DE1643074A1 - Verfahren zum Umwandeln von Kohlenwasserstoffen - Google Patents
Verfahren zum Umwandeln von KohlenwasserstoffenInfo
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Description
Dr. Ing. E. BERKENFELD, Patentanwalt, KÖLN, Universitätsstraße
Anlage Aktenzeichen
zur Eingabe vom 6. Juni 1967 Sch. Name d.Anm. stone & Webster Engineering
Corporation :
Verfahren zum Umwandeln, von Kohlenwasserstoffen.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum
Aufheizen eines Mediums auf eine hohe Temperatur, zum kurzzeitigen Halten auf dieser hohen Temperatur/ und zum. schnellen
Abkühlen des Mediums.
Die Erfindung bezieht sieh insbesondere auf das Umwandeln von Kohlenwasserstoffen, wozu diese auf eine hohe Temperatur
erhitzt, für eine kurze Reaktionszeit und bsi einem niedrigen
Partialdruck auf dieser hohen Temperatur gehalten und dann rasch auf eine Temperatur abgekühlt werden, die unter der
Umwandlungstemperatur liegt.
Die Erfindung bezieht sich speziell auf ein Verfahren zum thermischen Kracken von Kohlenwasserstoffen zum Erzeugen von
Olefinen, wobei kurzzeitig bei hoher Temperatur, bei niedrigem Partialdruck der Kohlenwasserstoffe und bei relativ hohen
Massengeschwindigkeiten thermisch gekrackt wird.
Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren
zum Erzeugen von Äthylen aus Petröleumnaphtha mit hoher Ausbeute
und bei hohem Trennvermögen.
3t 27/2 ■ ■ - 1 -
209824/1000 sad original
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann
ein neuartiger Hochtemperatur-Reaktionsofen verwandet werden, der für das zu erhitzende Medium relativ kurze
Leitungen mit geringem Durchmesser enthält.
Für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann
man weiter einen Ofen mit einer Vielzahl von Strahlungsbrennern mindestens auf den Wänden des Ofens verwenden, so =
daß praktisch die gesamte Wärme den Leitungen oder Rohren, die das Medium enthalten, durch Strahlung zugeführt wird.
Die Leitungen in dem Ofen sind verhältnismäßig kurz und haben kleinen Durchmesser.
Für die Erfindung läßt sich aich eine Vorrichtung verwenden,
die heiße Medien schnell abkühlt. Diese Vorrichtung enthält Mittel, mit denen das heiße Medium bei Berühren von Kühlflächen
gekühlt wird, so daß die Temperatur des heißen Mediums schnell abfällt. Die Kühlvorrichtung läßt sich so auswählen,
daß heiße Gase ohne wesentliche Druckänderung rasch abgekühlt werden.
Ein besonderes Einsatzgebiet für das erfindungsgemäße Verfahren
liegt in der Kohlenwasserstoffpyrolyse unter den Bedingungen einer kurzen Verweilzeit, hoher Temperatur und eines
niedrigen Kohlenwasserstoff-Partialdruckes, die eine hohe
Olefinproduktion ergeben, insbesondere Äthylen, und ein hohes
Verhältnis der Olefinausbeute zu der Ausbeute an z.B.--H2, CH^,
CpH^ und so weiter. Das erfindungsgemäße Verfahren und die
erfindungsgemäße Vorrichtung ergeben auch bei Einsetzen ver-
3 ■■■..-■;. : "'
schiedener Kohlenwasserstoffe einschließlich Äthan und
Rohöl eine hohe Äthylenausbeute.' :
In den meisten üblichen Kohlenwasserstoff-Kracköfen werden
für das zu erhitzende Medium lange Rohre mit verhältnismäßig
großem Durchmesser verwandt, was zu einer langen verweilzeit
und zu hohem Druckabfall führt.
Die üblichen zum Kracken von Kohlenwasserstoffen zum Erzeugen von Olefinen verwandten Rohröfen haben, obvrohl sie
durchaus betriebsfähig sind, keine maximale Olefinausbeute -^.
' : ■'■■■"- ' . β
bei hohem Trennvermögen erzielt. Die üblichen öfen haben
lange Rohre, die zu einem hohen Druckabfall führen. Der resultierende
hohe Druck beeinflußt das^ Trennvermögen in Bezug
>auf die gewünschten Endprodukte nachteilig.
Die Temperaturen der aus dem Kraekofen abströmenden Gase liegen
sehr hoch. Bei diesen hohen Temperaturen laufen die Krackreaktionen
schnell ab. Um diese Reaktionen in den abströmenden Gasen abzubrechen und um das Entstehen von unerwünschten
Nebenprodukten bis auf ein Minimum her abzudrücken, muß das .J|
abströmende Gas nach dem Austritt aus dem Reaktor schnell
bis auf eine Temperatur abgekühlt werden, an der die Reaktionen
praktisch aufhören.
Beim Kühlen der aus einem Kohlenwasserstoff-Krackverfahren
abströmenden-Kohlenwasserstoffgase, die sich auf einer hohen
Temperatur befinden und zum Erzeugen von Olefinen verwandt
werden, muß die Temperatur des Kühlmittels genügend tief liegen, um die Gase uro&en- gewünsDhten Betrag abzukühlen, und aus-
209824/1000 Bm
reichend hoch, um eine Kondensation der .hochsiedenden
Kohlenwasserstoffnebenprodukte auf den Kühlflächen zu
vermeiden. . =
Das Verfahren der vorliegenden Erfindung.bezieht sich auf
das thermische Kracken von Kohlenwasserstoffen. Das vorliegende Verfahren besteht insbesondere darin, daß die Kohlenwasserstoffe
kurzzeitig auf eine erhöhte Temperatur erhitzt
werden, während in der Reaktionszone ein niedriger Partialdruck der Reaktionsteilnehmer !-und eine verhältnismäßig
hohe Massengeschwindigkeit beibehalten und in der Reaktionszone selbst weiter ein geringer Druckabfall vorgenommen
wird. Erfindungsgemäß werden die zugeleiteten Kohlenwasserstoffe auf eine hohe Temperatur erhitzt, für eine kurze
Verweilzeit auf dieser hohen Temperatur gehalten und selektiv in die gewünschten Endprodukte umgewandelt. Zu dem.Verfahren
gehört auch ein rasches Abschrecken oder Kühlen der heißen gasförmigen Reaktionsprodukte. Dieses Abkühlen erfolgt so, daß die Umwandlung nach der gewünschten Verweilzeit
praktisch abgestoppt wird. Eine besondere Anwendung für das hier beschriebene Verfahren^liegt in dem Kracken von Kohlenwasserstoffen
bei hoher Temperatur zum Erzeugen von Olefinen, insbesondere Äthylen, und anderen ungesättigten Kohlenwasserstoffen.
Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein
neuartiger Ofen zum Durchführen des Verfahrens verwandt. Der Ofen läßt sich für jeden beliebigen Heizzweck verwenden und
insbesondere zum Durchführen von chemischen Umwandlungsreak-
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^131«-· BADORiGlNAL
tionen, die eine hohe Temperatur, eine kurze Verweilzeit
und eine reaktiv hohe Massengeschwindigkeit erfordern.
Eine besonder Anwendung für den neuartigen Ofen gemäß vorliegender
Erfindung liegt in dem Kracken von Kohlenwasserstoffen
bei hoher Temperatur. Das zu erhitzende Material
ist in dem Ofen in Leitungen oder Rohren enthalten, 4ie
durch Strahlungshitze aufgeheizt werden. Um die Rohre soweit
aufzuheizen, wie es das Durchführen der vorliegenden Erfindung
erfordert, sind auf den Ofenwänden mehrere Strahlungsbrenner
angeordnet. Durch die Verwendung einer Vielzahl von
Strahlungsbrennern läßt sich eine genaue und enge Steuerung
der Aufheizung durch einfaches Verstellen der den Brennern
zugeführten Brennstoffmenge erzielen.
Der erfindungsgemäße Ofen enthält eine Konvektions- Vorwärmzone
ι und. eine Strahlungs·« Umwandlungsfeone bzw*—Kraekzone.
Im Strahlungsabschnitt sind die Leitungen oder Rohre, die
das zu behandelnde Medium enthalten, verhältnismäßig kurz,
sie haben einen geringen Durohmesser und sind so entworfen,
daß nur ein geringer Druckabfall eintritt. Die speziellen
Betriebsbedingungen des Ofens hängen von den Eigenschaften
der Ausgangsstoffe und den Eigenschaften der gewünschten Endprodukte ab. Die Länge und der Innendurchmesser der in dem
Strahlungsabschnitt befindlichen Leitungen oder Rohrschlangen wird so ausgewählt, daß sich die gewünschte Verweilzeit und
der gewünschte Druckabfall einstellen. Die Rohrschlangen werden in dem Feuerraum vertikal oder horizontal angeordnet,
wobei zwei oder mehrere Rohre hintereinander
209824/1000 BÄ
verbunden werden, um eine Rohrschlange zu bilden. Zwei"oder
mehr solcher Rohrschlangen bilden eine Rohrschlangeneinheit-.-Die Rohre sind im Ofen in einer Ebene oder in Ebenen angeordnet,
die im allgemeinen zu den beiden Stirnseiten des Ver- · ·>
brennungsraumes parallel sind, in welchen eine Vielzahl von
Brennern angeordnet ist. Jede Rohrschlangeneinheit kann ihre eigene Konvektiqns-Vorwärmungszone und ihre eigene Absehreckungs-
oder Abkühlungsζone aufweisen. '
Die Abschreckungszone liegt dicht neben dem Auslaß der Reaktionsprodukte
aus dem Ofen und bewirkt eine rasche Abkühlung der
ausströmenden Gase von der Reaktionstemperatur auf eine Temperatur, bei welcher die Reaktion im wesentlichen unterbrochen wird.
Die auf· diese Weise abgekühlten ausströmenden Gase können durch eine übliche Wärmeaustauscheinrichtung weiter- abgekühlt werden.
Die Absehreekungsvorrichtung und das Kühlverfahren gemäß der
Erfindung bilden einen wichtigen Teil des Gesamtverfahrens. Das
verwendete Konzept kann Jedoch leicht auf andere Verfahren zum
Abkühlen von Strömungen heißer Produkte zwecks Wärmerückgewinnung und/oder zum Erhitzen von Medien angewendet werden. Die Kühleinrichtung
und das Verfahren können zum raschen Abkühlen heißer gasförmiger Produkte aus anderen Krackverfahren benützt werden.
Die Absehreekungsvorrichtung bewirkt eine'unmittelbareAbkühlung
auf Oberflächen. Die Vorrichtung ist von einfacher Bauart und
leicht zu betätigen. Die Vorrichtung kann irgendeine Größe auf~
weisen und wird gewöhnlich für einen .besonderen Zweck ausgebildet.
Die Vorrichtung kann waagerecht oder senkrecht angeordnet werden. Die Kühleinheit kühlt heiße Maien rasch ab, wobei sie den Druck
des Mediums nicht wesentlich verändert, d.h. der Druck des abge-
- 5 BAD ORIGINAL
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kühlten-Mediums am Auslaß der Kühleinheit ist im wesentlichen
gleich dem Einlaßdruck. Das abzukühlende Material kann nach oben oder nach unten strömen. Die Kühleinheit kann derart'betätigt werden, daß die Umlaufgeschwindigkeit des Kühlmittels
selbstregelnd ist und sich innerhalb bestimmter Grenzen selbst auf die Hitzebelastung einstellt. Die Umlaufgeschwindigkeit des
Kühlmittels kann aber auch durch eine Hilfspumpe geregelt werden.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung besteht die Kühlvorrichtung im wesentlichen aus drei konzentrischen Rohren, deren Wände Λ
zwei ringförmige Kammern und eine mittlere Kammer bilden. Das ·
Kühlmedium kann in das obere Ende der Einheit eingeführt werden und strömt in die mittlere Kammer. Diese steht an dem ihrem Einlaß entgegengesetzten Ende mit der ersten ringförmigen Kammer in
Verbindung. Das Kühlmedium strömt in der mittleren Kammer nach
unten und in der ersten ringförmigen Kammer nach oben und tritt
durch eine Öffnung am oder in der Nähe des oberen Endes der ersten
ringförmigen Kammer aus. Die Außenwand des zweiten konzentrischen ,
Rohres bildet eine Kühlfläche♦ Das zu kühlende heiße gasförmige
Material tritt am Boden der Kühlvorrichtung durch eine Öffnung
im dritten konzentrischen Rohr ein und strömt durch die zweite ^
ringförmige Kammer nach oben, um durch direkte Berührung mit der
Kühlfläche abgekühlt zu werden. Das abgekühlte Material verläßt
die Kühlvorrichtung durch einen Auslaß, der in .der Nähe des oberen
Endes der. zweiten ringförmigen Kammer angeordnet ist.
Der beschriebene Ofen kann auch für andere Verfahren als zum \ Kracken
von Kohlenwasserstoffen zwecks Erzeugung von Olefinen benützt
werden. Es kann auch eine andere Abschreckungseinrichtung /
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"~"""~7 " 1843074
als die beschriebene Einrichtung verwendet werden. Obwohl
die Abschreckungseinrichtung insbesondere zum raschen Abkühlen
der aus Kracköfen austretenden heißen Kohlenwasserstoffgase Verwendung findet, kann die-Kühleinrichtung selbstverständlich
auch für andere Arten von Abkühlungen verwendet werden. Die vorstehend beschriebene Kühleinrichtung ist jedoch
für das rasche Abkühlen der heißen Gase der Reaktionsprodukte gemäß der Erfindung vorzuziehen.
Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen
genauer beschrieben, in welchen zeigt:
Fig. 1 . eine Seitenansicht einer Heizofenvorrichtung, die
gemäß der -Erfindung ausgebildet ist, wobei ein Teil
der Seitenwand weggebrochen ist, um die innere Ausbildung des Ofens zu zeigen,
Fig. -2 .eine Endansicht des Ofens, wobei ein Teil der End-•
wand weggebrochen, ist, um einen Schnitt nach der Linie A-A der Fig. 1 zu zeigen, - , ■ '"
Fig. J im Längsschnitt äne Ausführungsform der Kühl- oder
Abschreckungsvorrichtung,
Fig. 4 im Querschnitt nach der Linie B-B der.Fig. J>
die
konzentrischen Rohre und die KühlroÜe der Kühlvorrichtung,
Fig. 5 im Längsschnitt eine andere Ausführungsform der'
■-■ ■' .- 7 -
BAD ORIGINAL
■ ■ Kühlvorrichtung, · · . ■
Fig. 6 im Querschnitt nach der Linie C-C der Pig. 5 die kon
zentrischen Rohre und die Kühlrippen der Kühlvorrich
tung, ■ · ■■■"■■":■"■
Pig. J ein schematisches Diagramm einer AusfÜhrungsform des
GesamtVerfahrens und des Verlaufs der verschiedenen
Strömungen.. . .
Für das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung kann
ein Material verwendet werden, das ausgewählt ist, um chemische■
Produkte mit einer spezifischen Eigenschaft zu erzeugen.-
Geeignete. Materialfen sind Kohlenwasserstoffe, die erhitzt werden,
um. dieselben thermisch zu kracken. Die zu behandelnden Materialien
umfassen'Äthan, Propylen, Propan, Butan, Pentan und Mischungen '
derselben, sowie Erdöl, Gasöl. und Rohöl „ ' .
Das Verfahren und die Vorrichtung finden insbesondere Verwendung
zum Kracken von im Bereich von 26 -- 5990G siedenden". Mineralöl-Fraktionen
zwecks Erzeugung von Olefinen.
Bevorzugte Materialien sind Mineralöl-Erdölfraktionen mit Anfangssiedepunkten im Bereich von 32 - 650Q und mit Endsiedepunkten.im
Bereich von 104 - 204°C. Das zugefiihrte Material wird wahlweise
gekrackt , um Olefine, insbesondere Äthylen, mit hoher Ausbeute zu erzeugen. . '
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Beim thermischen Kracken von Kohlenwasserstoffen zwecks Er-..
zeugung von Olefinen "wird dem zugeführten Material gewöhnlich
Dampf zugesetzt. Die Kühlvorrichtung kann irgendein gewünschtes Kühlmedium verwenden. Das Kühlmedium kann eine Flüssigkeit
sein, die beim Erhitzen teilweise oder vollständig verdampft. Die bevorzugten Kühlmedien sind Flüssigkeiten. Geeignete Flüssigkeiten
sind Dowtherm, Aroclors usw und Wasser.
Die bevorzugte Kühlflüssigkeit ist Wasser. Bei der beschriebenen
Ausführungsform wird die Kühlvorrichtung verwendet, um Dampf
von hoher Temperatur und unter hohem Druck zu erzeugen. Die bei
der Abkühlung wiedergewonnene Wärmeenergie kann zur Krafterzeugung
öder zum Erhitzen verwendet werden.
Es wurde gefunden, daß bei der Ausführung des Krackens mit einer
kurzen Aufenthaltszeit· und bei hoher Temperatur, sowie mit einem verhältnismäßig niedrigen Teildruck des Kohlenwasserstoffs die ,
Ausbeute an Olefinen und insbesondere von Äthylen erhöht wird.=
Mit der Zunahme der Ausbeuten von Äthylen und anderen ungesättigten
Verbindungen, wie z.B. von Acetylen und Butadienen, ndfoen
die Ausbeuten der gesättigten Verbindungen, wie z.B. Wasserstoff-Methan
und Äthan, ab.
Beim Verfahren gemäß der Erfindung "steigt die Temperatur des
Reaktionsmittels vom Einlaß der Reaktionsrohrschlange, d.h. im Strahlungsabschnitt des Ofens, bis zum Auslaß der Reaktionsrohrschlange
kontinuierlich an. Der Temperaturanstieg erfolgt zuerst rascher, während die Reaktionsmittel auf die Temperaturhöhe erhitzt
werden, bei welcher die Reaktionsgeschwindigkeiten wesentlich werden, um dann im ganzen übrigen Teil der Reaktionszone
BAD ORiGSMAL
infolge" der endothermlschen Beschaffenheit der Krackreaktionen
eine langsamere Geschwindigkeit des Anstiegs zuüzelgen.
Die Temperatur des Reaktionsmittels kann am Einlaß der Reak- ·
tionszone ungefähr 59J5 - 6500C betragen und steigt am'Auslaß
auf einen Wert von ungefähr 815 - 8990C an. Die vorstehend erwähnte
Aufenthaltszeit ist die Aufenthaltszeit der Reaktiönsmifel
In der Reaktionsζone.
Das Verfahren gemäß der Erfindung kann ausgeführt werden, um
wahlweise chemische Umwandlungen von spezifischen Kohlenwasserstoff
en zu erzielen;. Der zugeführte Kohlenwasserstoff kann sich
in der Flüssigkeits- oder Dampfphase oder in einer gemischten
Flüssigkeits-Dampfphase befinden. Der Kohlenwasserstoff befindet
sich in der Reaktionszone gewöhnlich in der Dampfphase. Der zugeführte
Kohlenwasserstoff wird in der Vorwärmungszone im allgemeinen
von der Umgebungstemperatur von ungefähr 21 -260C auf eine Temperatur von beispielsweise 595 - 65O0C vorgewärmt, die unterhalb jener
liegt, bei welcher eine bedeutende Reaktion stattfindet. Je nach
dem Siedebereich des zugeführten Materials kann dasselbe während
der Vorwärmung teilweise oder vollständig verdampft'werden. Bei
den Verfahren, bei denen Dampf verwendet wird, wird der Dampf dem
zugeführten Material zugesetzt, bevor dasselbe in die Reaktionszone eingeführt wird. Der Dampf kann beispielsweise im Vorwärmungsabschnitt
an Stellen zugesetzt werden, an welchen 70 - 90$ des zugeführten
Materials verdampft werden. Der auf diese Weise zugesetzte Dampf bewirkt die vollständige Verdampfung des zugeführten
Materials durch Verringerung des Teildrucks des Kohlenwasserstoffs.
Der Dampf hat auch die Aufgabe, in der ReaktionszOrie einen niedrigen
Teiidruck des Kohlenwasserstoffs aufrechtzuerhalten."
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Das Verfairen findet insbesondere Anwendung zum thermischen
Kracken, von Mineral öl-Erdölfraktionen in einem Ofenreaktor.,
der einen Konvektions-Vorwarmungsabschnitt und einen Strahlungshitze-Reaktionsabschnitt
enthält. Die Einlaßtemperatur in dem Strahlungshitzeabschnitt beträgt ungefähr 593 - .65O0C und die
Auslaßtemperatur aus dem Strahlungshitzeabschnitt beträgt ungefähr 815 - 8990C. Die Zuführungsgeschwindigkeit ist so groß, ·
daß die Massengeschwindigkeit des durch die Strahlungsrohrschlange
im Ofen zugeführten Materials 7,j5 -17 g/s/cm ,=. vorzugsweise
8,7-12,6 g/s/ern und insbesondere 9*7 - 11*7 g/s/cm der Querschnittsfläche
des Reaktionsrohres beträgt. Bei Verwendung von Dampf basiert die Massengeschwindigkeit auf der Gesamtströmung
von Dampf und Kohlenwasserstoffen.
Bei Verfahren zum thermischen Kracken von Kohlenwasserstoffen werden unter den angegebenen Bedingungen der Zuführungsgeschwindigkeit
und des Teildrucks des Kohlenwasserstoffs bei Zunahme der Temperatur Bedingungen erreicht, unter welchen eine Verkokung der
Leitungen und/oder eine Verstopfung der Anlage stromabwärts vom Ofen auftritt, so daß eine: häufige Entkokung der Anlage erforderlieh
ist. Bei dem mit kurzer Aufenthaltszeit und bei hoher Temperatur ausgeführten Verfahren gemäß der Erfindung kann eine höhere
Umwandlung erzielt werden als bei den üblichen lange Zeit dauernden
und bei niedrigerer Temperatur ausgeführten Verfahren, so daß die Ausbeuten von Äthylen und anderen ungesättigten Verbindungen
erhöht werden können. Die maximale Ausbeute an Äthylen wird erhöht durch Erhöhung des Umwandlungsniveaus· und durch Verbesserung
der Selektivität für Äthylen.
-11-
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Die Selektivität und die Ausbeute werden weiter"erhöht, wenn,
in der Umwandlungs- oder Reaktionszone ein verhältnismäßg niedriger Teildruck des Kohlenwasserstoffs aufrechterhalten wird.
Der Teildruck in der Reaktionszone wird bestimmt durch den gesamten Druck am OfenauslaßÄ durch die Menge des Verdünnungsdampfes relativ zu jenäer des Kohlenwasserstoffs und durch den
Druckabfall in der Krackrohrschlange-, ■
Für ein spezifisches Verhältnis von Dampf zum Kohlenwasserstoff
und für einen spezifischen Gesamtdruck am Auslaß der Rohrschlange ist"der wirksame durchschnittliche Teildruck des Kohlenwasser- M
Stoffs in der Reaktionszone in einer Rohrschlange niedriger, die
einen geringen Druckabfall aufweist, als in einer Rohrschlange.,
die einen hohen Druckabfall aufweist. ' · :
Gegenstand der Erfindung sind ein Verfahren und eine Vorrichtung,,
die verhältnismäßig kurze Krackrohrschlangen,, eine verhältnismäßig
hohe Massengeschwindigkeit und ein verhältnismäßig niedriges VerdünnungsdampfVerhältnis verwenden und die trotzdem in der Reaktionszone
einen niedrigen Teildruck des Kohlenwasserstoffs erzielen.
-.= _.. . \. : _.■■.■■■ . ■
Wenn ein Verfahren zum Kracken von Kohlenwasserstoff ausgeführt
wird, jUm beispielsweise Äthylen zu erzeugen, kann der zugeführte
Kohlenwasserstoff mit Dampf verdünnt werden in einem Gewichtsverhältnis
von Dampf zum Kohlenwasserstoff von 0,1 - 2,0/, vorzugsweise von 0,5 - 1,0 und insbesondere von 0,4 - 0,8.
- 12 -
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Die-Aufenthaltszeit des zugeführten Kohlenwasserstoffs .
im Strahlungsabschnitt der Krackrohrschlange kann 0,1 0,5
s, vorzugsweise 0,15 - 0,4 s und insbesondere 0,2 0,4
s betragen.'Bei den verwendeten hohen Temperaturen gehen'die Krackreaktionen sehr rasch vor sich. Um die Erzeugung
großer Mengen unerwünschter Nebenprodukte und eine beträchtliche-Koksablagerung zu verhindern, ist es erforderlich, die ausströraenden gasförmigen Produkte von der
Austrittstemperatur der Strahlungszone von 815 - 899 C°"
rasch auf eine Temperatur abzukühlen, bei welcher die v.
Krackreatetionen im wesentlichen aufhören» Das kann durch
rasche Abkühlung in einer entsprechenden Wärmeaustauschvorrichtung um 38 - 515 C0 geschehen, d.h. von ungefähr
815 - 899 °C auf ungefähr 538 - 76O0C. Nachdem die ausströmenden
Gase, den Strahlungsabschnitt des 0fens"verlassen
haben, wird die Abkühlung sehr rasch in ungefähr 1 -JO ras, vorzugsweise in ungefähr 5 - 20 ms und insbesondre In ungefähr
5 ·- IS ms ausgeführt. Bei dem mit kurzer Aufenthaltszeit Und bei höher Temperatur ausgeführten Verfahren zum
Kracken von Kohlenwasserstoffen zwecks Erzeugung von Olefinenist
die rasche Abkühlung kritisch. Wenn die Abkühlung wesentlich mehr als. ungefähr 30 ms dauert., wurde gefunden, daß in
den inneren* Durchlässen der Kühleinheit und im stromabwärts liegenden Teil der Anlage beträchtliche Koksablagerungen erfolgen
können. ■
Der neuartige Ofen gemäß der Erfindung kann benützt werden,
um Hitze für irgendeinen Zwec =. au liefern, bei welchem ein
Medium auf eine hohe Temperatur erhitzt, sowie während einer
2 0.9 8 2 4 / % 0 0 0
kurzen Aufenthaltszeit und mit einer verhältnismäßig hohen
Massengeschwindigkeit auf dieser hohen Temperatur gehalten werden soll. Der Ofen weist einen Strahlungshitzeabschnitt
aufj der Strahlungsbrenner enthält, welche auf der zu erhitzenden
Oberfläche eine hohe Temperatur mit einem hohen durchschnittlichen Wärmefluß von 5,424 - 9,492 k/Vcm und
cat η
·
vorzugsweise von 5,9664 - 7*59:56 k/h/cm liefern. Dies er-_
gibt eine maximale Rohrtemperatur von bis zu ungefähr 1.065 G.
Der Strahlungsabschnitt des Ofens kann Rohrschlangen oder
Rohre enthalten, die einen Einlaßdruck von 2,11 - 5,27 kg/cm
ö und einen Auslaßdruck von 1,41 - 3,16 kg/cm aufweisen* Vor-
zugsweise kann der Einlaßdruck·2,81 - j5,52 kg/cm und der
Auslaßdruck 1,76 - 2,46 kg/cm betragen. Der Druckabfall in der Rohrschlange ist gering μηά kann 0,7 - 2,1 kg/em und
* P
'vorzugsweise 0,7 --1*05 kg/cm betragen. Einer der Vorteile
der Ausbildung des Ofens besteht darin, daß das in den Leitungen zu erhitzende Medium während der Erhitzung auf einem
verhältnismäßig niedrigen Druck gehalten wird. Der Teildruck des Kohlenwasserstoffs am Auslaß kann 0,35 - 1*4 kg/cm und
J O
vorzugsweise 0,7 -"1,05 kg/cm betragen. Ein bevorzugter Einlaßdruck der Strahlungsrohrschlange beträgt ungefähr 2,8 kg/crfr
mit einem bevorzugten Auslaßdruck von ungefähr 1,76 kg/cm .
Der bevorzugte Teildruck des Kohlenwasserstoffs am Auslaß kann ungefähr 0,91 - 0,98 kg/cm betragen. Die- das zu erhitzende
Medium enthaltenden Leitungen können eine Länge von 18 »
63 m aufweisen. Jede Leitung kann aus 2 - 8 Rohren,von-6-1^,5 m
Länge bestehen, die durch 180°-Rohrkrümmer miteinander verbunden
sind. Die Rohre können einen Innendurchmesser von 5-7,5 0W
aufweisen. Vorzugsweise haben die Leitungen eine Länge von
"- 14 -
209824/1000 gAD origins
27 - 45 m und bestehen aus 3-5 Rohren mit einer Länge von
9 - 12 m, die durch 180°-Rohrkrümmer miteinander verbunden
sind und eine Rohrschlange bilden, deren Ebene im allgemeinen zu den Ofenwänden und den Brennern parallel ist. Bei
einer'Ausführungsform der Erfindung haben die Rohrschlangen eine Länge von ungefähr 27 m und bestehen aus 3 Rohren mit
einer Länge von ungefähr 9 rn, die durch zwei I80°-Rohrkrümmer
miteinander verbunden sind. Die Rohre haben vorzugsweise einen Innendurchmesser von 5 ora.
Der Ofen kann eine einzige oder eine doppelte Reihe von Rohren aufweisen und die Rohre können im Ofen senkrecht oder waagerecht
angeordnet sein. Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung
verwendet Jedoch eine einzige Reihe von senkrecht angeordne-ten Rohren. . ' . ' ,
In einer'Krackrohrschlange, die einen hohen Druckabfall aufweist, nimmt der Gesamtdruck in der Rohrsachlange am Auslaßende
derselben sehr rasch ab. Dies ergibt in daer-Rohrschlange eine
Teildruckverteilung, die in der Nähe des=Auslasses und in der
Zone der hohen Umwandlung durch ein Maximum hindurchgeht. Dieser maximale Teildruck des Kohlenwasserstoffs ist wesentlich höher als der Teildruck am Auslaß der Rohrschlange. In
Rohrschlangen mit einem hohen Druckabfall tritt daher ein verhältnismäßig
hoher Teildruck des Kohlenwasserstoffs in Jener Zone der Rohrschlange auf, in welcher ein niedriger Teildruck
erforderlich ist, wenn ein Maximum der Selektivität und der
Umwandlung in Olefine erhalten werden sollen,
■■■■'■_■ - 15 -
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Bei Verwendung einer Rohrschlange mit niedrigem.Druckabfall,
die unter den gleichen Bedingungen der DampfVerdünnung
und des Auslaßdrucks betrieben wird, wie die .Rohrschlange
mit hohem Druckabfall,- tritt gemäß der Erfindung der maximale Teildruck gewöhnlich am Rohrschlangenauslaß
und nicht in der Zone der hohen Umwandlung in der Krackrohrschlange
auf. In jenen Fällen, in denen in der .Rohrschlange
ein Maximum auftritt, ist der maximale Teildruck nicht be- .·
deutend höher als der Teildruck am Rohrsiilangenauslaßv Um bei hoher Umwandlung eine hohe Selektivität für Olefine zu
erhalten, ist ein verhältnismäßig niedriger Teildruck des Kohlenwasserstoffs erforderlich-. Der gesamte .Auslaßdruck des
Ofens kann 1,76 - 2,1 kg/cm betragen,"Bei einem.solchen Auslaßdruck
des Ofens wird der Teildruck des Kohlenwasserstoffs am Auslaß durch die Menge des Verdünnungsdampfes, die pro
Mengeneinheit des Kohlenwasserstoffs verwendet wird>
und durch das Molekulargewicht des ausströmenden Kohlenwasserstoffs bestimmt.
· .-"""■.:
Das Gewichtsverhältnis von Dampf zum Kohlenwasserstoff kann 0,3 - 1,0 und vorzugsweise ungefähr 0,5 betragen. Bei einem
Verfahren zum Kracken von Erdöl zwecks Erzeugung von Äthylen
2 wird bei- einem gesamten Auslaßdruck von ungfähr 1,76 kg/cm
und einem Gewichtsverhältnis von Dampf zum Kohlenwasserstoff '.
von 0,5 der,Teildruck des Kohlenwasserstoffs am Rohrsanlangen~
/2
auslaß ungefähr 0,9" kg/cm betragen. ~' . '.
auslaß ungefähr 0,9" kg/cm betragen. ~' . '.
Bei der hohen Temperatur und der kurzen Aufenthaltszeit, die gemäß der Erfindung verwendet werden, ist es erforderlich, die
■■/'*.. '■ - 16 -
209824/4000
aus dem Ofen ausströmenden Gase rasch genügend weit unter · :
die Reaktionstemperatur abzukühlen, um die Reaktion im wesentlichen
zu unterbrechen. Wenn dies nicht geschieht, dauert die Reaktion an, nachdem die ausströmenden Gase die
Reaktionszone verlassen haben und kann zu einem Abbau des Produkts, zu einer Verringerung der Ausbeute an Äthylen und
zu einer erhöhten Produktion von polynuklearen aromatischen Stoffen und/oder anderen Verbindungen von geringer Flüchtigkeit führen. Solche Produkte trachten, eine Ablagerung von
Koks auf den Wänden des stromabwärts liegenden Teils der Anlage zu verursachen. Bei 871QC sind die Reaktionsgeschwindigkeiten
so hoch, daß bei einer Aufenthaltszeit von nicht mehr als'50 ms in der Abschrökungszone eine bedeutende Reaktion
stattfindet. Es ist daher wichtig, die ausströmenden Gase nach dem Verlassen des Ofens'sofort.und sehr rasch auf eine
Temperatur von beispielsweise weniger als 593 - 76O°C äozakühlen,'bei
welcher im wesentlichen keine schädliche Reaktion mehr stattfindet.
Die Vorrichtung weist eine Sinrichtung aufV· durch weHthe die
aus dem Ofen ausströmenden heißen Gage in einem ringförmigen
Durchlaß abgekühlt werden, wobei eine oder beide Flächen dieses Durchlasses eine Wärmeübertragungsfläche bilden. Diese Kühlvorrichtung
ist besonders geeignet zum raschen'Abschrecken heißer Gase, wobei eine kleine Abnahme, im wesentlichen keine Änderung
oder eine kleine Zunahme des Drucks des abgekühlten Mediums eintritt, während auf wirtschaftliche Weise Hochdruckdampf erzeugt
wird. *
. - 17 -
. ä ^. . . BAD ORIGINAL
ι643074
Die Kühlvorrichtung oder die Abschreckeinheit gemäß der
Erfindung bewirkt eine rasche' Abkühlung der heißen Medien ."
durch direkte Wärmeübertragung auf den Kühlflächen. Der Wärmeaustauscher kann verwendet werden zum Kühlen von Flüssigkeiten · "AOder Gasen und/oder zur Wärmewiedergewinnung und
Erzeugung von Dampf. Urn die Erörterung der Bedingungen der
Verwendung der Vorrichtung zu vereinfachen,-wird nachstehend
die Abkühlung heißen gasförmigen Kohlenwasserstoffs beschrie-_
ben, der aus einem Krackofen austritt, welcher Hochdruckwasser
als Kühlmittel verwendet. Die Gastemperatur am Einlaß der ■ .-
Abschreckungseinhe.it kann ungefähr 7J52 *- 899°C betragen und jja
wird rasch um 38 - 3150C abgekühlt. Die heißen Gase werden der
Abschreckungseinheit mit einer Geschwindigkeit von 105 - 500
m/s und vorzugsweise von 150 - 27O m/s zugeführt. Der
Wärmefluß am Einlaß zur Kühlvorrichtung kann bis zu 21,696 k/h/cm
betragen und die Kühlvorrichtung kann einen durchschnittlichen
Wärmefluß von ungefähr 10,848k/h/cmaufweisen. Beim Betrieb
der Einheit unter den nachstehend angegebenen Drücken werden pro Kilogramm des erzeugten Dampfes ungefähr 10 - 15 kg Wasser
in Umlauf gesetzt. Die Einheit kann so ausgebildet und betrieben werden, daß sich im wesentlichen keine Verringerung des m
Drucks zwischen dem Einlaß der heißen Gase und dem Auslaß der
gekühlten Gase.ergibt. Die Druckverringerung des zu kühlenden
Mediums kann auf weniger als 0,21 kg/cm und vorzugsweise auf weniger als 0,07 kg/cm gehalten werden. Das Wasser wird in ·
die Einheit unter einem Druck von 70,5 - 14O;,6 kg/cm und !mit
einer Temperatur von ungefähr 282 - 355°C eingeführt. Vorzugsweise
wird das Kühlwasser unter einem Druck von 105,5 - 126,5kg/crf
und mit einer Temperatur-von ungefähr 3I 2 - 327 0C eingeführt.
Bei der Ausführungsform der Erfindung, bei welcher der.Kühl-
209824/1000
mittelumlauf durch" Therraosiphonwirkung, erzeugt wird, kamv
die Umlaufgeschwindigkeit.innerhalb bestimmter Grenzen
selbstregelnd sein und stellt sich automatisch auf Veränderungen
der erforderlichen Abkühlung ein. .
Bei der Abkühlung von eine hohe Temperatur aufweisenden Kohlenwasserstoffströmungen,
die einige verhältnismäßig hochsiedende Bestandteile enthalten, ist-es erforderlich, die Kühlflächen
auf einer Temperatur zu halten, die hoch genug ist, um die Kondensation und die Ablagerung der hochsiedenden Bestandteile
auf den Kühlflächen zu verhindern. Es ist aber auch notwendig, die Kühlflächen kalt genug zu halten, um die erforderliche .
rasche Abkühlung der Strömung der austretenden Gase auszuführen
.
Der Ofen gemäß der Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Figuren 1 und 2 der Zeichnungen besehrieben. Diese Figuren zeigen eine Ausführungsform der Heizvorrichtung zur
Wärmebehandlung von flüssigen Materialien.
Die Vorrichtung v/eist eine Umhüllung 'auf, die aus' einem äußeren
Mantel 1.4 und einer inneren VJand 16 besteht, welche eine Heizkammer 17 begrenzt. Innerhalb dieser Kammer 17 sind in der
Mitte Rohre j5-6 angeordnet, welche eine Rohrschlangeneinheit
bilden. Diese Rohre nehmen das zu behandelnde vorgewärmte" flüssige Material auf und bilden Rohrschlangen, durch welche
das. Medium hindurchgeht.
Zwischen dem äußeren Mantel 14 der Ofenwand und der· inneren Wand
16 ist eine Isolierung 15 angeordnet. Die innere Wand 16 der
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^098 24/1000
^:-- ~:'/Λ - -BADORiGtNAt
^:-- ~:'/Λ - -BADORiGtNAt
Kammer 17 besteht aus feuerfestem Material, welches der
Hitze Widerstand leistet, der es in irgendeiner besonderen Anlage unterworfen werden kann. Die Kammer I7 ist im wesentlichen
geschlossen mit Ausnahme des Durchgangs . Vj am
oberen'Ende, der einen Auslaß für die die Kammer verlassenden Verbrennungsprodukte bildet: Der BuKhgang I3 enthält
die Vorwärmungsrohre 7, die mit den Rohren >-6 in Verbindung
stehen» Die Rohre 7 bilden den Konvektions-Vorwärmungsabschnitt des Ofens und gewinnen Wärme zurück, die sonst verloren
gehen würde. Das zu erhitzende flüssige Material wird
durch die Leitung 1 zugeführt,"die mit den- Rohren 7 verbunden
ist ο Das Material fließt dann durch die Vorwärmungsröhre 7,
d-h.» durch den Konvektions-Vorwärmungsabschnitt, sowie durch
das Sammelrohr 2.s aus dem das .Material in den Strahlungsabschnitt
gelangt.
Das flüssige Material wird daher auf eine Temperatur vorgewärmt,
die etwas unterhalb jener.liegte bei welcher das/ Material
behandelt werden soll. ■■-.."""
Bei Krackverfahren von Kohlenwasserstoffen kann Dampf in die
Rohre 7 durch die Leitungen'.54 und/oder 55 (Figo 7) eingeführt
werden., um die Verdampfung des zugeführten Materials zu unterstützen
und den Teildruck des Kohlenwasserstoffs, im Strahlungsabschnitt zu regeln.
In den gegenüberliegenden Seitenwänden der Kammer I7 ist eine
18 ■"·"■■
Vielzahl von Strahlungsbrennern angeordnet, von denen Strahlungshitze
auf die Rohre J5-6 abgestrahlt wird.
20982471000
Die Brenner 18 können in üblicher Weise mit Erdgas, einem- .
anderen Brennstoffgas oder fein verteilten Brennstoffen
über (nicht dargestellte) Sammelrohre, Verteiler oder einzelne Leitungen gespeist wefden, die zu jedem Brenner führen.
Der Metallmantel 14 bildet die Außenwand des Ofens, der auf
Füße 22 gestellt ist. Bauteile 20 und 21 bilden ein Stahl- . gerüst, welches die Ofenwände trägt.
Die besondere Type des Strahlungshitzebrenners und die Einzelheiten
desselben brauchen nicht beschriäoen zu werden, da sie
bekannt und von üblicher Art sind. Ss kann irgendeine Type des
Strahlungshitzebrenners verwendet werden, der im wesentlichen die ganze Hitze durch Sträa. lung liefert.
Die Rohre jte, 3b, J5c sind beispielsweise Innerhalb der ■Verbrennungskammer
17 senkrecht angeordnet. Die Rohre haben eine Länge von ungefähr 8,4 m und sind durch zwei 180°-Rohrkrümmer
miteinander verbunden, um eine einzige Rohrschlange von ungefähr 27 m Gesamtlänge zu bilden. Bei dieser Ausführungsform
kann der Innendurchmesser der Rohre 5 cm betragen· Die Rohrschlangen
werden am oberen und unteren Ende des Ofens in üblicher Weise" abgestützt und geführt. Die Einlaßrohre Ja, 4a,
5a, 6a Jeder Rohrschlangeneinheit sind am oberen Ende der Verbrennungskammer
mit einem Einlaßsammeirohr 2 verbunden und die Auslaßrohre Jg, 4c, 5Gj 6Ό sind am unteren Ende des Ofens
mit einem Auslaßsammeirohr 11 verbunden. Die Ebene der Rohrschlangeneinheit
ist im allgemeinen parallel und liegt im gleichen Abstand, von den beiden Stirnseiten der Verbrennungskammer,
- 21 -
V _ . 209824/1000 -
BADORlGfNAL
in. welchen die Brenner 18 angeordnet sind. ■
Vier Rohrschlangen 3>^j5j6"können mit einem oberen Sammelrohr
und einem unteren Sammelrohr Tl verbunden werden und eine Rohrschlangeneinheit
bilden. Je nach der Menge des gewünschten Produkts kann der Ofen besonders ausgebildet werden und soviele
Rohrschlangeneinheiten enthalten, als in einem einzigen
sind. / .. --._■■-■
Ofen erforderlich i-s-fc, um die gewünschte Kapazität des Ofens
zu erzielen. Ebenso kann eine Rohrschlangeneinheit aus weniger ■
oder mehr als vier Rohrschlangen bestehen. Ein Ofen kann 1-20 Rohrschlangeneinheiten und vorzugsweise 4-10 Rohrschlangeneinheiten
enthalten. -. _■"..-
Jede Rohrschlangeneinheit kann j.mit ihrem eigenen Konvektions-Vorwärmungsabschnitt
und ihrer eigenen Absehreckungsvorrichtung
zum raschen Abschrecken der ausströmenden Gase des Produkts versehen
sein. Die Verbrennung,sgase aus dem Konvektionsabschnitt
gelangen in eine Kammer, die einem oder mehreren Konvektlonsabschnitten
gemeinsam sein kann. Die Abschreckungsvorrichtung muß dicht neben dem Auslaßsammeirohr liegen, um eine rasche Verringerung
der Temperatur der aus dem 3trahlungsabsch#nitt ausströmenden Gase zu bewirken.
Die Leitung 12 steht mit der Kühlvorrichtung in Verbindung und
durch diese Leitung werden die aus dem Strählungsabschnitt des
Ofens ausströmenden heißen Gase der Kühlvorrichtung· zugeführt.
Eine Ausführungsform der Erfindung ist mit der neuartigen Ab.-schreckungs-
oder Kühlvorrichtung versehen. Diese S; in unmittelbarer
Nähe des Auslaßsamrnelrohres der zu kühlenden heißen aus-
20 98 2 4/10OQ
strömenden Gase angeordnet und so ausgebildet, daß die Temr
peratur der heißen ausströmenden Gase rasch in.anem bestimmten
Maße verringert wird. Die Abschreckungsvorrichtung bildet einen wichtigen Teil des Gesamtverfahrens. Der der Abschreckungsvorrichtung zugrunde liegende Erfindungsgedanke kann jedoch
Jeicht auch für die Abkühlung von Strömungen anderer Verfahren
und/oder für die Wärmewiedergewinnung Anwendung finden.
Nachstehend wird eine Ausführungsform dser Kühlvorrichtung
unter Bezugnahme auf die Figuren 3>
und 4 der Zeichnung beschrieben. Gemäß Fig. 3 besteht die Kühlvorrichtung aus drei konzentrischen
Zylindern oder Rohren, die senkrecht angeordnet sind. Der äußere Zylinder ist mit einer Vielzahl in gleichem Abstand
liegenöer Rohre versehen. Die ausströmenden heißen Gase werden in die Kühlvorrichtung eingeführt und im direkten Wärmeaus- . a
tausch durch Berührung mit zwei Kühlflächen rasch abgekühlt.
Die neuartige Kühlvorrichtung gemäß der Erfindung bildet eine
Vorrichtung zur genügend raschen Abkühlung der aus dem Ofen ausströmenden Gase, um die Reaktion im wesentlichen zu unterbrechen,
so daß die Gase einem aus vielen Rohren bestehenden üblichen Wärmeaustauscher zugeführt werden können. Die Vorrichtung
ist ein Wärmeaustauscher, in welchem Hochdruckdampf erzeugt wird-. Das Einlaßende der Abs chreacungs vor richtung ist so
ausgebildet, daß die Geschwindigkeit der aus dem Ofen ausströmenden Gase fortschreitend herabgesetzt wird., so daß die Spitzengeschwindigkeit
oder kinetische Energie in statischen Druck umgewandelt wird. Die erzielte Druckwiedergewinnung kann den
Reibungsdruckabfall durch die Vorrichtung teilweise, ganz oder mehr als ausgleichen, je nach den besonderen Abmessungen der :
209824/1000
Vorrichtung und dem Bedingungen, unter denen dieselbe betrieben
wird. Die rasche Abkühlung des Gases wird bewirkt,
indem das Gas durch einen ringförmigen Durchgang geführt
wird, der gekühlt ist.
Das mittlere konzentrische Rohr 32 hat am. oberen Ende einen
Einlaß.=:·.73· Das zweite konzentrische Rohr 3.4 ist am oberen Ende
kurz vor dem Einlaß 73 nach innen gekrümmt und stößt gegen die Wand des mittleren Rohres 32. Die Außenwand des Rohres 32
und die Innenwand des Rohres 34 bilden den ringförmigen Raum
■33* Ein Abstandsstück 48 hält das Rohr 32 im gleichen Abstand
von der -Innenwand des Rohres 3^· Das untere Ende des Rohres 3^·
bildet eine abgerundete Kammer, die in einem abgerundeten Endteil
37 endet» Das dritte konzentrische Rohr.36 erstreckt sich
über die Länge der Vorrichtung und endet kurz vor dem oberen
Ende des Rohres 34. Oberhalb der Stelle, an weMier das Rohr J>6,
endet,,steht eine Leitung 74.über eine Auslaßöffnung 75'mit
dem ringförmigen Raum 33 in Verbindung. Die Innenwand des Rohres
36 und-die Außenwand des Rohres ^K bilden die. zweiteringförmige
Kammer 35· Xn. der Näjhe des oberen Endes des ringförmigen Durchganges 35 ist ein Prallring 46 vorgesehen,· der verhindert, daß
sich stagnierende Gase des Produkts im oberen Ende der ringförmigen Kammer ansammeln. In der Nähe des oberen Endes der
ringförmigen Kammer 35 ist eine Verbindungsleitung 44 vorgesehen, die über die Auslaßöffnung 45 mit dem ringförmigen Durchgang
35 in Verbindung steht. Der Prallring 46 und Abstandsstüoke
47 halten das konzentrische Rohr 34 in der Mitte der ringförmigen
Kammer 35 ·
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Die Außenwand des konzentrischen Rohres 36 kann mit einer ·
Vielzahl von in gleichem Abstand liegenden Rohren 61 versehen sein, welche mit der Außenwand 56 verbunden sind und
dieselbe dicht berühren. Diese Rohre erstrecken sich fast über die ganze Länge der Außenwand- 36 vom untersteh Ende
derselben bis zur Leitung 44. Die oberen und unteren Enden
der Rohre 61 sind durch gekrümmte Teile 6θ· bzw. 62 nach außen
erweitert und stehen am oberen Ende mit dem Ringwulst 50 und
am unteren Ende mit dem Ringwulst 49 in Verbindung. Letzterer
ist mit einer Verbindüngsleitung 64 versehen, durch welche
das Kühlmedium über den Einlaß 63 in den Ringwulst 49 und
durch die Rohre 61 nach oben fließt. Die Rohre 61 sind Imit .
dem oberen'Ringwulst 50 verbunden und das Kühlmedium fließt
aus demselben über den Auslaß 66 und die Leitung 65 aus.
Ein wichtiges Meümal der Kühlvorrichtung -ist der Nasenkegel 38,
der am. 'Endteil 57. befestigt ist und nach unten konvergiert,
um den Nasenkegel zu bilden. An einer an das Ende des geraden
Teils des konzentrischen Rohres 34 angrenzenden Stelle ist
das konzentrische Rohr 36 in der allgemeinen Richtung des Nasen-
• kegeis 38 nach innen verjüngt, um die Einlaßöffnung 43 zu bilden.
Die Querschnittsfläche des ringförmigen Durchganges 4o nimmt von der Querschnittsflache des Einlasses 43 bis zu dem durch
,die Wände der Rohre 34 und 36 gebildeten ringförmigen Raum.
fortschreitend zu. '
Die Kühlvorrichtung kann so ausgebildet und bemessen werden,
daß sie für jede gewünschte Abkühlung geeignet ist. Eine für
die Erfindung verwendbare Vorrichtung kann vom Einlaß 73'für
das Kühlmedium bis zum Einlaß 43 für die heißen ausströmenden
1000 - ': ■ ■■
Gase eine Gesamtlänge von 6 - 7,2 m aufweisen. Der linien-,
durchmesser des dritten konzentrischen Rohres kann 20 - 25 cm
betragen und die Rohre 61 können einen Innendurchmesser von 2,5 - 5 cm aufweisen.. Der Innendurchmesser der Ringwulste 49
und 50 -kann ungefähr 7,5 - 10 cm betragen. Die durch das .--Rohr
32 gebildete mittlere Kammer kann eine Querschnittsfläche
von 45 cm aufweisen.und ihre Länge kann 5,4 - 6 m betragen.
Die erste ringförmige Kammer 33 kann eine Quersphnittsfläche
von ungefähr 77*4 cm- aufweisen und ihre Länge kann 5,4 6
ra betragen. Die zweite ringförmige Knimer 55 kann eine Quer-
2
schnittsfläche von ungefähr 129 cm aufweisen. Die Länge der Kammer kann ausschließlich des Einlaßabschnitts ungefähr 4,8 τ 5,4 m betragen. Die Querschnittsfläche des Gaseinlasses 43
schnittsfläche von ungefähr 129 cm aufweisen. Die Länge der Kammer kann ausschließlich des Einlaßabschnitts ungefähr 4,8 τ 5,4 m betragen. Die Querschnittsfläche des Gaseinlasses 43
2
kann ungefähr 77,4 r 83,8 cm betragen und nimmt bis zum geraden
kann ungefähr 77,4 r 83,8 cm betragen und nimmt bis zum geraden
Teil des Rohres 34 bis auf ungefähr 122 - 129 cm zu:. Der Nasenkegel
J>8 kann einen Scheitelwinkel von 28 - 30 aufweisen. Die
gesamte Querschnittsfläche der Rohre 61 kann 64,'-5 - 70,9 cm betragen. Die gesamte Strömung des Kühlmediums' durch die Rohre
61 und den ersten ringförmigen DuKhgang 33 kann gewichtsmäßig
ungefähr das Zehnfache der Strömung der ausströmenden heißen
Gase betragen. ■ .
Heiße Gase mit einer Geschwindigkeit von 210-240 m/s treten in die Kühlvorrichtung durch den Einlaß 43 ein und gelangen .
in die zwäte ringförmige Kammer 35, in welcher sie auf ungefähr
120 - 150 m/s verlangsamt werden und die Vorrichtung am Ende
der Kammer durch den Auslaß 45 verlassen. Das Kühlwasser wird durch den Einlaß 73 eingeführt und strömt in der mittleren Kammer
des konzentrischen Rohres 32 nach unten. Ein Gemisch von Wasser
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und Dämpf strömt im ersten ringförmigen Durchgang 33 nach ·
oben und tritt in der Nähe des oberen Endes des ersten ringförmigen Durchganges durch die Auslaßöffnung 75 aus. Das
Kühlwasser tritt in den unteren Ringwulst 49 durch den Einlaß
63. e.in und strömt in den Rohren 61 nach oben, so daß
durch direkte Berührung an der Innenwandfläche des Rohres 36
eine Abkühlung der aus dem Ofen austretenden heißen Gase bewirkt
wird. Die Innenfläche des Rohres 36 und die Außenfläche
des Rohres 34 bilden die beiden Kühlflächen für die heißen
Gase. . . t
Das Gemisch von Dampf und Wasser strömt in den Rohren 61 nach
oben in den Ringwulst 50 und tritt durch den Auslaß 66 aus.
Der Einlaßdiffusor oder Nasenkegel 38 sieht für die durch
den Einlaß 43 eintretenden Gase eine progressive Zunahme der Querschnittsfläche vor, welche den Druck der heißen Gase allmählich
st i^gert, wenn die Gasgeschwindigkeit verringert wird.
Der Naserikegel 38 gewährleistet eine gleihmäßige Gasverteilung
zwischen den Kühlflächen 36 und 34, ohne die Erzeugung einer
Wirbelbildung in der Gasströmung. Gemäß der Erfindung wird durch
die Druckzunahme im Gas, die durch die allmähliche Zunahme der
Querschnittsfläche im Einlaß bewirkt wird, zu einem wesentlichen
Teil der durch Reibung verursachte Druckverlust im Gas kompensiert.
DerAuslaßdruck des gekühlten Gases ist ungefähr gleich dem Einlaßdruck des heißen Gases. Der Durchgang 40 ist so bemessen,
daß sich die allmähliche Zunahme der Querschnittsfläche
ergibt, durch welche die heißen Gase strömen. Die allmähliche
Zunahme wird durch die verjüngte Form des Nasenkegels 38 und die konvergierende Wand 39 des Rohres 36 bewirkt.
SL82,4/ to00
Die allmähliche Zunahme der Querschnittsfläche ergibt _ eine
allmählüie Abnahme der Gasgeschwindigkeit,, die von
einer Zunahme des Gasdrucks begleitet ist, um die Gesamtzu
bewahren, ■
Der Winkel des Nasenkegels 38 und des Eintrittsrohres .39
sind so gewählt/ daß die Zunahme der Querschnittsflache des
zwischen dem Kegel 38 und dem Rohr, 39 gebildeten Ringraums
pro Längeneinheit gleich ist der Zunahme der .Querschnitts» . fläche pro Längeneinheit eines konischen Rohres mit einem
Divergenzwinkel von 4 - 7°, beispielsweise-von 5° .Der Winkel
des Kegels 38 und das Ausmaß,- in.welchem.die konvergierende' ·
Wand 39 -mit dem Winkel des. Kegels übereinstimmt, ergeben die
er f ordering allmähliche Zunahme der Querschnittsfläche «Der
Winkel des Nasenkegels kann 25.= 30 betragen. Der bis zu
einem Scheitel verlängerte Winkel der konvergierenden Wand 39
kann 20 - 25° betragen'. Der Kegel 38 kann eine Länge von 20 30
cm aufweisen. Die Kühlkammer, d-.h« die zweite ringförmige
Kammer 35, hat über ihre ganze Länge die gleiche Querschnittsfläche. . .·-■■..■ " " - -.'
Fig, 4 zeigt einen Querschnitt der Kühlvorrichtung nach der
Linie B-B. der Pig. 3. Fig· ^ zeigt ferner eine Draufsicht auf
die Rohre 61 und die Art und Weise, wie dieselben durch "
Schweißstellen 7Ö mit der Außenwand des konzentrischen Rohres
36 verbunden sind. Ein Wärmeübertragungsmaterial γι kann verwendet
werdsen, um den Raum zwischen den Rohren 61 auszufüllen
und die Wärmeübertragung zwischen den heißen Gasen und dem
Kühlmittel zu verbessern. .
.■";■;-"■ : - 28 -
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Eine andere AuäSUhrungsform der Kühlvorrichtung ist in den
Figuren 5 und 6 der Zeichnungen dargestellt. Bei dieser Ausführungsform wird die Abkühlung der heißen Gase hauptsächlich
durch direkte Berührung mit der Außenwand des konzentrischen Rohres ~$k bewirkt. Ura die Wärmeübertragung zwischen
dem Rohr 3^ und den heißen Gasen zu verbessern, kann das Rohr
~*>K mit einer Vielzahl von Kühlrippen 56 versehen sein, die
im Ringraum 35 in die heißen Gase hineinragen.
Eine bevorzugte. Ausführungsform άρ4 des Verfahrens gemäß der
Erfindung, das den Ofenreaktor und die Kühlvorrichtung verwendet,
wird nachstehend unter Bezugnahme auf Pigi. 7 der Zeichnungen beschrieben. Eine Mineralöl-Erdölfraktion, die im Bereich
von 32 - 19O0C siedet, wird durch die Leitung 1 in den Konvektions-Vorwärmungsabsch£nitt
7 eingeführt und dort von der Umgebungstemperatur auf eine Temperatur von ungefähr 538 - 593°C
erhitzt. Mit einem Gewichtsverhältnis von Dampf zum Kohlenwasserstoff
von ungefähr 0,4 - 0,·8 wird Dampf' in den Vorwärmungsabschnitt
7 an einer Stelle eingeführt, an welcher ungefähr 90$ des zugefihrten Erdöls verdampft werden» Das auf ungefähr
538 - 593 0G erhitzte Gemisch aus vorgewärmtem Kohlenwasserstoff
und Dampf -wird dann den Einlassen der Rohrschlangen 3-6
zugeführt und in denselben auf eine Auslaßtemperatur von ungefähr 8990C erhitzt." Unter den angegebenen „Bedingungen beträgt
der Teildruck des Kohlenwasserstoffs am Rohrschlangenauslaß ungefähr 0,8 - O,9"8 kg/cm . Die Aufenthaltszeit des Mediums im
Sträiungsabschnitt des Ofens beträgt ungefähr 0,2 - 0,25 s..
Die Massengeschwindigkeit des Kohlenwasserstoffs und des Dampfes in den Rohrschlangen beträgt ungefähr 8,7 - 12,6 g/s/cm der
Querschnittsfläche der Rohrschlange. Der Druck am Einlaß der
- 29 -
1843074
Strahlungsrohrschlange beträgt ungefähr 3,16 kg/cm und -."-.
der Druck der ausströmenden Gase am Rohrsohlängenauslaß
beträgt ungefähr 1,.75 kg/cm « Die heißen ausströmenden ■
Gase werden durch die Leitung 12 mit einer Gasgeschwindigkeit von ungefähr 240 m/s der Kühlvorrichtung zugeführt.
Die heißen Gase werden bei einer Temperatur von ungefähr.;
8990C'durch den Einlaß A3 in die Kühlvorrichtung eingeführt.
Die abgekühlten Gase werden aus der Kühlvorrichtung durch den Auslaß 45 abgeführt, der mit der Leitung 107 in Verbindung
steht. Die Gase werden in ungefähr 10 - 20'ms rasch auf m
eine Temperatur von-ungefähr 650 - 76O0C abgekühlt,, worauf
sie zwecks weiterer Abkühlung einer üblichen Kühleinrichtung
und zwecks Abtrennung und Wiedergewinnung von"Äthyleneiner
üblichen Olefintrennanlage zugeführt werden. Der. Gasdruck in
der Leitung 107 beträgt ungefähr T, 75 kg/cm '.. --.",. . -
■ Pig. 7" der- Zeichnung veranschaulicht die Ausführungsform mit
der Thermosiphonkühlung gemäß der Erfindung. Kühlwasser aus dem Dampfkessel 100 wird durch die -leitungen .105 und Ϊ.08 mit :
einer Temperatur von ungefähr 3150C und unter einem Druck von a
■ ■ " 2 ■
ungefähr 112,5 kg/cm eingeführt. Das Kühlwasser fließt durch die Leitung 108 in den Ringwulst49 und in den Rohren 61 aufwärts, in welchen dasselbe teilweise-"in Dampf umgewandetij wird. Das Gemisch aus Wasser und Dampf strömt in den Ringwulst 5P und durch die Leitungen 106 und 104 zurück in den Dampfkessel 100. Ein Gemisch aus Wasser und Dampf tritt aus dem ersten ringförmigen Durchgang 32 (Fig. .3) durch den Auslaß 75: in die Leitungen i 05, 104 aus und fließt in den Dampfkessel 100 zurück. Das Wasser, das dichter ist als. das Gemisch aus Dampf und Wasser,
ungefähr 112,5 kg/cm eingeführt. Das Kühlwasser fließt durch die Leitung 108 in den Ringwulst49 und in den Rohren 61 aufwärts, in welchen dasselbe teilweise-"in Dampf umgewandetij wird. Das Gemisch aus Wasser und Dampf strömt in den Ringwulst 5P und durch die Leitungen 106 und 104 zurück in den Dampfkessel 100. Ein Gemisch aus Wasser und Dampf tritt aus dem ersten ringförmigen Durchgang 32 (Fig. .3) durch den Auslaß 75: in die Leitungen i 05, 104 aus und fließt in den Dampfkessel 100 zurück. Das Wasser, das dichter ist als. das Gemisch aus Dampf und Wasser,
>■'
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erzeugt eine Therrnosiphonströraung des Kühlwassers durch die
Kühlvorrichtung. Innerhalb bestimmter Grenzen ist die Kühlvorrichtung selbstregelnd und je hoher die Temperatur und
die Strömungsgeschwindigkeit der Gase in der Kühlvorrichtung sind, umso größer wird die Umlaufgeschwindigkeit der Kühlflüssigkeit
sein.
Gesättigter Dampf mit einer Temperatur von ungefähr
und unter einem Druck von ungefähr 112,5 kg/cm Jkann aus dem
Dampfkessel 100 durch die Leitung 101 entnommen und die Wärmeenergie
wiedergewonnen werden. Wasser wird dem Dampfkessel 100
durch die Leitung 102 zugeführt.
Das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung können
auch'für andere bekannte Verfahren verwendet werden. Der Ofen
und das Verfahren zur Verwendung des Ofens finden viele selbstverständliche Anwendungen zum Erhitzen von Medien und/oder zum
Ausführen besonderer chemischer Reaktionen. Die Kühlvorrichtung findet ebenfalls viele selbstverständliche Anwendungen zum Abkühlen
von Strömungen anderer Verfahren, zum Wärmeaustausch und für andere Zwecke,·' die für den Fachmann leicht erkennbar sind.
Die nachstehend angegebenen Beispiele wurden unter Verwendung
der Vorrichtung und des Verfahrens ausgeführt, die in den Figuren
1-4 und 7 der Zeichnungen dargestellt sind.
Es wurde eine Mineralöl-Erdölfraktion verwendet, welche aus
Rohöl' aus Kuwait gewonnen wurde und welche die folgenden Eigen-
1 -·,? "■'"■- ' ■- 31 ■ -
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schäften aufweists
Spezifisches Gewicht 0,724
ASTM Destillation: -
Anfangssiedepunkt 43 C
50 VoI:% Destilliert , 1200C
Endsiedepunkt - . 1780C
Zusammensetzung nach Art der Bestandteile:
Zusammensetzung nach Art der Bestandteile:
ParaiELne % 72,0 VoI. #'
Olefine * 0,4 " .. -
Naphthene 19,0 "·
Aromatische Stoffe 8,6 " "
Dampf wird mit dem-zugeführten Kohlenwasserstoff mit einem .
Gewichtsverhältnis von Dampf zum Kohlenwasserstoff von 0,7
gemischt» Das Gemisch wird im Vorwärmungsabschnitt'auf im-
Gewichtsverhältnis von Dampf zum Kohlenwasserstoff von 0,7
gemischt» Das Gemisch wird im Vorwärmungsabschnitt'auf im-
gefihr 593°C erhitzt und mit einem Einlaßdruck von ungefähr
2,8 kg/cm in die Krackrohrschlangen eingeführt. In den Ofen
werden pro Rohrschlange ungefähr 461 kg Kohlenwasserstoff pro Stunde eingeführt oder einer aus vier Rohrschlangen bestehenden Einheit werden 1845 kg Kohlenwasserstoff pro Stunde zugeführt. Im Strahlungsabschnitt des Ofens wird das aus Dampf und Kohlenwasserstoff bestehende Gemisch von ungefähr 593°C allmählich auf eine Auslaßtemperatur von ungefähr 8850C erhitzt. Der Kohlenwasserstoff wird in der Rohrschlange bei einer Aufenthaltszeit von 0,23 s thermisch gekrackt. Der Kohlenwasserstoff wird dem thermischen Kracken unter Bedingungen von hoher Trennschärfe und unter einem niedrigen Teildruck des Kohlenwasserstoffs unterworfen, um eine hohe Ausbeute an Äthylen zu erzielen. In einem einzigen Dtrehgang wird eine Ausbeute von
ungefähr 30 Gew.->& Äthylen erzielt. Die Temperatur der ausströmenden Gase am Rohrschlangenauslaß beträgt ungefähr 885°C
2,8 kg/cm in die Krackrohrschlangen eingeführt. In den Ofen
werden pro Rohrschlange ungefähr 461 kg Kohlenwasserstoff pro Stunde eingeführt oder einer aus vier Rohrschlangen bestehenden Einheit werden 1845 kg Kohlenwasserstoff pro Stunde zugeführt. Im Strahlungsabschnitt des Ofens wird das aus Dampf und Kohlenwasserstoff bestehende Gemisch von ungefähr 593°C allmählich auf eine Auslaßtemperatur von ungefähr 8850C erhitzt. Der Kohlenwasserstoff wird in der Rohrschlange bei einer Aufenthaltszeit von 0,23 s thermisch gekrackt. Der Kohlenwasserstoff wird dem thermischen Kracken unter Bedingungen von hoher Trennschärfe und unter einem niedrigen Teildruck des Kohlenwasserstoffs unterworfen, um eine hohe Ausbeute an Äthylen zu erzielen. In einem einzigen Dtrehgang wird eine Ausbeute von
ungefähr 30 Gew.->& Äthylen erzielt. Die Temperatur der ausströmenden Gase am Rohrschlangenauslaß beträgt ungefähr 885°C
- - 32 -
209824/1000 BAn ■
2 unter einem Auslaßdruck von ungefähr 1,75 kg/cm und einem
Teildruck des Kohlenwasserstoffs von ungefähr 0,84 kg/cm .
Die au^römenden Gase werden in weniger als ungefähr 15 ms
rasch von ungefähr 885°C auf ungefähr 6500C abgekühlt» Der
Auslaßdruck der abgekühlten Gasp beträgt ungefähr 1,68 kg/cm
Das Kühlwasser, das eine Einlaßtemperatur von ungefähr j>15°C
ο aufweist und unter einem Druck von ungefähr 112,5 kg/cm steht,
wird in einem Gewichtsverhältnis des Kühlmittels zu den heißen
Gasen von ungefähr 10 : 1 in Umlauf gesetzt. Die Temperatur des die Kühlvorrichtung verlassenden Dampf-Wassergemischsbeträgt
ungefähr J515°C und für 1 kg erzeugten Dampfes werden ungefähr
15 kg Wasser in Umlauf gesetzt. Die Produktverteilung der ausströmenden
Gase ist folgende: -
Wasserstoff | 1,1 | Gew.-% |
Methan | 14,6 | Il · |
Acetylen | 1,0 | It |
Äthylen | 29,5 | Il |
Äthan | 3,0 | It ' |
Methyl-Acetylen & Propadiene | . 1,0 | It |
PropyJLen | 1>,5 | Il |
Propan | 0,3 | Il |
1,J Butadiene | 4,3 | Il |
Butene t | >'? | Il |
Cc und schwerer 5 |
28,0 | Il |
Das vorstehende Beispiel veranschaulicht die Verwendung der
Erfindung zum Erzeugen von Äthylen aus Erdöl, das eine wesentliche
Menge von Parai&nen enthält. ■
Eine Erdölfraktion, die aus Rohöl aus Nigeria gewonnen wurde,
- 33 -
wird thermisch gekrackt, um Olefine zu erzeugen. Die Fraktion
hat die folgenden Eigenschaften: ;
Spezifisches Gewicht . 0,74
ASTM Destillation: . -'-.-;.
Anf ang s s i e d epunkt | ■ ; 46°C |
50 Vol.-Ji destilliert | ; 1150C |
Endsiedepunkt | 1770C |
Zusammensetzung nach Art | der Beständteile: s |
Paraffine . | 46,5 |
Olefine | 0,1 |
Naphthene | ; 41,5 |
Aromatische Stoffe | 11,9 |
Dampf wird mit dem zugeführten Kohlenwasserstoff mit einem
Gewichtsverhältnis von Dampf zum Kohlenwasserstoff von 0,5 gemisch
".-""""-.. mischt. Das Gewiekt wird imVorwärmungsabschnitt auf ungefähr
595°C erhitzt und unter einem Einlaßdruek von ungefähr 3,02 kg/cm
in die Krackrohrschlangen eingeführt.- In den Ofen werden pro
Rohrschlange ungefähr 522 kg Kohlenwasserstoff pro Stunde eingeführt oder einer aus vier Rohrschlangen bestehenden Einheit
werden 2090 kg Kohlenwasserstoff pro Stunde zugeführt. Im Str ahlungs abschnitt des Ofens wird das aus Dampf und Kohlen-' ■*
wasserstoff bestehende Gemish von ungfähr 59J5°C allmählich
auf eine Auslaßtemperatur von ungefähr 8960C erhitzt. Der
Kohlenwasserstoff wird in der Rohrschlange bei einer Aufenthaltszeit
von 0^25 s thermisch gekrackt. Der Kohlenwasserstoff
wird dem thermischen Kracken unter Bedingungen von hoher Trenn^-
schärfe und unter einem niedrigen Teildruok des kohlenwasserstoff
s unterworfen, um eine hohe Ausbeute an Äthylen zu erzielen.
In einem einzigen Durchgang wird, eine Ausbeute von ungefähr
24 Gew.-# erzielt. Die Temperatur der ausströmenden Gase am
20982A/1000
Rohrschlangenauslaß beträgt ungefähr 8960C unter einem Aus-
■ 2
laßdruck von-ungefähr 1,75 kg/cm und einem Teildruck des
Kohlenwasserstoffs von ungefähr 0,98 kg/cm . Die ausströmenden Gase werden in weniger als ungefähr 15 ms rasch von ungefahr
8960C auf ungefähr 65O0C abgekühlt. Der Auslaßdruck
der abgekühlten Gase beträgt ungefähr 1,68 kg/cm .
Die Betriebsbedingungen der Kühlvorrichtung sind ungefähr die
gleichen wie im Beispiel 1.
Die Produktverteilung der ausströmenden Gase ist folgende:
Wasserstoff
Methan Acetylen Äthylen . ·
Xthan .
Methyl-acetylen & Propadiene
Propylen " · Propan 1,3 Butadiene.
Butene Cr- und schwerer
Dieses Beispiel veranschaulicht die Umwandlung und die Produktverteilung,
die aus einer Erdölfraktion erhalten werden,
welche eine verhältnismäßig große Menge von Naphthenen enthält,
im Vergleich zur Erdölfraktion des Beispiels 1, welche eine verhältnismäßig große Menge von Paraffinen enthält.
Der für die obigen Beispiele verwendete Krackofen enthält im
Strahlungsabschnitt Rohrschlangen mit einem Innendurchmesser von
1,0 | Gew |
13,5 | It |
0,9 | It |
24; 0 | I! |
It | |
1,0 | ti |
12,0 | Il |
0,2 | ti |
4,0 | Il |
3,0 | ii |
27,9 | π |
20 9824/1000
ungefähr 5 cm· Jede Rohrschlange besteht aus drei Rohren von
ungefähr gleicher Länge, die durch zwei■180°-Rohrkrümmer miteinander verbünden sind, um eine Rohrschlange mit öiner Länge
von ungefähr 2? m zu bilden.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen
beispielsweisen Ausführungsformen beschränkt, die verschiedene Abänderungen erfahren können, ohne den Rahmen der Erfindung
zu verlassen. . ' '. , '
- 36 209824/1000
Claims (6)
1. Verfahren zum thermischen Umwandeln von Kohlenwasserstoffen in Olefine, wozu die Kohlenwasserstoffe einer
Reaktiönszone zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Kohlenwasserstoffe in der Reaktionszone für eine kurze
Verweilzeit auf eine hohe Temperatur erhitzt werden, während
die Kohlenwasserstoffe auf einem niedrigen Partialdruek und die Reaktioneteilnehmer auf einer verhältnismäßig hohen Massengeschwindigkeit
gehalten werden.
2. Verfahren.nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Kohlenwasserstoffe in der Reaktionszone auf eine Gasäustrittatemperatur von etwa 815° - 899° für eine Verweil-'-r
zeit von etwa 0,10 - 0,50 Sek. erhitzt werden und der Gäsaustritts-Partialdruck
der Kohlenwasserstoffe auf etwa 0,35 1,4 kp/cm abeolut gehalten wird.
3; Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die aus dfr Reaktionszone austretenden Gase schnell bis
auf eine Teeperaiür ÄbgeldÜ^At werden, an der die Umwandlüngsreaktionen ppaktiaeh aufhören.
BAD ORIGINAL"
* , 1843074
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichrrib,
daß die Massengeschwindigkeit bei etwa 264,210 - 616,490 kg/h/m
Querschnittsfläche gehalten wird./
5. Verfahren nach Anspruch .2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Kohlenwasserstoffe mit Dampf in einem Verhältnis
von Dampf zu Kohlenwasserstoff von 0,1 : 2,0 verdünnt
werden.
6. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Verdünnung mit Dampf in einem Verhältnis Von
Dampf zu Kohlenwasserstoff von etwa 0,4 : 0,8 stattfindet
und der Partialdruck der austretenden Kohlenwasserstoffgase
2 -
bei etwa 0,7 - 1,05 kp/cm absolut liegt.
7. Verfahren zum thermischen Kracken von Kohlenwasserstoffen zum Erzeugen von Olefinen, dadurch gekennzeichnet,
daß die Kohlenwasserstoffe.mit D;ampf in .einem Verhältnis
von Dampf zu Kohlenwasserstoffen von dtwa 0,3 : 1,0 verdünnt
werden, die Kohlenwasserstoffe einer Reaktionszone zugeführt werden, die Kohlenwasserstoffe in der Reaktionsζone für eine
Zeitspanne von etwa 0,2 - 0,4 Sek. auf eine Gasaustrittstemperatur
von etwa 857 - 885 erhitzt werden, der Partialdruck
der abströmenden Kohlenwasserstoffgase auf etwa 0,7 - 1,05 kp/cm
absolut gehalten wird und die austretenden Gase schnell bis
auf eine Temperatur abgekühlt werden, an der das Kracken, praktisch
aufhört. -
q. Verfahren nach Anspruch 7,'dadurch gekennzeichnet,
209824/1000 ■■■·■■'. . ^;
BAD
Ho
daß die Gase auf einer Massengeschwindigkeit von etwa
264c210 - 6164490 kg/h/m2 Querschnittsfläche gehalten
werden. .
9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß die Gase auf einer Massengeschwindigkeit von
etwa 552t280 - 4224736 kg/h/m2 Querschnittsfläche gehalten
werden.
10. Verfahren zum thermischen Kracken von Kohlenwasserstoffen zur Bildung von Äthylen, dadurch gekennzeichnet,
daß die Kohlenwasserstoffe mit Dampf in einem Verhältnis
von Dampf zu Kohlenwasserstoffen von etwa 0,4 : 0,8 verdünnt
werden, die Kohlenwasserstoffe einer Öfen-Reaktionszone zugeführt werden, die Kohlenwasserstoffe in dem Ofen
für eine Zeitspanne von etwa 0,20 - 0,40 /auf eine Gasaustritt
stemperatur von etwa 857° - 885° erwärmt werden, der
Partialdruck der Kohlenwasserstoffgase am Auslaß auf etwa
0,7 - 1,05 kp/em absolut gehalten wird, eine Gasmassengeschwindigkeit von etwa 552.280 - 422.756 kg/h/m2 Querschnittsfläche eingehalten wird, und die abströmenden Gase schnell
bis auf eine Temperatur abgekühlt werden, an der das Kracken
praktisch aufhört.
11* Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,
daß die Kohlenwasserstoffe eine Petroleum-Naphifcaw· Fraktion
sind. =
12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,
. - - - 3 209824/1000
daß die Kohlenwasserstoffe Äthan sind.
13· Verfahren zum Kracken von Kohlenwasserstoffen
zum Herstellen von Olefinen, dadurch gekennzeichnet, daß
die Kohlenwasserstoffe und Dampf in einer kontinuferlichen
Strömung durch Rohre geleitet werden, die Rohre eine Reaktionszone bilden, die Kohlenwasserstoffe und der Dampf in
den Rohren auf eine Gasaustrittstemperatur von etwa 815 899°
erhitzt werden, der Druck der Gase um etwa 0,7-2,1 kp/cm
abnimmt, während die Gase durch die Rohre durchtreten, die
Gase eine Massengeschwindigkeit von etwa 264, 210— 616 Λ90 kg/h/
2 ·
m Querschnittsfläche haben und in den Rohren für eine Zeltspanne
von 0,10 - Oj50 Sek. verbleiben.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadUKh gekennzeichnet,
daß .der Druck der Gase um etwa 0,7 - 1,05 kp/cm abnimmt,
während sie durch* die Rohre durchtreten, das Gas eine
Massengeschwindigkeit von etwa 352,280 * 422. 736 kg/h/m
Querschnittsfläche hat und eine Verweilzeit von 0,15 - 0,4ö Sek.
15. Verfahren nach Anspruch "I3* dadurch gekennzeichnet, daß der Partialdruck der austretenden Kohlenwasserstoffe bei etwa 0,7 - 1,05 kp/cm2 absolut liegt. .
16. Verfahren nach Anspruch 13* dadurch gekennzeichnet,
daß die zugeführten Kohlenwasserstoffe mit Dampf in einem
Verhältnis von Dampf zu Kohlenwasserstoff von etwa 0,4 ι 0,8 verdünnt werden,
20 9824/1000
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