DE102007048984A1 - Process for the decoking of cracking furnaces - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung beschreibt ein Verfahren zur Entkokung eines Spaltofens (1) zur Spaltung von Kohlenwasserstoffen. Während der Entkokung wird in die Spaltrohre (2) und die anschließenden Spaltgaskühler (3) ein Gemisch aus Luft und Wasserdampf geschickt. Während der Entkokung wird dabei die Strahlungszone (1a) des Spaltofens (1) über die Brenner (4) auf einer Temperatur von ca. 1100°C gehalten. Das dabei entstehende Entkokungsabgas (5) wird zu einem Zyklonabscheider (6) geleitet. Vor dem Zyklonabscheider (6) wird Wasser (7) in regelmäßigen Zeitabständen in das Entkokungsabgas (5) eingedüst. Im Zyklonabscheider (6) werden feste Partikel, wie beispielsweise Kokspartikel oder Staubpartikel, aus dem gasförmigen Entkokungsabgas herausgetrennt (8). Das von festen Bestandteilen befreite Entkokungsabgas (9) wird in den Feuerraum der Strahlungszone (1a) des Spaltofens (1) geführt. Bei den dort herrschenden Temperaturen wird das im Entkokungsabgas (9) noch vorhandene Kohlenmonoxid nahezu vollständig zu Kohlendioxid umgewandelt. Das dem Spaltofen entweichende Abgas (10) ist somit nunmehr befreit von Koks- bzw. Staubpartikeln und Kohlenmonoxid.The invention describes a process for decoking a cracking furnace (1) for the cracking of hydrocarbons. During decoking, a mixture of air and water vapor is sent into the cracking tubes (2) and the subsequent quenching gas coolers (3). During decoking, the radiation zone (1a) of the cracking furnace (1) is kept at a temperature of about 1100 ° C. via the burners (4). The resulting Entkokungsabgas (5) is passed to a cyclone separator (6). Before the cyclone separator (6) water (7) is injected at regular intervals in the Entkokungsabgas (5). In the cyclone separator (6), solid particles, such as coke particles or dust particles, are separated from the gaseous decoke exhaust gas (8). The freed from solid components Entkokungsabgas (9) is fed into the combustion chamber of the radiation zone (1a) of the cracking furnace (1). At the temperatures prevailing there, the carbon monoxide still present in the decoking exhaust gas (9) is almost completely converted to carbon dioxide. The slit furnace escaping exhaust gas (10) is thus now freed from coke or dust particles and carbon monoxide.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entkokung eines Spaltofens zur thermischen Spaltung von Kohlenwasserstoffen, bei dem ein Entkokungsgas durch verkokte Anlagenteile geleitet wird, wobei ein Entkokungsabgas entsteht.The The invention relates to a process for decoking a cracking furnace for the thermal cracking of hydrocarbons, in which a Entkokungsgas passed through coked plant parts, with a decoking exhaust gas arises.
Die
thermische Spaltung von Kohlenwasserstoffen, insbesondere die auf
die Bildung von Ethylen und anderen niederen Olefinen gerichtete
thermische Spaltung, ist von großer technischer Bedeutung.
Dabei werden bekanntermaßen Spaltöfen mit zumindest
einer Konvektion- und Strahlungszone verwendet. Die eigentliche
thermische Spaltung wird in der brennerbeheizten Strahlungszone
durchgeführt, während in der Konvektionszone die
Kohlenwasserstoffe und andere Fluide durch dort angeordnete Wärmetauscher
gegen das Rauchgas erhitzt werden. Üblicherweise werden
Kohlenwasserstoff und Prozessdampf in den Wärmetauschern
der Konvektionszone vorgewärmt und den in der Strahlungszone
angeordneten Rohrschlangen ein Kohlenwasserstoff/Dampfgemisch zugeführt.
In einem nachgeordneten Spaltgaskühler werden die erzeugten Spaltgase
zur Unterbrechung der Reaktionen rasch abgekühlt. Derartige
Spaltverfahren und Spaltöfen sind beispielsweise aus
Bei der Durchführung derartiger Verfahren treten jedoch eine Reihe von Nebenreaktionen auf, die zu wirtschaftlich uninteressanten oder störenden Produkten führen. Eine derartig störende Nebenreaktion ist die Verkokung von Anlagenteilen, insbesondere der Spaltrohre und des Spaltgaskühlers. Da der sich in den Spaltrohren ablagernde Koks ein ausgezeichneter Wärmeisolator ist, geht mit der Verkokung mit einer deutlichen Verschlechterung des Wärmeübergangs und ein Anstieg der Temperaturen der Spaltrohre einher. Der fortschreitenden Verkokung und dem damit verbundenen Anstieg der Rohrwandtemperaturen der Spaltrohre sind werkstofftechnische Grenzen gesetzt.at However, the implementation of such methods occur Series of side reactions that are too economically uninteresting or disturbing products. Such a thing annoying side reaction is the coking of plant components, in particular the split tubes and the quench cooler. There the coke deposited in the cans is an excellent one Heat Insulator is, goes with the coking with a significant deterioration the heat transfer and an increase in temperatures associated with the split tubes. The progressive coking and the so Associated increase in the tube wall temperatures of the split tubes are material engineering Set limits.
Es ist daher erforderlich, die thermische Spaltung von Zeit zu Zeit zu unterbrechen und eine Entkokung der Anlage durchzuführen. Dies erfolgt üblicherweise durch die Zufuhr eines Entkokungsgases, z. B. aus Luft und/oder Wasserdampf, welches durch die weiterhin von außen beheizten Spaltrohre und den weiterhin gekühlten Spaltgaskühler geführt wird. Bei den hohen Temperaturen der Entkokung, die beispielsweise zwischen 600°C und 1050°C liegen, erfolgt ein Abbrand der Ablagerungen. Ein Teil der Ablagerungen wird dabei mechanisch ausgetragen.It is therefore necessary, the thermal decomposition from time to time to interrupt and perform a decoking of the plant. This is usually done by the supply of a decoking gas, z. B. from air and / or water vapor, which continue through the externally heated crevices and the still cooled Split gas cooler is performed. At the high temperatures the decoking, for example, between 600 ° C and 1050 ° C. lie, there is a burning of the deposits. Part of the deposits is discharged mechanically.
Das dabei entstehende Entkokungsabgas kann z. B. Spitzenwerte bis zu etwa 20.000 Vol.-ppm Kohlenmonoxid in trockenen Abgas aufweisen. Eine unmittelbare Abgabe dieses Entkokungsabgases an die Atmosphäre sollte daher aus Umweltschutzgründen vermieden werden.The thereby resulting Entkokungsabgas can z. B. Peak values up to about 20,000 ppm by volume of carbon monoxide in dry exhaust gas. An immediate release of this decoke exhaust gas to the atmosphere should therefore be avoided for environmental reasons.
Nach
dem, in
Um
diese Nachteile zu vermeiden, wird in
Ein
alternatives Verfahren zur Entkokung eines Spaltgasofens und eines
anschließenden Spaltgaskühlers wird in
Beide
Verfahren nach dem Stand der Technik weisen Nachteile auf. Bei der
in
Bei
einem Verfahren, wie in
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein alternatives Verfahren zur Entkokung eines Spaltofens zu entwickeln.Of the The present invention is therefore based on the object, an alternative To develop a method for decoking a cracking furnace.
Die vorliegende Aufgabe wird dadurch gelöst, dass das Entkokungsabgas über einen Zyklonabscheider in den Feuerraum des Spaltofens zurückgeführt oder zu einer katalytischen Behandlung geführt wird, wobei der überwiegende Teil an Feststoffpartikeln im Zyklonabscheider aus dem Entkokungsabgas entfernt wird.The This object is achieved in that the decoke exhaust via a cyclone separator fed back into the furnace of the cracking furnace or is led to a catalytic treatment, wherein the majority of solid particles in the cyclone is removed from the decoking exhaust gas.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein Entkokungsgas während einer Reinigungsphase durch die verkokten Anlagenteile geleitet, wobei ein Entkokungsabgas entsteht. Das entstehende Entkokungsabgas enhält neben Sauerstoff, Stickstoff und Wasserdampf überwiegend Kokspartikeln (Staubpartikeln), Kohlenmonoxid und Kohlendioxid. Im Sinne der Erfindung wird das Entkokungsabgas als erstes über einen Zyklonabscheider geführt. In einem derartigen Zyklonabscheider können feste Bestandteile von gasförmigen Teilen getrennt werden. Im Zyklonabscheider wird daher der überwiegende Teil an Feststoffpartikeln (Kokspartikel, Staubpartikel) aus dem Entkokungsabgas entfernt. Der gasförmige Teil des Entkokungsabgases wird vom Zyklonabscheider in geeigneter Weise in den Feuerraum des Spaltofens geführt, wo bei den herrschenden Temperaturen Kohlenmonoxid nahezu vollständig in Kohlendioxid umgewandelt wird und ein weitgehender Abbrand der nicht abgeschiedenen Kokspartikel erfolgt. Alternativ kann der gasförmige Teil des Entkokungsabgases vom Zyklonabscheider zu einer katalytische Behandlung geführt werden. Bei der katalytische Behandlung (Oxidation) wird Kohlenmonoxid zu Kohlendioxid umgewandelt. Das Entkokungsabgas, wie es letztendlich den Spaltofen oder die katalytischen Behandlung verlässt, ist daher nahezu frei von Feststoffpartikeln wie Kokspartikeln und nahezu frei von Kohlenmonoxid. Das erfindungsgemäße Verfahren stellt somit eine umweltfreundliche Alternative zur Entkokung von Spaltöfen dar.at The process according to the invention becomes a decoking gas during a cleaning phase through the coking plant parts directed, wherein a decoking exhaust gas is formed. The resulting decoking exhaust gas contains mainly oxygen, nitrogen and water vapor Coke particles (dust particles), carbon monoxide and carbon dioxide. For the purposes of the invention, the decoke exhaust gas is the first on passed a cyclone. In such a cyclone separator For example, solid components can be separated from gaseous parts become. In Zyklonabscheider is therefore the predominant Part of solid particles (coke particles, dust particles) from the Decoking exhaust gas removed. The gaseous part of the decoking exhaust gas is in a suitable manner in the combustion chamber of the cyclone separator Slit furnace led, where at the prevailing temperatures Carbon monoxide almost completely converted to carbon dioxide is and a far-burning of the non-deposited coke particles he follows. Alternatively, the gaseous part of the decoking exhaust gas led from the cyclone separator to a catalytic treatment become. In the catalytic treatment (oxidation) becomes carbon monoxide converted to carbon dioxide. The decoke exhaust, as it ultimately leaves the cracking furnace or the catalytic treatment, is therefore almost free of solid particles such as coke particles and almost free of carbon monoxide. The invention Process thus provides an environmentally friendly alternative to decoking of cracking furnaces.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird Wasser in das Entkokungsabgas vor dem Zyklonabscheider eingedüst. Durch die Eindüsung von Wasser in das Entkokungsabgas wird der Abscheidegrad des Zyklonabscheiders deutlich verbessert. Die Emission von Staub- bzw. Kokspartikeln kann somit weiter reduziert werden. Die Feststoffpartikel des Entkokungsabgases lassen sich durch die regelmäßige Eindüsung von Wasser befeuchten, wodurch die Abtrennung der Feststoffpartikel durch den Zyklonabscheider verbessert wird.According to one preferred embodiment of the invention is water in the decoking exhaust gas injected in front of the cyclone separator. Through the injection of water in the decoking exhaust gas is the separation efficiency of the cyclone separator clearly improved. The emission of dust or coke particles can thus be further reduced. The solid particles of the decoking exhaust gas let yourself through the regular injection moisten with water, causing the separation of the solid particles is improved by the cyclone separator.
In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung bei einer Anlage mit einer aus mehreren Spaltöfen bestehenden Ofenstraße werden die während der Reinigungsprozedur anfallenden Entkokungsabgase zweckmäßiger Weise über einen einzigen Zyklonabscheider zur Nachverbrennung in den Feuerraum eines ausgewählten Spaltofens oder in eine katalytische Behandlung geführt.In another embodiment of the invention in a system with a furnace kiln consisting of several slit kilns become the decoke exhaust gases generated during the cleaning procedure conveniently over a single Cyclone separator for afterburning in the combustion chamber of a selected Slit furnace or in a catalytic treatment.
Mit der vorliegenden Erfindung gelingt es insbesondere, ein alternatives und umweltfreundliches Verfahren zum Stand der Technik zu stellen. Mit Hilfe der vorliegenden Erfindung werden sowohl Koks- bzw. Staubemissionen als auch der Kohlenmonoxidanteil des Entkokungsabgases vor dem Ablassen in die Atmosphäre minimiert.With In particular, the present invention succeeds in providing an alternative and to provide environmentally friendly methods of the prior art. With the aid of the present invention, both coke and dust emissions as well as the carbon monoxide content of the decoke exhaust before deflation minimized to the atmosphere.
Im Folgenden soll die Erfindung anhand eines in der Figur dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert werden.in the The invention is based on a shown in the figure Embodiment explained in more detail become.
Es zeigen:It demonstrate:
Die
bei diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung gemessenen
Staub- und Kohlenmonoxidkonzentrationen im Abgas an den verschiedenen
Positionen (5, 9 sowie 10) sind in der nachfolgenden Tabelle dargestellt. Ausführungsbeispiel:
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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