Great Britain Pat. 876,264, 912 44-5, French Pat. 1,383,133 and U.S. Pat.

373 243 a NSR pat. 1 169 435.).373 243 and German Pat. 1,169,435.).

Technické přednosti týchto známých po stupo¹'^- využívá a ich energetické problémy čiastočne zlepšuje sposob výroby podlá tohto vynálezu.The technical advantages of the known grades of ^{1 '-} use and energy problems partially enhancing the process of the invention.

Podlá tohto vynálezu sa sposob výroby etylénu a acetylénu na báze ropných a/alebo syntetických ulilovodíkov vysokotepelnóu pyrolýzou pri teplote 1 000. až 2 800 Ό a tlaku 0,03 až 0,5 MPa.s priamym ohrevom uhlovodíkovej suroviny nosičom reakčného tepla uskutočňuje tak, že nástrekovou surovinou na pyrolýzu je zmes uhlovodíkov lahkého benzínu obohatená metánovou frakciou odpadajúcou pri procese delenia alebo metánom na obsah 5 až 20 % obj. metánu v nastrekovanej surovině. Výhodou sposobu výroby podlá tohto vynálezu je zvýšenie výťažnosti Cg frakcie nastrekovaním časti metánovej frakcie alebo metánu spolu so splyneným 1’ahkýmAccording to the present invention, the process for producing ethylene and acetylene based on petroleum and / or synthetic ulcers by high temperature pyrolysis at a temperature of 1000 to 2800 Ό and a pressure of 0.03 to 0.5 MPa. that the feedstock for pyrolysis is a light petroleum hydrocarbon mixture enriched in the methane fraction leaving the separation process or methane to a content of 5 to 20% vol. methane in the feedstock. An advantage of the process of the present invention is to increase the yield of the Cg fraction by injecting a portion of the methane fraction or methane together with the gassed light

-3236 239 benzínom do horákov reaktora. Následný úbytok metánovej frakcie ako paliva v reaktoroch zapříčiněný konverziou metánu na acetylén sa nahradzuje s komprimovaným zvyškovým spalnými plynom obsahujúcim hlavně vodík, metán a kysličník uholnatý doteraz spalovaným na polnom horáku. Bilančný prebytok zvyškového spalného plynu može byť využívaný ako palivo v iných energetických zariadeniach a na iné technologické účely. Pri reakčnom čase řádové 10 s. sa zvýšeným zriedením spalných plynov priaznivo ovplyvňuje tvorba Cg frakcie znížením pravděpodobnosti rekombinácie radikálov a tým tvorby vyšších nežiadúcich produktov až koksu. Zničením množstva zvyškových plynov odvádzaných na polné horáky sa uspoří alikvótna časť vodnéj páry potrebnej k dokonalejšiemu spáleniu týchto frakcií. Výhody sposobu výroby etylénu a acetylénu podl’a tohto vynálezu sú zhmuté v príkladoch :-3236 239 gasoline to the reactor burners. The subsequent loss of methane fraction as a fuel in the reactors caused by the conversion of methane to acetylene is replaced with compressed residual combustion gas containing mainly hydrogen, methane and carbon monoxide previously burned on the field burner. The residual residual combustion gas balance can be used as fuel in other power plants and for other technological purposes. At a reaction time of the order of 10 s. With increased dilution of the combustion gases, the formation of the Cg fraction favorably reduces the likelihood of recombination of the radicals and thus the formation of higher undesirable products up to coke. By destroying the amount of residual gases discharged to the field burners, an aliquot portion of the water vapor required to further burn these fractions is saved. The advantages of the process for producing ethylene and acetylene according to the invention are summarized in the examples:

Příklad 1Example 1

Na zariadení vysokoteplotněj pyrolýzy sa lahký primárný benzín obsahujúci ca 77 hm. parafínov, ca 22 % hm. nafténov, ca 0,9 % hm. aromátov a ca 0,1 % hm. olefínov s destilačným rozmedzím 30 - 120 *C v množstve 11,1 t/h vedie po podchladení na teplotu -21 *C do oddelenia benzínového prania na vypieranie uhl’ovodíkov C^ ^a vyšších z pyrolýzneho plynu pri tlaku 1,5 MPa. Nasýtená uhlovodíková zmes postupuje na dekomprimáoiu Cg uhlovodíkov pri teplote -19 *C a tlaku 0,16 MPa· Odplynená uhlovodíková zmes sa po komprimaci! na 1,6 MPa vedie na splynenie a predohriatie na min. 1-35 *0 ^a ^kto upravená zmes sa vedie do pyrolýzneho horáka.On a high-temperature pyrolysis apparatus, light petroleum containing about 77 wt. 22% wt. naphthenes, ca 0.9 wt. % of aromatics and ca 0.1 wt. The olefins having a distillation range of 30-120 ° C in an amount of 11.1 t / h, after cooling to -21 ° C, lead to a gasoline scrubber for scrubbing hydrocarbons C ^ ^and higher from pyrolysis gas at a pressure of 1.5 MPa. The saturated hydrocarbon mixture proceeds to decompress the C 8 hydrocarbons at -19 ° C and 0.16 MPa. · The degassed hydrocarbon mixture is compressed after compression! to 1.6 MPa leads to gasification and preheating to min. 1-35% ^{and the} treated mixture is fed to a pyrolysis burner.

Proces pyrolýzy je dvojstupňový. V prvom stupni je spalovaný plyn o zložení 62 % obj. Hg, 13 % obj. CO, 18 % obj. CH^, 2 % dusík, etylén a argon s 3 % prebytkom spalného plynu voci stechiometrickému množstvu kyslíka. Hořením plynu sa vytvára plazma o teplote ca 2 600*C. Přidáním prehriatejThe pyrolysis process is a two-stage process. In the first stage, the combustion gas is 62% by volume. Hg, 13% vol. CO, 18% v / v CH 2, 2% nitrogen, ethylene and argon with a 3% excess of combustion gas over stoichiometric oxygen. The combustion of the gas generates plasma at a temperature of about 2600 ° C. Adding overheated

4-236 239 pary k ochraně stien horáka klesne na 2 400*0 a do takéhoto spalného plynu sa v druhom stupni přidává splynený nástrekový benzín, ileakčný Čas je radové 10^ s. a reakčné plyny na výstupe z reaktora o teplote 1 0004 1 200 Ό sú ochladzované nástrekom lahkého aromátového oleja na 650*0 a ťažkého oleja na 250*0. Po ich dochladení a kornpresií sú vedené do oddelenia delenia plynov. Za týchto podmienok dosahuje výroba 2,55 t/h acetylénu a 2,95 t/h etylénu, pričom tvorba lahkého aromátového oleja je 0,59 t/li, ťažkého oleja 1,2 t/h s obsahom 7 % lim. karbidov. ·4-236 239 of the steam to protect the walls of the burner drops to 2400 * 0, and in such second combustion gas, the feed gasoline is added in the second stage, the illumination time being in the order of 10 µs. and the reaction gases at the outlet of the 10004 1200 Ό reactor are cooled by injecting light aromatic oil to 650 * 0 and heavy oil to 250 * 0. After they have been cooled and corroded, they are led to the gas separation section. Under these conditions, the production of 2.55 t / h of acetylene and 2.95 t / h of ethylene is achieved, with the formation of a light aromatic oil of 0.59 t / l, a heavy oil of 1.2 t / h containing 7% lim. carbides. ·

Příklad 2Example 2

Lahký primárný benzín sa vedie za rovnakých podmienok ako v příklade 1. do benzínového prania a po jeho splynení a prehriatí na teplotu min. 135*0 sa do něho primieša vhodné skomprimo vana raetánová frakcia 2 delenia plynov v množsO tve 300 llr/h. Takto připravená zmes je nastrekovaná do horácích spialných plynov reaktora v druhom stupni pyrolýzy.The light naphtha is fed under the same conditions as in Example 1 to a gasoline scrubber and after it has been gasified and superheated to a temperature of min. 135 * 0, a suitable comminution bath of the gas separation fraction 2 at a rate of 300 ll / h. The mixture thus prepared is injected into the combustion burners of the reactor in the second stage of pyrolysis.

V prvon stupni je opalovaný plyn o zložení 64 % obj. Kg, obj. 00, 17 % obj. 0H^ a₄l % dusík, argon, etylén připravený zmiešaním vykurovacieho spalného plynu ako v příklade 1. ochudobneného o chemicky spotřebovaná metánovú frakciu so zvyskovým spalným plynom v množstve 700 Km /h tak, že vznikne ca 5 % prebytok spalného plynu voči stechiometrickému množstvu kyslíka potřebného na tvorbu tepla. Keakčný čas a koncová teplota reaktora zostávajú rovnaké ako v příklade 1. Výťažok v takto vedenom procese je 2,62 t/h acetylénu? 2,95 t/h etylénu? 0,61 t/h lahkého aromátového oleja a 1,18 t/h ťažkého oleja s obsahom ca 7 % hm. karboidov.In the first stage, the gas to be burned is 64% by volume. Kg, vol. 00, 17% vol. And ₄ l% nitrogen, argon, ethylene prepared by mixing the combustion combustion gas as in Example 1, depleted of chemically consumed methane fraction with the residual combustion gas at 700 Km / h to produce ca 5% excess combustion gas over the stoichiometric amount of oxygen needed to generate heat. The reaction time and the reactor end temperature remain the same as in Example 1. The yield in the process thus conducted is 2.62 t / h acetylene? 2.95 t / h ethylene? 0.61 t / h of light aromatic oil and 1.18 t / h of heavy oil with ca 7 wt. karboidov.

·'· '

Příklad 3Example 3

236 23!236 23!

Vysokoteplotní p^rolýza zmesi plynov ako v příklade 2 sa uskutoěňuje tak, že koncová teplota spalných plynov vys tupujúcich ž reaktora je 1300*0· Takto vedený proces posky tuje spalný plyn o zložení (v % obj.) 8,97 % acetylénuj 2,54 % etylénuj obsah metánu zostáva na úrovni ako v příklade 1. a 2. Oproti 1. a 2. sa zvýši obsah benzenu na úkor alkylaromátov v kvapalných dechtoch.The high temperature gas mixture analysis as in Example 2 is carried out in such a way that the end temperature of the exhaust gases leaving the reactor is 1300 * 0. The process thus conducted provides combustion gas having a composition (in% by volume) of 8.97% acetylene 2, 54% ethylene content of methane remains at the same level as in Examples 1 and 2. Compared to 1 and 2, the benzene content is increased at the expense of alkylaromates in liquid tars.

Claims (1)

PREDHET V Y II Á L E Z UFOREWORD II 236 239236 239 Sposob výroby etylénu a acetylénu na báze prírodných a/alebo syntetických uhlovodíkov vysokoteplotnou pyrolýzou pri teplote 1 000 až 2 800*0 a tlaku 0,03 až 0,5 LOPa s bezprostředným stykom lihl o vodí kovej suroviny s nosičom reakčného tepla vyznačujúci sa tým, že do pyrolýzy sa nastrekuje frakcia primárného lahkého benzínu obohatená s 5 až 20 % obj. metánu alebo metánovej frakcie z procesu delenia plynov s tým, že úbytok metánovej frakcie vo vykurovacích plynoch v 1. stupni pyrolýzy sa nahradzuje zvyškovým spalným plynom.Process for producing ethylene and acetylene based on natural and / or synthetic hydrocarbons by high-temperature pyrolysis at a temperature of 1000 to 2 800 * 0 and a pressure of 0.03 to 0.5 LOPa with direct contact of the alcohol with a reaction heat carrier, characterized in that in that pyrolysis is fed a fraction of primary light naphtha enriched with 5 to 20% by volume; methane or methane fraction from the gas separation process, with the loss of methane fraction in the combustion gases in the first stage of pyrolysis being replaced by residual combustion gas.