DE2007997C3 - Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung von Xthylen und Acetylen durch thermische Spaltung eines schweren Kohlenwasserstofföls in Gegenwart eines gasförmigen Wärmeträgers - Google Patents
Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung von Xthylen und Acetylen durch thermische Spaltung eines schweren Kohlenwasserstofföls in Gegenwart eines gasförmigen WärmeträgersInfo
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Description
Wenn ein schweres Kohlenwasserstofföl mit einem gasförmigen Wärmeträger mit einer Temperatur von
mehr als 800"C unter direktem Einblasen des Kohlenwasserstofföls in dem Wärmeträger vermischt wird und
dann das gasförmige Gemisch in die Rcaktionskammer eingeführt wird, worin das gasförmige Gemisch eine/
Krackung unterliegt, tritt das Problem auf. daß das flüssige, durch die thermische Krackung gebildete
schwere Öl auf der Innenwand der Reaktionskammer abgeschieden wird oder daran anhaftet und daß dieses
flüssige schwere Öl allmählich bei der hohen Temperatur in der Reaktionskammer carbonisicrt wird oder
verkokt und dort angesammelt wird.
Zur Verhinderung einer Ansammlung von Kohlenstoff auf der Wand der Rcaktionskammer ist in der
US-PS 3174 924 ein Verfahren beschrieben, bei
welchem eirie Abschrecksprühdüse an der Stelle vorgesehen wird, an welcher eine Kohlenstoffabiagerung
zu erwarten ist. und ein Medium aus dieser Düse ausgespritzt wird, um dadurch die Kohlcnsioffabscheidung
an diesem Teil der Wand zu verhindern.
Ferner ist in der DT-AS 12 38 005 ein Verfahren zur
Erzeugung von niedermolekularen, insbesondere äthylenreichen
Kohlenwasserstoffen durch thermisches Kracken von Kohlenwasserstoffen beschrieben. Die
Arbeitsweise des Mischens von Kohlenwasserstoffen und Wasserdampf von hoher Temperatur besteht darin.
daß man Kohlenwasserstoffe in den Dampf, der eine Geschwindigkeit von mehr als lOOm/sec aufweist,
einspritzt und dann die sich ergebende Mischung in die Rcaktionskammer einführt.
Die DT-AS 12 50 424 beschreibt ein Verfahren zur thermischen Spaltung von Kohlenwasserstoffen zu
vorwiegend Acetylen und Äihjkn. vvobci eine Ansammlung
von Kohlenstoff verhindert werden soll, indem längs der Reaktorwand Wasserdampf in der Weise
zugesetzt wird, d.tß die gesamte innere Reaktorwand von einem Dampfst, '!eier bedeckt ist und die Temperatur
der Reaktorinncnwivnd mindestens 700°C betragt.
Insbesondere wird dabei der Wasserdampl in der gleichen Richtung und mit gleicher oder größerer
Geschwindigkeit wie die in den Reaktor eintetenden Spalt- und Trägergase, zugeführt.
Die DT-AS 10 91 100 beschreibt ein Verfahren und
eine Vorrichtung zur Herstellung von ungesättigten Kohlenwasserstoffen aus flüssigen Kohlenwasserstoffen
durch thermische Spaltung in heißen Gasen, wobei die Kohlenwasserstoffe tangential in eine zylindrische
Reaktionskammer zusammen mit Wasserdampf eingeleitet werden, ein Heizgas in axialer Richtung eingeführt
wird und beide in der Reaktionskammer miteinander vermischt werden.
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer verbesserten Vorrichtung und eines verbesserten
Verfahrens zur Herstellung von Äthylen und Acetylen durch thermische Spaltung eines schweren Kohlenwasserstofföls,
wobei die Bildung von Koks auf der Innenwand einer Reaktionskammer beim thermischen
Kracken zuverlässig verhindert wird.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß der Erfindung durch die Schaffung einer Vorrichtung und
eines Verfahrens, wie diese in den vorstehenden Patentansprüchen gekennzeichnet sind.
Gemäß der Erfindung wurde festgestellt, daß wenn eine thermisch stabile Flüssigkeit in die Reaktionskammtr
in solcher Menge entlang der Innenwand eingeführt wird, so daß die Innenwand der Rcaktionskammer unter
Bildung eines fallenden Flüssigkeitsbildes ausreichend davon benetzt wird, und wenn ein heißes Gas von
oberhalb 800°C unmittelbar oberhalb des Einlasses oder
der Einlasse für den fallenden Flüssigkeitsfilm so
eingeführt wird, daß das heiße Gas eine dünne gasförmige Schicht auf dem Flüssigkeilsfilm bildet und
sich in gleicher Richtung wie der Flüssigkeitsfilm bewegt, eine Karbonisierung oder Verkokung und
Ansammlung der thermisch stabilen Flüssigkeil auf der Innenwand der Reaktionskammer praktisch vermieden
wird.
Die Vorrichtung gemäß der Erfindung ist so ausgebildet, daß das durch thermische Spaltung eines
schweren Kohlenwasserstofföles gebildete flüssige Öl durch Kondensation aus dem durch die Spaltung
gebildeten Gas gesammelt wird, ein Teil des auf diese Weise gesammelten flüssigen Öles als thermisch stabile
Flü'-sigkeit unter Bildung des fallenden Filmes entlang
der Innenwand der senkrecht angebrachten Reaktionskammer zurückgeführt wird. Der fallende Film bewegt
sich in gleicher Richtung wie der Gasstrom. Hierbei wird ein großer Anteil des abgckühl.en Schweröles in
das Spaltgasprodukt über die benetzte Innenwand zur raschen Abkühlung des Gases und /um Abbruch der
Spaltreaktion eingeführt, wodurch das an der Innenwand der Reaktionskammer sich abscheidende schwere
Gasöl in dem fallenden Film absorbiert wird und rasch aus dem Reaktionssintern ausgetragen wird. Selbsivcrstandlich
muß die Menge des im Kreislauf zur Innenwand der Reaktionskammer zurückgeführten
schweren Gasö'is ausi eichend sein, damii ein si.ibüer
fallender Film entlang der Innenwand der Reaktionskammer erhalten wird.
Zur Verhinderung eines Temperaturanstieges in solchem Ausmaß, daß eine Polymerisation des gebildeten
Schweröls verursacht wird, ist es dabei notwendig, daß die Menge des entlang der Innenwand fallenden
schweren Gasöls ausreichend ist. um die Warme aufgrund der latenten Warme aus dem Gas in der
Reaktionskammer und der Verdampfungswärme des leichten Öls von der Oberfläch'.· des Ölfilms zu
absorbieren. Falls die Erhitzungsdauer kurz ist. sind die Arten des durch thermische Spaltung gebildeten Öles im
allgemeinen ausreichend stabil (bis zu 500 C). Deshalb muß die Flüssigkeitsmenge so gewählt werden, daß die
Temperatur nicht höher als 500° C liegt.
Bei der Vorrichtung gemäß der Erfindung wird entlang des Grcn/flächenwandteiles /wischen dem
Wandteil von hoher Temperatur und dem Einführungsteil
für das Bcschickungsöl eine kleine Menge des heißen Gases von oberhalb 800"C in Form eines dünnen
gasförmigen Filmes auf den Flüssigkeitsfilm eingeführt, wodurch der Grenzflächenwaiidieil von der bei so
niedriger Temperatur befindlichen benetzten Wand abgeschirmt wird. Hicrduich kann vermieden werden,
daß eine Ausbildung von Koks im Grenzflächenwandteil stattfindet. Es ist dabei natürlich notwendig, um ein
Abstreuen des fallenden Flüssigkeitsfilmes von der Innenwand zu verhindern, das Gas in der gleichen
Strömungsrichuing wie die Bewegungsrichtung des
fallenden Filmes in Form eines dünnen Schichtfilmes /u führen.
Als Öl zur Bildung des fallenden Filmes zur Benetzung der Wand der Reakiionskammer können
sämtliche Öle, die mit dem durch thermische Krackung
von schweren Kohlenwasserstoffölen gebildeten flüssigen Ölen verträglich sind und die thermisch stabil sind,
verwendet werden, jedoch ist es wirtschaftlich vorteilhuf 1. das durch das thermische Kracken gebildete
flüssige öl, wie vorstehend angegeben, im Kreislauf zu
führen oder zurückzuführen.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann das zur raschen Abkühlung des Reaktionsgases verwendete Öl
in die Reaktionskammer an den gewünschten Stellungen der Wand zur Benetzung der Wand eingeführt
werden und dadurch kann z. B. durch Änderung der Stellungen zur Einführung des Öles ehr Rcaktionszeitraum
geregelt werden, so daß die Ausbildung von Koks selbst wahrend des laufenden Betriebes verhindert wird,
ohne daß es notwendig ist. mechanisch bewegliche Teile zu verwenden.
Das nachfolgende Beispiel dient zur weiteren Erläuterung der Erfindung in Verbindung mit der
Zeichnung.
Bei der in der Zeichnung gezeigten Vorrichtung wird Wasserdampf, der auf 2000 C in einer Regeneraiionsheizemrichtung
erhitzt wurde, in die Reakiionskammer Vi)ITi -,enkrechten Typ durch einen Dampfeinlaß I in
einer Menge von Ö00 kg/Std. eingeführt und ein Rohöl
mit einem Wert von 37 gemäß der API-SkaUi in ,!en
Dampf durch vier Sprühdüsen 2 in einer Menge \on 100 I/Std. eingesprüht. Die Wand der Reakiionskammer
am Abschnitt vom Mischabschnitt des Dampfes \on hoher Temperatur und des Beschickungsrohöles bis zu
dem Abschnitt (A), den die vermischten Reaktionsteilnehmcr
während einer Verweil/eil von 0,002 Sekunden erreichen, besteht aus feuerfestem Alumimumoxulmaterial
und die Temperatur der Wand des Abschnittes wird bei einer Temperatur von mehr als 800 C." durch d'e
Isolierwirkung des feuerfesten Materials gehalten. Der
Reaktionsabschnitt (B) mit bcnclz.ier Wand, der einen
FJnIaIJ 4 für flüssiges Öl im oberen Feil des Abschnittes (B) hat, ist an der Stelle der Reaktionskammer
angebracht, wo das Reaktionsgemisch eine Verwei'zeit
von 0.005 Sekunden erreicht hat. Ein Einlaß 5 zum Einsprühen eines Kühlöles in die Reaktionskammer
durch den fallenden Ölfilm ist am Auslaßteil (C) der Reaktionskammer angebracht. Weiterhin ist ein Einlaß
3 an der Wand des Grcnzfiäehcnabschniues (A)
/wischen der aus dem feuerfesten Aluminiumoxydmaterial gefertigten Wand und der benetzten Wand
vorhanden und ein auf die hohe Temperatur von 800 C erhitzter Dampf wird in die Kammer in einer Menge
von 20 kg/Sid. durch den Einlaß 3 eingeblasen. Die Temperatur des Gases am Auslaß C(V der Reaktionskammer
liegt bei etwa 900"C. die Temperatur des durch das Kühlöl durch den Einlaß 5 abgekühlten Gases
beträgt 150' C und das flüssige bei dieser Temperatur kondensierte gebildete Öl befindet sich im Bodenabschnitt.
Das im Bodenabsdinitt der Kammer angesammelte
flüssige gebildete Ol wird durch eine Pumpe 8 und eine Kühleinrichtung 9 zum Einlaß 4 als Flüssigkeit zur
Benetzung der Wand und zum Einlaß 5 als Kühlöl in die Kammer durch den benetzenden Fiim der Flüssigkeit
hindurch zurückgeführt. In diesem Fall wird, wenn das
Hüssige Öl zur Benetzung der Wand der Reaktionskamhier
auf 100 -C gekühlt ist und in einer Menge von 300 i/'Std. eingesetzt wird, die Temperatur des fallenden
Ölfilms im Abschnitt vor der Abkühlung bei 130C
gehalten. Das Öl zur Kühlung wird in einer Menge von 5000 I/Std. im Kreislauf geführt.
Wenn weiterhin ein Teil des gebildeten Öles aus der
Leitung 7 in einer Menge von 35 I/Std. abgezogen wird, wird das Gleichgewicht der Ölmengc aufrechterhalten.
Das durch die Leitung 7 gewonnene Produktöl stellt ein aromatisches Öl mit einem Anfangssiedepunkt von
200 C und einem Endsiedepunkt von 450 C. berechnet
bei Normaldruck, dar. wobei die Viskosität des
aromatischen Öls bei 100"C wahrend des Kreislaufes
20 cps beträgt und der Gehall an ruüartigem Testen
Kohlenstoff nur 0.1% ausmacht.
In der Praxis wird bei der Vorrichtung gemäß der
l'rfindung keine Ansammlung von RuIi an der aus feuerfestem Aluniiniiimoxydmatcrial gefertigten Reiiktionswand
beobachtet und die Viskosität des im Kreislauf stehenden Öles und der Gehalt an festem
Kohlenstoff in dem l'rodiiktöl werden im Verlauf tli
Umsetzung nicht geändert.
Die unter Anwendung der Vorrichtung gemäß el·
l-jfindung erhaltenen Lrgebnisse beim thermisch«.
Kracken sind folgende:
Vergasungsverhällnisdes Rohöles 70Gew.-"/u
Ausbeute an Acetylen und Äthylen 45 Gew.-% Ausbeute an tcerariigen Materialien 30Gew.-"/»
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (2)
- Patentansprüche:1 Vorrichtung zur Herstellung von Äthylen und Acetylen durch thermische Spaltung eines schweren Kohlenwasserstofföles in Gegenwart eines gasförmigen Wärmeträgers. gekennzeichnet durcha) eine Mischkammer (A) mit wenigstens einem Einlaß an deren oberen Ende für das Einführen eines sich abwärtsbewegenden gasförmigen Siromes aus einer Mischung von einem auf Temperaturen oberhalb 800"C erhitzten gasförmigen Heizmedium U1Kd einem schweren Kohlenwasserstofföl als Beschickungsmasse.b) eine Reaktionskammer (B) mit wenigstens einem Einlaß (4) an deren oberem Ende /um Einführen einer thermisch stabilen Flüssigkeit unter Bildung eines fallenden Filmes auf der Innenwand der Rcaktionskammcr und mit wenigstens einem Einlaß (3) für ein heißes Gas von oberhaSb 800 C. wobei der Einlaß für das heiße Gas so ausgebildet ist. daß das eintretende Gas eine dünne gasförmige Schicht auf dem Flüssigkeitsfilm bildet und sich in gleicher Richtung wie der Flüssigkeilsfilm bewegt,c) eine Abschreckkammei (C) mit wenigstens einem Einlaß für das Einsprühen eines flüssigen Kühlmittels zu den Reaktionsgasen.d) einen Auslaß (6) /ur Abführung des gasförmigen Spaltprodukt, unde) eine Einrichtung zum Sammeln der thermisch stabilen Flüssigkeit aus dem fallenden Film zusammen mit der thermisch stabilen Flüssigkeit, die als Nebenprodukt in der Krackzone gebildet wurde, am unteren I'nde der Reaktionskammer und zum Rückführen dieser Flüssigkeit im Kreislauf.
- 2. Verfahren zur Herstellung von Acetylen und Äthylen durch thermische Spaltung von schweren Kohlenwasserstoffölen, dadurch gekennzeichnet, daß man ein schweres Kohlenwasserstofföl als Beschickungsmasse in einen abwärts strömenden Strom eines gasförmigen Heizmediums mit einer Temperatur von oberhalb 8000C einspritzt, eine thermisch stabile flüssigkeit in die Reaktionskammer unter Bildung eines fallenden Flüssigkeitsfilmes auf der Innenwand der Rcaktionskammer einführt, ein heißes Gas von oberhalb 800" C unmittelbar oberhalb des Einlasses oder der Einlasse für den fallenden Flüssigkcilsfilm so einführt, daß das heiße Gas eine dünne gasförmige Schicht auf dem Flüssigkeiisfilm bildet und sich in gleicher Richtung wie der Flussigkeitsfüm bewegt, eine Kühlmittelflüssigkeit zu den Reaktionsgasen zur Beendigung der thermischen Spaltung einsprüht, die thermisch stabile Flüssigkeit von dem fallenden Film zusammen mit der thermisch stabilen Flüssigkeit, die als Nebenprodukt in der Spaltreaktion gebildet wurde, sammelt und diese Flüssigkeit im Kreislauf zurückführt, um den fallenden Film und die Kühlmittelflüssigkeil zu bilden.
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DE2007997A1 DE2007997A1 (de) | 1970-09-10 |
DE2007997B2 DE2007997B2 (de) | 1976-08-19 |
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