DE2007997A1 - Vorrichtung zum thermischen Cracken von schweren Kohlenwasserstoffölen - Google Patents

Description

ΡΑΤΕΝΤΑΝΛΆΊ,ΤΕ

DR. E. WIEGAND DIPL-ING. W. NIEMANN 2007997

DR. M. KÖHLER DfPL-INCCGERNHARDT

MÖNCHEN HAMBURG

TELEFON: 55 54 76 8000 MÜNCHEN 15, £*-·'****« »

TELEGItAMME= KAiTPATENT N USSB AUMSTRASSE TO-

W. U 690/70 - Ko/b

Kureha Kagaku Kogyo Kabushiki Kaiaha Tokyo / Japan

und

Chiyoda Kako Kensetsu Kabushiki Kaisha Yokohama-shi, Kanagawa / Japan

Vorrichtung zum thermischen Craoken von schweren KohlenwaseerstoffÖlen

Die Erfindung betrifft eine verbesserte Vorrichtung zum thermischen Craoken von schweren Kohlenwasserstoff-Ölen, beispielsweise Rohölen oder Schwerölen.

Wenn ein schweres Kohlenwasserstofföl mit einem gasförmigen Heizmedium mit einer Temperatur von mehr als 800⁶C unter direktem Einblasen des Kohlenwasserstofföls in das.Heizmedium vermischt wird und dann das gasförmige Gemisch in die Reaktionskaramer eingeführt wird, worin das gasförmige Gemisch der Crackumsetzung unterliegt, tritt das Problem auf, daß das flüssige, durch die thermi sche Craokung gebildete schwere öl an der Innenwand der Reaktionskammer abgeschieden wird oder daran anhaftet und daß dieses flüssige schwere Öl allmählich bei der hohen Temperatur in der Reaktionskammer oarbonisiert wird oder verkokt und dort angesammelt wird.

Eine Aufgabe der Erfindung besteht in einer Vorrichtung zum thermischen Craoken von sohweren Kohlenwasserstoffölen, ohne daß die vorstehend aufgeführte

Schwierigkeit auftritt.

jüs wurde hierzu festgestellt, dab, wenn ein Teil des durch das Cracken gebildeten schweren GaaÖls entlang der innenwand der Reaktionskanimer in der Lenge fallengelassen wird, dats die innenwand der Reaictionakammer ausreichend benetzt wird und ein kontinuierlich fallender Film entlang der Wand gebildet wird, die Temperatur des fallenden Filmes ausreichend niedrig durch erneute Abdampfung des schweren Öles von der Oberfläche des fallenden Filmes und die latente Wärme der Flüssigkeit selbst gehalten wird,und die fallende Flüssigkeit aus der bei hoher Temperatur liegenden Reaktionskannner innerhalb eines kurzen Zeitraumes abgenommen wird, die Carbonisierung oder Verkokung und die Ansammlung dieses schweren Gasöles an der Innenwand der Keaktionskamnier praktisoh vermieden wird.

Idc Vorrichtung gemäß der Erfindung ist sü aufgebaut, daii ffcte das durch thermisches Cracken eines schweren Kohlenwasser3tofföles gebildete flüsaige Ol durch Kondensation aus dem durch das Cracken gebildeten Gas gesammelt wird, ein Teil des auf diese V/öiae gasammelten flüssigen ülea zu der ileaktionskammör auriickge führ ti wird und aufgrund der Schwerkraft uum ballen entlang der Innenwand der senkx'echt angebrachten üeaktionakummor auiü Fallen ^eoracht wird, wobei sich ο in einheitlicher Film in der 3l.0ich.en Hichtun^ wid der Gasstroiü bildet und weiterhin wird ein groüer Anteil abgekühlten üchweröles in d.*s gucrackte üaeprodukt die benetat· Innenwand zur raaclien Abkülilung des Gase» und zum Abbruoh der Crackreaktion eilige führt, wodurch das an der Innenwand der Reaktionakammer sich

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BAD ORIOINAL

schwere Gasöl in der fallenden Flüssigkeit absorbiert wird und rasch aus dem Reaktionssintern ausgetragen wird. Hierbei muß selbstverständlich die Menge des im Kreislauf zur Innenwand der Reaktionskammer zu.führenden schweren Gasölθ ausreichend sein, damit sich ein stabiler fallender Film entlang der Innenwand der Reaktionskammer bildet· Es ist natürlich notwendig, damit eine Erhöhung der Temperatur auf einen solchen Wert, bei dem die Polymerisation des gebildeten Schweröles verursacht wird.

daß ι

verhindert wird,/die Menge des entlang der Innenwand '

fallenden sohweren Gasöles ausreichend ist, um die Wärme aufgrund der latenten Wärme aus dem Gas in der Reaktionskammer und der Verdampfungswärme des leichten Öles von der Oberfläche des Ölfilmes zu absorbieren· Falls der Erhitzungszeitraum kurz ist, sind die Arten des durch thermische Crackung gebildeten Öles im allgemeinen ausreichend stabil bis zu 500% und deshalb muß die Flüssigkeitsmenge so gewählt werden, daß die Temperatur nicht , ■ höher als 500⁰G liegt.

Bei der in der beiliegenden Zeichnung gezeigten Deckvorrichtung erfolgt an dem Teil, wo das Beschiokungeöl in das bei hoher Temperatur vorliegende gasförmige * Heizmedium eingeführt wird und mit dem gasförmigen Heizmedium vermischt wird, jedoch ohne Benetzung der Wand an diesem Teil keine Ansammlung von Koks, wenn die Temperatur dieses Teiles ausreichend hooh gehalten ist, da dieser Teil in dem Anfangebereich des thermischen Crackena liegt. Jedoch tritt hierbei auch die Schwierigkeit auf, daß die Temperatur der bei hoher Temperatur vorliegenden Wand in dem Bereich nahe der Grenzfläche zwischen dem .Wandteil von. hoher Temperatur und dem vorstehend aufge-

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führten Wandten, entlang derer das Schweröl fällt, erniedrigt wird, so daß die Ausbildung von Koks dort eintreten kann.

Bei einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Gründung wird diese zusätzliche Schwierigkeit ebenfalls überwunden. Wenn nämlich entlang des Grenzflächenwandteiles eine kleine i'ienge des bei hoher 'Temperatur liegenden Gases, beispielsweise tinea auf eine höhere Temperatur als 800⁰C erhitzten Dampfes, als dünner gasförmiger iilni geströmt wird und daduroh thermisch der Grenzflachenwandteil von der bei niedriger Temperatur liegenden benetzten Wand abgeschirmt wird, kann die vorstehende Schwierigkeit überwunden werden. In diesem Fall ist es notwendig, dau eine Abstreuung des fallenden Filme· der Flüssigkeit verhindert wird, indem das bei hoher Temperatur liegende Gas in der Richtung der Strömung des Filmes aus schwerem Gasöl und in dünner Filmstärk· geströmt wird.

Als Öl zur Bildung dee fallenden Filmes zur Benetzung der Wund der Heaktionskammer können sämtliche öle, di· mit dem durch thermische Grackung von schweren Kohlenwasserstoffölen gebildeten flüssigen Ölen vertraglich sind und die thermisch stabil sind, verwendet werden, jedooh; ist es wirtachaftuch vorteilhaft, das durch das thermische Cracken gebildete flüssige Öl, wie vorstehend angegeben, im Kreislauf zu führen oder zurückzuführen.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann das zur raschen Abkühlung des He&ktionsgases verwendete Öl in die Reaktionskantmer an den gewünschten Stellungen der Wand zur Benetzung der wand eingeführt werden und duduroh kann z.B. durch Änderung der Stellungen zur Einführung

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des Öles der Reaktionszeitraum geregelt werden, so daß die Ausbildung von Koks selbst während des laufenden Betriebes verhindert wird, ohne daß es notwendig ist, meohanisoh bewegliche Teile zu verwenden·

Das nachfolgende Beispiel dient zur weiteren Erläuterung der Erfindung in Verbindung mit der beiliegenden Zeichnung.

Beispiel

Bei der in der Zeichnung gezeigten Vorrichtung wird ein bei hoher Temperatur liegender Wasserdampf, der auf 2000⁰D in einer Regenerationsheizeinrichtung erhitzt wurde, in die Reaktionskammer vom senkrechten Typ durch einen Dampfeinlaß 1 in einer Menge von 500 kg/Std. eingeführt und ein Rohöl mit einem Wert von 37 gemäß der API-Skala wird in den Dampf durch vier Sprühdüsen 2 In einer Menge von 100 l/Std. eingesprüht. Die Wand der Reaktionskammer am Abschnitt vom Mischabschnitt des Dampfes von hoher Temperatur und des Beachickungsrohölea bis zu dem Abschnitt (A), den die vermischten Reaktionsteilnehmer während einer Verweilzeit von 0,002 Sekunden erreichen, besteht aus feuerfestem Aluminiumoxydmaterial und die Temperatur der Wand des Abschnittes wird bei einer Temperatur von mehr «le 800⁰C durch die Isolierwirkung des feuerfesten Materials gehalten. Der Reaktioneabsohnitt (B) mit benetzter Wand, der einen Einlaß 4 für flüssiges öl im oberen Teil des Abschnittes (B) hat, ist an der Stelle der Reaktionskammer angebracht, wo das Rtaktionsgemisoh eine Verweilzeit von 0,005 Sekunden erreloht hat. Ein Einlaß 5 zum Einsprühen eines Kühlölββ in dl· Reaktionskamaer durch dtn fallenden Ölfilm 1st am Auslaßteil (C)

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der Reaktionskammer angebracht. Weiterhin ist ein Einlaß 3 an der Wand des Grenzflächenabschnittes (A) zwischen der aus dem feuerfesten Aluminiumoxydmaterial gefertigten Wand und der benetzten Wand vorhanden und ein auf die hohe Temperatur von 800⁰C erhitzter Dampf wird in die Kammer in einer Menge von 20 kg/Std. durch den Einlaß 3 eingeblasen. Die Temperatur des Gases am Auslaß (C) der Reaktionskammer liegt bei etwa 900⁰C, die Temperatur des durch das Kühlöl durch den Einlaß 5 abgekühlten Gases beträgt 150⁰C und das flüssige bei dieser Temperatur kondensierte gebildete öl befindet sioh im Bodenabschnitt. Das im Bodenabschnitt der Kammer angesammelte flüssige gebildete öl wird durch eine Pumpe 8 und eine Kühleinrichtung 9 zum Einlaß 4 als Zufuhr der Flüssigkeit zur Benetzung der Wand und zum Einlaß 5 zum Einsprühen des Kühlöles in die Kammer duroh den benetzenden Film der Flüssigkeit hinduroh zurückgeführt, In diesem Fall wird, wenn das flüssige Öl zur Benetzung der Wand der Reaktionskainmer auf 100⁰C gekühlt ist und in einer Menge von 300 l/ötd, eingesetzt wird, die Temperatur des fallenden Ölfilms im Abschnitt vor der Abkühlung bei 130¹·¹ gehalten. Das Öl zur Kühlung wird in einer Menge von 5000 l/Std. im Kreislauf geführt.

Wenn weiterhin ein Teil des gebildeten Öles aus der Leitung 7 in einer Meng· von 35 l/Std, abgezogen wird, wird das Gleiohgewioht der ölmenge aufrechterhalten. Das duroh die Leitung 7 gewonnene Produktöl stellt ein aromatisches öl mit einem Anfangseiadepunkt von 2üO°0 und einem Endsiedepunkt von 450⁰C, bereohnet bei Normaldruck, dar, wobei die Viskosität des aromatischen öle bei 100⁰O während des Kreislaufei 20 ops betrügt und der Gehalt

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an rußartigem festen Kohlenstoff nur 0,1 $> ausmacht·

In der Praxis wird bei der Vorrichtung gemäß der Erfindung keine Ansammlung von Ruß an der aus feuerfestem Aluminiumoxydmaterial gefertigten Reaktionswand beobaohtet und die Viskosität des im Kreislauf stehenden Öles und der Gehalt an festem Kohlenstoff in dem Produktöl werden im Verlauf der Umsetzung nicht geändert«

Die unter Anwendung der Vorrichtung gemäß der Erfindung erhaltenen Ergebnisse beim thermischen Cracken sind folgende:

Yergasungsverhältnis des Rohöles 70 Gew.-# Ausbeute an Acetylen und Äthylen 45 Gew,-# Ausbeute an teerartigen Materialien 30 Gew.-^

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Claims (3)

1. Patentansprüche

   1· Vorrichtung zum thermischen Cracken von schweren Kohlenwasserstoffölen, bestehend aus einer senkrechten Eeaktionskammer mit im oberen Abschnitt befindlichen Einlassen zur Einführung des schweren Kohlenwasserstofföles direkt in ein bei hoher Temperatur liegendes gasförmiges Heizmedium, das auf eine höhere Temperatur als 800⁰C erhitzt ist, so daß ein gasförmiges Produkt, das Olefine und dergl. enthält, und ein flüssiges Kohlenwasserstofföl gebildet werden, dadurch gekennzeichnet, daß Einlasse (4) zur Zurüokführung eines Teiles des bei der Umsetzung gebildeten flüssigen Kohlenwasserstofföles in der Weise, daß das flüssige Kohlenwasserstofföl entlang der Innenwand des Abschnittes unterhalb des Mischabschnittes von Heizmedium und Kohlenwasserstoffölbeschiokung unter Benetzung der Wand und Verhinderung einer Ansammlung von verkoktem oder carbonieierten Material an der Wand nach abwärts fällt, im oberen Teil der Wand des Abschnittes angebracht sind,
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, daduroh gekennzeichnet, daß Einlasse (5) zur Einführung eines Teils dee bei der Umsetzung gebildeten flüssigen Kohlenwasserstofföle in die Reaktionskammer duroh den fallenden Film aus dem flüssigen Kohlenwasserstofföl an den geeigneten Teilen der Wand, entlang der das flüssige Kohlenwasserstofföl als Film fällt, zur rasohen Abkühlung des gecraokten gasförmigen Produktes und zur Erleichterung der Regelung des Reaktionszeitraumes angebracht sind.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeiohnet, daß Einlasse (3) zur Einführung eines bei

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   hoher Temperatur liegenden Gases, das auf eine Temperatur von mehr als 800⁰C erhitzt ist, an der Wand eines Grenzflächenabschnittee zwischen dem bei hoher Temperatur liegenden Miachabsehnitt von Heizmedium und Kohlenwasseratoffbeschickungsöl und dem Abschnitt mit der durch das gebildete flüssige Kohlenwasserstofföl benetzten Wand in der Weise, daß das bei hoher Temperatur liegende Gas entlang der Grenzflächenwand in der gleionen Richtung wie das fallend· flüssige Kohlenwasserstofföl strömt, so daß die Ansammlung von verkoktem oder oarbonieiertem Material an der Wand des Grenzflächenabsohnittes und die Wegstreuung des Ölfilmes verhindert werden, angebracht sind.

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