DE1543122B2 - Verfahren zur herstellung von vorwiegend acetylen und aethylen enthaltenden ungesaettigten kohlenwasserstoffen - Google Patents
Verfahren zur herstellung von vorwiegend acetylen und aethylen enthaltenden ungesaettigten kohlenwasserstoffenInfo
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Description
geführt, in der die Krackreaktion durchgeführt wird. Nach erfolgter Krackreaktion werden die Produkte
schnell mittels Kühlwasser gekühlt, das durch ein Rohr 4 in den Endteil der Reaktionskammer 9 eingeführt
wird; dann wird die Reaktion beendet. Die Reaktionsprodukte werden aus dem Rohr 10 abgezogen.
Wenn die Strömungsgeschwindigkeit an der Drosselöffnung 8 bei Schallgeschwindigkeit oder einer
höheren Geschwindigkeit gehalten wird, erfolgt das Mischen des Ausgangsmaterials mit dem heißen Verbrennungsgas
schnell und gleichmäßig ohne jede Turbulenz des beigemischten Gases in der Verbrennungskammer,
so daß nach Überführung des Gemisches von der Verbrennungskammer 6 in die Re-.
aktionskammer 9 die Krackreaktion bei konstanter Reaktionstemperatur durchgeführt werden kann. Dadurch
wird die Ausbeute an Acetylen und Äthylen erhöht, wobei gleichzeitig Schwankungen in der Ausbeute
an Acetylen und Äthylen und in dem Verhältnis von Acetylen und Äthylen vermieden werden.
Diese Ergebnisse werden dadurch erzielt, daß sowohl die Strömungsgeschwindigkeit des Ausgangskohlenwasserstoffes
in Düse 7 als auch die Strömungsgeschwindigkeit des Gemisches an der Drosselöffnung
8 bei Schallgeschwindigkeit oder einer höheren Geschwindigkeit gehalten werden. Wenn jedoch
nur eine dieser beiden Maßnahmen beachtet wird, kann die Ausbeute an Acetylen und Äthylen nicht
erhöht werden, und auch die Schwankung im Verhältnis der beiden Produkte und die Bildung von
Kohlenstoff und Teer können nicht beseitigt werden. Wenn die Strömungsgeschwindigkeit an der Drosselöffnung
8 unter der Schallgeschwindigkeit liegt, wird, selbst wenn der Ausgangskohlenwasserstoff ständig
mit Schallgeschwindigkeit oder einer höheren Geschwindigkeit in das heiße Verbrennungsgas eingespritzt
und mit demselben vermischt wird, die Verbrennung in der Verbrennungskammer ungleichmäßig
und die Zusammensetzung des heißen Verbrennungsgases verändert sich, so daß auch die Vermischung
des Ausgangskohlenwasserstoffes mit dem Verbrennungsgas ungleichmäßig wird. Daher wird
kein schnelles Mischen erreicht, die Ausbeute an Acetylen und Äthylen nimmt ab, das Verhältnis der
beiden Produkte zueinander schwankt, und an der Wand der Reaktionskammer 9 setzen sich Kohle und
Teer ab. Wenn man das Einsatzgut nicht mit Schallgeschwindigkeit oder einer höheren Geschwindigkeit
einspritzt, wird es schwierig, selbst wenn ein Verbrennungsgas hoher Temperatur durch gleichmäßige
Verbrennung bei einer Strömungsgeschwindigkeit, die
ίο an der Drosselöffnung 8 der Schallgeschwindigkeit
entspricht oder darüber liegt, gebildet wird, ein gleichmäßiges Gemisch aus dem Einsatzgut und dem
Verbrennungsgas herzustellen. An der Wand der Drosselöffnung 8 setzen sich dann Kohle und Teer
ab, die Ausbeute an Acetylen und Äthylen sinkt, und das Verhältnis der beiden Produkte zueinander verändert
sich.
Die Erfindung wird durch folgendes Beispiel veranschaulicht.
In dem in Abb. 1 dargestellten Ofen wurde ein thermischer Krackprozeß durchgeführt. Mit Hilfe
eines Brenners wurden verbrannt: 657 m3/h (Normalbedingung)
Erdölkrackgas als Brennstoff, 703 m3/h (Normalbedingung) Sauerstoff und 1261 kg/h Dampf.
Die Zusammensetzung des Erdölkrackgases ist folgende: 9,5% CO, 12,6% CH4, 30,3% CO2, 9,5%
C9H2, 12,8% C0H4, 0,3% C3H6, 0,5% C3H4, 0,2%
C4 -H6, 0,3% C4H4, 0,4% C6H6 und 23% H2. Als
Kohlenwasserstoff-Einsatzgut wurden 1487 l/h Naphtha (Siedepunkt zwischen 50 und 130° C) auf 500° C
vorgewärmt und durch die Einspritzdüse mit einer Geschwindigkeit von Mach 1 in den unteren Teil der
Verbrennungskammer eingespritzt, um es mit dem heißen Verbrennungsgas zu mischen. Dann wurde
das so erhaltene Gemisch in die Reaktionskammer eingespritzt, wobei die Geschwindigkeit in der Drosselöffnung
Mach 1 betrug, um das thermische Kracken von Naphtha durchzuführen. Die Reaktionstemperatur
betrug 1120° C, die Reaktionszeit 0,001 Sekunden, und das Krackgas belief sich auf 2122 m3/h
(Normalbedingung).
Versuch Nr. | Einheit | Verfahren gemäß der |
1 | Vergleichsverfahren | 0,4 |
Erfindung | 2 | ||||
Strömungsgeschwindigkeit | 0,4 | 0,4 | |||
des Krackguts | Mach (M) | 1,0 | 1,0 | 20,8 | |
Strömungsgeschwindigkeit | 1,0 | 29,3 | |||
an der Drosselöffnung .. | Mach (M) | 1,0 | 23,4 | 0,4 | 50,1 |
Acetylen | Gewichtsprozent | 23,6 | 30,5 | 21,3 | 92,1 |
Äthylen | Gewichtsprozent | 35,3 | 53,9 | 31,3 | |
Acetylen und Äthylen | Gewichtsprozent | 58,9 | 95,3 | 52,6 | geringe Ablage |
Kohlenstoffbilanz | Gewichtsprozent | 98,2 | 95,1 | rung rund um die | |
Kohlenstoffablagerung | geringe Ablage | Einspritzdüse | |||
im Innern des Ofens ... | keine | rung an der | Ablagerung | und um die | |
Einspritzdüse | an der Wand | Drosselöffnung- | |||
und an der | der Reaktions | Ablagerung | |||
Drosselöffnung | kammer | an der Wand | |||
— | der Reaktions | ||||
kammer | |||||
Außerdem wurden weitere Versuche mit der gleichen Einsatzmenge bei unterschiedlichen Strömungsgeschwindigkeiten
durchgeführt, indem die Gase in gleicher Zuführmenge verwendet wurden und die Strömungsgeschwindigkeit des Krackgutes an
der Einspritzdüse und an der Drosselöffnung verändert wurde. Die erzielten Ergebnisse werden in
der folgenden Tabelle mit den Ergebnissen des Beispiels verglichen.
Das Diagramm der A b b. 2 zeigt die Unterschiede, die sich mit dem Zeitablauf für das Verhältnis von
Äthylen zu Acetylen durch die Veränderung der Strömungsgeschwindigkeiten an der Einspritzdüse
und an der Drosselöffnung ergeben. Dabei stellt die Kurve mit dem Zeichen O das Beispiel dar, die
Kurve mit dem X-Zeichen das Vergleichsverfahren 1, die Kurve mit dem Zeichen □ das Vergleichsverfahren
2 und die Kurve mit dem Zeichen Δ das Vergleichsverfahren 3.
Wie bereits ausgeführt, wird die höchste Ausbeute an Acetylen und Äthylen bei dem erfindungsgemäßen
Verfahren erzielt, wobei eine Bildung von Kohle und Teer an der Wand des Ofens nicht festgestellt werden
kann. Aus Abb. 2 geht hervor, daß das Verhältnis von Äthylen zu Acetylen (in Gewichtsprozent des
erzeugten Gasgemisches) unverändert bleibt.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (1)
- Patentanspruch:Verfahren zur Herstellung von vorwiegend Acetylen und Äthylen enthaltenden ungesättigten Kohlenwasserstoffen, durch thermische Spaltung von Kohlenwasserstoffen in einem Strom heißer Verbrennungsgase, bei dem in einer Verbrennungskammer Brennstoff und Sauerstoff verbrannt und der zu spaltende Kohlenwasserstoff durch einen Kranz von Düsen radial in den Strom der Verbrennungsgase eingeleitet und das erhaltene Gemisch durch eine Drosselöffnung in den Reak- ■ ; tionsraum übergeführt und gespalten und das erhaltene Spaltprodukt anschließend abgeschreckt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der zu spaltende Kohlenwasserstoff, nach Vorerhitzung, mit mindestens Schallgeschwindigkeit in die Verbrennungskammer eingeleitet und das erhaltene Gemisch mit mindestens Schallgeschwindigkeit durch die Drosselöffnung in den Reaktionsraum übergeführt wird.25Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von vorwiegend Acetylen und Äthylen enthalt tenden ungesättigten Kohlenwasserstoffen, durch ther-1 ■ ■'■'■■■ mische Spaltung von Kohlenwasserstoffen in einem Strom heißer Verbrennungsgase, bei dem in einer Verbrennungskammer Brennstoff und Sauerstoff verbrannt und der zu spaltende Kohlenwasserstoff durch einen Kranz von Düsen radial in den Strom der Verbrennungsgase eingespritzt und das erhaltene Gemisch . durch eine Drosselöffnung in den Reaktionsraum eingeführt und gespalten und das erhaltene Spaltprodukt anschließend abgeschreckt wird.Zur Herstellung von ungesättigten Kohlenwasserstoffen, wie Acetylen und Äthylen, durch thermisches Kracken von Kohlenwasserstoffen, ist es wichtig, eine hohe Ausbeute von Acetylen und Äthylen zu erhalten. Es ist außerdem notwendig, eine beständige thermische Spaltreaktion und Gasbildung aufrechtzuerhalten und die Bildung von Kohle und Teer bei der Spaltung der Kohlenwasserstoffe zu vermeiden, damit-45 eine Verschmutzung des Ofens vermieden und ein Dauerbetrieb ermöglicht wird und Schwankungen in der Ausbeute an Acetylen und Äthylen sowie in dem Produktionsverhältnis der beiden Kohlenwasserstoffe auf ein Mindestmaß beschränkt werden.Es ist aus der östereichischen Patentschrift 199 625 ein Verfahren zur Herstellung von Acetylen und/oder Äthylen durch pyrolytische Spaltung von Kohlenwasserstoffen mit Hilfe von beigemischten Verbrennungsgasen bekannt. Die Spaltung wird mit Verbrennungsgasen durchgeführt, die erzeugt werden, indem Sauerstoff und Wasserstoff bei Schallgeschwindigkeit in eine Verbrennungskammer eingespritzt werden. Mit diesem bekannten Verfahren kann die Schaffung einer gleichbleibenden Durchflußmenge jedes Stromes sowie ein gleichmäßiges Mischen und die Erhöhung der Ausbeute an Acetylen und Äthylen nicht erreicht werden. Ferner ist die Aufrechterhaltung eines gleichbleibenden Verhältnisses zwischen den erzielten Produkten nicht gewährleistet, und es tritt keine Hernmung der Bildung von Kohle und Teer auf.Alle diese Nachteile werden durch die vorliegende Erfindung vermieden.Gegenstand der Erfindung ist daher ein Verfahren zur Herstellung von vorwiegend Acetylen und Äthylen enthaltenden ungesättigten Kohlenwasserstoffen durch thermische Spaltung von Kohlenwasserstoffen in einem Strom heißer Verbrennungsgase, bei dem in einer Verbrennungskammer Brennstoff und Sauerstoff verbrannt und der zu spaltende Kohlenwasserstoff durch einen Kranz von Düsen radial in den Strom der Verbrennungsgase eingeleitet und das erhaltene Gemisch durch eine Drosselöffnung in den Reaktionsraum übergeführt und gespalten und das erhaltene Spaltprodukt anschließend abgeschreckt wird, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß der zu spaltende Kohlenwasserstoff, nach Vorerhitzung, mit mindestens Schallgeschwindigkeit in die Verbrennungskammer eingeleitet und das erhaltene Gemisch mit mindestens Schallgeschwindigkeit durch die Drosselöffnung in den Reaktionsraum übergeführt wird.Durch das Verfahren nach der Erfindung werden folgende Verbesserungen erzielt:a) Eine konstante Strömungsmenge für die Gasströme,b) ein gleichmäßiges Mischen,c) eine höhere Ausbeute an Acetylen und Äthylen,d) ein gleichbleibendes Produktionsverhältnis der gewonnenen Kohlenwasserstoffe,e) Vermeidung von Kohle- und Teerbildung.• In der Zeichnung, die ein Ausführungsbeispiel einer Anlage zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung zeigt, istAbb. 1 ein senkrechter Schnitt durch einen für die Ausführung des Verfahrens geeigneten — hier nicht beanspruchten — Ofen, :A b b. 2 ein Diagramm, in dem die Ergebnisse des erfindungsgemäßen Verfahrens denen des bekannten Verfahrens an Hand entsprechender Kurven vergleichsweise gegenübergestellt sind.Wie aus A b b. 1 ersichtlich ist, weist der Ofen eine Düse 1 zur Einführung von Brennstoff und eine Düse 2 zur gleichzeitigen Einführung von Sauerstoff und Dampf auf. Brennstoff, Sauerstoff und Dampf werden von einem Brenner 5 in die Verbrennungskammer 6 gespritzt, um den Brennstoff zu verbrennen und ein Verbrennungsgas hoher Temperatur zu bilden. Der als Ausgangsmaterial zum Kracken in das Verbrennungsgas einzuspritzende Kohlenwasserstoff wird vorgewärmt durch eine Düse 3 eingeführt und durch eine Einspritzdüse 7 mit Schallgeschwindigkeit oder einer höheren Geschwindigkeit in die Verbrennungskammer 6 eingespritzt, wo er mit dem eine hohe Temperatur aufweisenden Verbrennungsgas vermischt wird. Wenn das zu krackende Produkt mit Schallgeschwindigkeit in die Verbrennungskammer eingespritzt wird, kann eine konstante Strömungsgeschwindigkeit des in die Verbrennungskammer einzuspritzenden Materials erreicht werden, und zwar ohne Störung durch die Druckabweichung in der Verbrennungskammer, so daß das Krackgut schnell und gleichmäßig mit dem heißen Verbrennungsgas vermischt wird. Folglich bleibt die Bildung von Kohle und Teer auf ein geringes Maß beschränkt, und an den Ofenwänden setzen sich keine Kohle- und Teerrückstände ab, so daß günstige Reaktionsergebnisse erzielt werden können. Das mit dem heißen Verbrennungsgas gemischte Ausgangsmaterial wird vom unteren Teil der Verbrennungskammer 6 mit Schallgeschwindigkeit oder Überschallgeschwindigkeit durch eine Drosselöffnung 8 in die Reaktionskammer 9 über-
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
SH | Request for examination between 03.10.1968 and 22.04.1971 | ||
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 |