DE69609301T2 - Kontinuierliches Pyrolyse- und Entkohlungsverfahren, insbesonders zur Anwendung in der Herstellung von Acetylen - Google Patents
Kontinuierliches Pyrolyse- und Entkohlungsverfahren, insbesonders zur Anwendung in der Herstellung von AcetylenInfo
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Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Pyrolyse einer kohlenwasserstoffhaltigen Charge mit wenigstens einem Kohlenwasserstoffatom und gleichzeitig ein Verfahren zur Entkokung des auf den Wandungen des Reaktors abgeschiedenen Kokses.
- Anwendbar ist sie insbesondere auf die kontinuierliche Erzeugung von Azetylen oder azetylenischen Verbindungen wie dem Methyl-Azetylen.
- Der Stand der Technik läßt sich insbesondere illustrieren durch die Patenschriften US-A-3 641 190, US-A-1 470 359, EP-A-0 591 856, EP-A-0 143 486, EP-A-0 542 597 und EP-A-0 539 270.
- Bei den Verfahren zur thermischen Umformung bei hoher Temperatur von Kohlenwasserstoffen mit wenigstens einem Kohlenstoffatom, beispielsweise einer Pyrolyse zwischen 900 und 1500ºC oder einem Dampfcracken gegen 850ºC am Ende der Heizzone, bildet sich Koks und scheidet sich auf den Wandungen des Reaktors ab. Man realisiert dann eine Entkokung des Reaktors, die üblicherweise bei Luft und Temperaturen stattfindet, die meist unter 900ºC liegen, indem man für den Fall von metallischen Öfen versucht, jede Überheizung oder heiße Punkte zu vermeiden, die für ein günstiges Verhalten der metallischen Rohre des Ofens ungünstig sein könnten. Diese exotherme Entkokung beinhaltet also den Stillstand der gesamten Einheit und insbesondere die Trennung des Ofens von den abströmseitigen Wärmeaustauschern, was die Gesamtproduktivität der Einheit reduziert. Im übri gen schreiben die Sicherheitsregeln die Demontage der Einführungsleitungen für Kohlenwasserstoffe und ihr Ersetzen durch Einführungsleitungen von Luft vor, was einen sehr langen Stillstand der Einheit mit sich bringt.
- Bei der Wiedermontage der Einheit für die Pyrolysephase bleiben die gleichen Nachteile, denen sich die Notwendigkeit zugesellt, die Reaktionszone und die Leitungen mit einem Inertgas zu reinigen.
- Die Pyrolyse von Kohlenwasserstoffen mit wenigstens einem Kohlenstoffatom, die es ermöglicht, olefinische oder azetylenische Verbindungen zu erhalten, wurde beschrieben insbesondere in den Patentanmeldungen der Anmelderin FR 2715583 und FR 2732014, die hier mit einbezogen sind.
- Insbesondere hat man Pyrolysereaktoren aus keramischem Material verwendet, in welchen die nicht dichten Trennwände, vorzugsweise aus keramischem Material, Kanäle bestimmen, wo die Charge und die Reaktionsabströme zirkulieren. Diese Trennwände haben vorzugsweise eine Form, die auf Turbulenzen abgestellt ist, und umfassen beispielsweise Zellen oder Hohlräume in Höhe der Heizmittel. Bei diesen handelt es sich im allgemeinen um Hüllen, die eine elektrische Heizung oder einen Gasbrenner enthalten.
- Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren vorzuschlagen, das es ermöglicht, eine kohlenwasserstoffhaltige Charge ohne Stillstand der Einheit zu pyrolysieren, um das Entkoken dieser Einheit zu ermöglichen.
- Ein anderes Ziel der Erfindung besteht darin, die Temperatur der Installation im wesentlichen während ihres Laufes konstant zu halten, um die thermischen Beanspruchungen zu vermeiden, die sich notwendigerweise darstellen würden, insbesondere während der Verwendung eines Sauerstoff enthaltenden Gases für die Entkokungsstufe, die eine exotherme Reaktion einsetzt, während die Pyrolysestufe eine endotherme Reaktion einsetzt.
- Unter Berücksichtigung des Vorhandenseins der nicht dichten Trennwände, was also in der zweiten Stufe preiswert ist, hat man festgestellt, daß es möglich war, kontinuierlich ein Pyrolyseverfahren einer kohlenwasserstoffhaltigen Charge und ein Entkokungsverfahren der Reaktionszone umzusetzen, die nicht mit Nachteilen behaftet sind.
- Genauer betrifft die Erfindung ein Pyrolyse- und Entkokungsverfahren kontinuierlicher Art zur Herstellung einer azetylenischen Verbindung in einer Reaktionszone aus feuerfestem Material von in einer Richtung (Achse) länglicher Gestalt, eine Heizzone und eine Kühlzone anschließend an die Heizzone umfassend, wobei die Heizzone wenigstens zwei Reihenlagen umfaßt, die im wesentlichen parallel zur Achse und durch eine Trennwand, die bevorzugt nicht dicht ist, aus einem feuerfesten Material zwischen zwei aufeinanderfolgenden Reihenlagen getrennt sind, wobei wenigstens eine dieser Reihenlagen mit einer Speisung mit einem gasförmigen Gemisch, das ein Kohlenwasserstoff mit wenigstens einem Kohlenstoffatom und Wasserdampf umfaßt, in Verbindung steht, wenigstens eine andere dieser Reihen mit einer Speisung für ein nicht kohlenwasserstoffhaltiges Fluid in Verbindung steht, welches Wasserdampf umfaßt, wobei diese Reihenlagen Heizmittel umfassen, die von im wesentlichen zueinander parallelen Hüllen umschlossen sind und die im wesentlichen senkrecht zur Achse des Reaktors sind, wobei Koks sich in der Reaktionszone abscheidet. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, daß man das gasförmige Gemisch in wenigstens einer Reihenlage der Heizzone derart zirkulieren läßt, daß dieses Gemisch pyrolysiert wird, und so die azetylenische Verbindung gebildet wird, und man über eine Austrittstemperatur dieser Zone von wenigstens 1000ºC verfügt, daß man dieses Wasserdampf umfassende Fluid in wenigstens einer anderen Reihe der Heizzone derart zirkulieren läßt, daß wenigstens zum Teil die Reaktionszone entkokt wird, und man über eine Austrittstemperatur dieser Zone von wenigstens 1000ºC verfügt und man Kohlenwasserstoffe sowie einen Entkokungsabstrom gewinnt.
- Die Erfindung ist insbesondere anwendbar für den Fall, wo die Pyrolysedauer vor dem Entkoken größer und bevorzugt zweimal größer als die Entkokungsdauer ist.
- Die Temperatur in der oder den Reihenlagen, wo die Pyrolyse abläuft, wird vorzugsweise im wesentlichen gleich der Temperatur in der oder den Reihenlagen gehalten, wo die Entkokung stattfindet.
- Die Entkokung der Kanäle mit Wasserdampf bei sehr hoher Temperatur, höher als 1000ºC und bevorzugt zwischen 1000ºC und 1400ºC, sind ausreichend oxidierende Bedingungen bei diesen Temperaturen, um den Koks umzuformen und um Kohlenoxid und Wasserstoff zu bilden.
- Vorteilhaft ist dies besonders für den Fall der Reaktoren aus keramischem Material, welche nicht-dichte Trennwandungen umfassen. Ein Transport von Wasserdampf und Wasserstoff kann somit durch die Wandung der Reihenlage erfolgen, wo die Entkokung erfolgt, und zwar zu der Reihenlage, wo die Pyrolyse stattfindet.
- Eine Überführung von Wasserstoff zur Pyrolysereihenlage würde die Abscheidung von Koks auf dieser verlangsamen.
- Im übrigen ist ein Übergang von Wasserdampf von der Reihenlage, wo die Entkokung stattfindet, zur Reihenlage, wo die Pyrolyse stattfindet, nicht nachteilig, da die Pyrolysereaktion in Anwesenheit von Wasserdampf abläuft. In der anderen Richtung, wenn Kohlenwasserstoffe von der Pyrolysereihenlage zu der Reihenlage passieren, wo die Entkokung stattfindet, finden sie sich in Anwesenheit von sehr viel Wasser wieder und werden in die nachgesuchten Produkte pyrolysiert.
- Die Heizmittel können elektrische in Hüllen enthaltene Widerstände sein, Hüllen, wie sie in den vorgenannten Patentschriften beschrieben sind, oder sie können gebildet werden aus Hüllen, die einen Gasbrenner enthalten, wie er in der Patentanmeldung der Anmelderin (FR 2715583) beschrieben ist.
- Jede Reihenlage kann wenigstens eine Bahn von Heizmitteln, die von Hüllen umgeben sind, umfassen, im wesentlichen parallel zur Achse der Reaktionszone, wobei diese Hüllen im wesentlichen senkrecht zu dieser Achse sich befinden.
- Es wurde im übrigen beobachtet, daß bei Vorhandensein von elektrischen, in Hüllen aus keramischem Material enthaltenen Heizelementen, wobei die Hüllen relativ porös und nicht teuer sind und deren Dichtheit nicht perfekt ist, ein Wasserstoff und/oder Wasserdampf und/oder ein inertes Gas enthaltendes Hüllengas verwendet werden könnte, und man darüber hinaus eine Diffusion von innerhalb nach außerhalb der Hüllen hervorrufen könnte, ohne die Pyrolysereaktion zu stören und ohne die Entkokungsreaktion zu stören.
- Nach einer Charakteristik des Verfahrens kann die in die Entkokungsreihenlage eingeführte Wassermenge 1,1 bis 4-fach größer als die Wassermenge sein, die in die Pyrolysereihen lage eingeführt wird. Meist handelt es sich um das 2-3- fache dessen, was bei der Pyrolyse verwendet wird.
- Anders ausgedrückt, bei der Entkokung unterbricht man die Kohlenwasserstoffzufuhr in die Reihenlage, die entkokt werden soll, und erhöht im wesentlichen den eingeführten Durchsatz des Wassers, derart, daß keine zu starke thermische Störung im Vorwärmofen für die Gase vor der Reaktionszone hervorgerufen wird.
- Nach einer ersten Variante können die gesammelten Kohlenwasserstoffe und der Entkokungsabstrom vermischt werden, bevor sie in die Kühlzone eingeführt werden.
- Nach einer zweiten Variante werden die gesammelten Kohlenwasserstoffe sowie der Entkokungsabstrom getrennt in ihren jeweiligen Reihenlagen gekühlt, die sich in Höhe der Kühlzone befinden, und werden dann ggf. vermischt.
- Die Kühlzone ist üblicherweise eine Zone direkter Abschreckung durch ein Kühlfluid, wie dem Fachmann bekannt.
- Allgemein ist der Wasserdurchsatz in der Pyrolysezone derart, daß das Gewichtsverhältnis von Wasser zu Kohlenwasserstoffen zwischen 0,55 und 20, und bevorzugt zwischen 0,65 und 10 liegt.
- Der Druck liegt üblicherweise zwischen 1 und 15 bar absolut (0,1 und 15 MPa) und bevorzugt zwischen 1 und 3 bar absolut, das Gewichtsverhältnis liegt insbesondere zwischen 0,8 und 5.
- Die vorher erwärmten Gase werden in den Reaktor bei einer Temperatur von etwa 400 bis etwas 700ºC, bevorzugt zwischen 500 und 650ºC eingeführt.
- Üblicherweise liegt die Endtemperatur am Austritt aus der Pyrolysezone zwischen 1000ºC und 1400ºC.
- Die Charakteristiken der Heizelemente, seien sie elektrischer Art, seien sie von der Art, die Gasbrenner umfassen, ihre Anzahl, die sie trennende Entfernung sowie ihre Konfiguration sind in den vorstehenden Patentschriften beschrieben.
- Das gleiche gilt für die sie schützenden und vor den Fluiden, welche im Reaktor zirkulieren, isolierenden Hüllen.
- Die gleichen Heizelemente und die gleichen Hüllen mit den gleichen Charakteristiken und den gleichen Konfigurationen finden sich ebenso sowohl in der Pyrolysezone wie in der Zone (oder Reihenlage), wo die Entkokung unter Wasserdampf stattfindet.
- Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
- Insbesondere umfaßt die Pyrolyse- und Entkokungseinheit einen Pyrolyseraktor von in einer Richtung (einer Achse) länglicher Gestalt, wenigstens zwei im wesentlichen zur Achse parallele Reihenlagen, getrennt durch eine Trennwand, die bevorzugt nicht dicht ist, aus einem feuerfesten Material zwischen zwei aufeinanderfolgenden Reihenlagen umfassend, wobei jede Reihenlage eine Vielzahl von Heizmitteln, die in wenigstens einer Bahn von Heizelementen angeordnet sind, umfaßt, welche von Hüllen aus keramischem Material, im wesentlichen parallel zueinander und im wesentlichen senkrecht zur Achse des Reaktors umschlossen sind, wobei wenigstens eine der Reihenlagen mit einer Speiseleitung für eine Charge verbunden ist, die wenigstens ein Ventil umfaßt und mit einer Zuführleitung von Wasserdampf, die wenigstens ein Ventil umfaßt, wenigstens eine andere dieser Reihenlagen mit einer Zuführleitung mit einem nicht-kohlenwasserstoffhaltigen Fluid verbunden ist, welche Wasserdampf enthält und wenigstens ein Ventil umfaßt, der Pyrolysereaktor Zuordnungs-Steuermittel und Modulationsmittel für die Heizung umfaßt, welche mit den Heizmitteln verbunden sind, und wobei die Einheit im übrigen Kühlmittel für in jeder Reihenlage erzeugte Abströme umfaßt.
- Die Einheit bietet den Vorteil, sicher, verläßlich und leicht umzusetzen zu sein. Sie verwendet feuerfeste Materialien und insbesondere keramische Materialien, die dem Fachmann bekannt sind unter dem Namen Cordierit, Mullit, Siliziumnitrid und Siliziumkarbid.
- Die verwendbaren kohlenwasserstoffhaltigen Chargen sind beispielsweise, aber nicht als begrenzend anzusehen:
- - die aliphatischen gesättigten Kohlenwasserstoffe wie Methan, Ethan, Gemische von Alkanen (LPG), Erdölschnitte wie die Naphtas, die atmosphärischen Gasöle und die Vakuumgasöle, wobei letztere einen Destillationsendpunkt in der Größenordnung von 570ºC haben können.
- - Die ungesättigten Kohlenwasserstoffe, wie Ethylen, Propylen, Butadien, Gemische aus Alkanen und Alkenen wie Ethan und Ethylen, die C&sub3;-, C&sub4;- und C&sub5;-Schnitte des Dampfcrackens und des katalytischen Crackens.
- Auf der industriellen Ebene stammen die bevorzugten Kohlenwasserstoffe aus dem Dampfcracken und sind das Ethan, das Ethylen in sehr variabler, jedoch im allgemeinen sehr geringer Menge enthalten kann, dann das Ethylen im Gemisch mit den anderen Kohlenwasserstoffen, die im Abstrom aus der Dampfcrackung enthalten sind.
- Ein beispielsweises Ausführungsbeispiel der Erfindung soll nunmehr mit Bezug auf die beiliegende Figur näher erläutert werden, wobei es sich um einen Längsschnitt durch einen Reaktor längs einer Ebene parallel zur Achse des Reaktors handelt.
- Leitungen zur Speisung mit Kohlenwasserstoffen 11, 12, 13, 14, 15, 16, welche über Ventile V1, V2, V3, V4, V5 und V6 geregelt sind, führen in einen Pyrolyse- und Entkokungsreaktor 40 Kohlenwasserstoffe ein, die aus einer Leitung 10 kommen, und zwar im Gemisch mit Wasser, im allgemeinen in Dampfform, zugeführt über eine Leitung 60. Diese Leitung verteilt es auf die Leitungen 17, 18, 19, 20, 21 und 22, die jeweils durch Ventile V7, V8, V9, V10, V11 und V12 geregelt sind.
- Diese verschiedenen Ventile V1 bis V12 sind so ausgelegt, daß die Zirkulation eines Gemisches aus Kohlenwasserstoffen und Wasserdampf in einer gewissen Anzahl von Reihenlagen dieses sogenannten Pyrolysereaktors und nur des Wasserdampfes in den anderen Reihenlagen des sogenannten Entkokungsreaktors ermöglicht, um hieraus den Koks zu entfernen, der sich während der Pyrolysereaktion abgeschieden hat.
- Leitungen 31, 32, 33, 34, 35, 36, welche das Gemisch der Kohlenwasserstoffe und des Wassers transportieren oder das Wasser allein transportieren bzw. mit den Leitungen 11 und 22, 12 und 21, 13 und 20, 14 und 19, 15 und 18 und schließlich 16 und 17 verbunden sind, werden im Vorwärmofen 30 auf eine Temperatur von 400 bis 700ºC vorgewärmt und mit dem Pyrolysereaktor 40 verbunden.
- Schließt das Ventil V1 die Leitung 11, so resultiert hieraus, daß die Leitung 31 keinen Wasserdampf empfängt, der über die durch das Ventil V12 kontrollierte Leitung 22 zugeführt wurde. Dagegen empfangen die Leitungen 32, 33, 34, 35 und 36 das Gemisch aus Kohlenwasserstoffen und Wasser, sämtliche anderen genannten Ventile bleiben offen.
- Der Reaktor 40 ist unterteilt in longitudinale Reihenlagen (1, 2, 3, 4, 5 und 6), die im wesentlichen zu seiner Achse parallel verlaufen. Diese Reihen sind voneinander durch Trennwandungen 70, die nicht dicht sind und aus keramischem Material bestehen, getrennt, und eine Form haben, die Zellen umfaßt und so ausgelegt sind, daß sie Turbulenzen im Inneren der Reihenlage begünstigen und somit die Reaktion begünstigen. Diese Reihenlagen enthalten Hüllen aus keramischem Material 7, die eine Bahn im wesentlichen parallel zur Achse des Reaktors bilden. Diese Hüllen sind im wesentlichen parallel zueinander und im wesentlichen senkrecht zur Achse des Reaktors. Sie enthalten beispielsweise eine Vielzahl von elektrischen Widerständen 8, die in einem Hüllgas baden, das gewählt ist aus der durch Wasserdampf, Wasserstoff, einem Inertgas und einem Gemisch von zwei oder mehreren dieser Gase gebildeten Gruppen.
- Die Wasserdampfleitung 31 ist mit der Reihenlage I verbunden. Im allgemeinen erhöht man den Durchsatz an in die Reihenlage eingeführtem Wasserstoff, wo die Entkokung stattfindet, beispielsweise gleich 2- bis 3-fach dem in den fünf anderen Reihenlagen 2, 3, 4, 5 und 6 verwendeten, wo die Pyrolyse abläuft. Diese Reihenlagen sind also jeweils mit den Leitungen des Gemisches 32, 33, 34, 35 und 36 verbunden.
- Der Endteil der verschiedenen Reihenlagen der Reaktoren, bestimmt zur Pyrolyse oder zur Entkokung, nimmt Pyrolyse- oder Entkokungsabströme auf, und jede Reihenlage mit einer Leitung 47 der direkten Abschreckung verbunden und umfaßt einen Injektor mit geregelter Menge, beispielsweise für Ethan, wenn es sich bei der Charge im Ethan handelt, was es ermöglicht, die Abströme zu kühlen. Einmal auf 800ºC beispielsweise gekühlt, werden jeweils mit den Reihenlagen 1, 2, 3, 4, 5 und 6 verbundene Leitungen 41, 42, 43, 44, 45 und 46 die verschiedenen Abströme vermischen, welche über eine Leitung 50 abgezogen werden.
- Nach einer nicht dargestellten Ausführungsform können die Abströme gekühlt werden, indem sie durch dichte im Endteil der Reihenlagen angeordnete Leitungen zirkulieren, und zwar durch indirekte Abschreckung, und werden dann wie vorher vermischt.
- Nach einer nicht dargestellten Ausführungsform werden die Pyrolyse- und Entkokungsabströme, die aus den Reihenlagen 1, 2, 3, 4, 5 und 6 stammen, über die Leitungen 41, 42, 43, 44, 45 und 46 gesammelt, dann gemischt und in eine Zone der direkten oder indirekten Abschreckung geschickt und, sobald sie gekühlt sind, über die Leitung 50 abgezogen.
- Die Heizelemente 8 werden mit elektrischer Energie unabhängig dank eines Paares nicht dargestellter Elektroden versorgt, pyrometrische Sonden mit Thermoelement - nicht dargestellt - lagern in Räumen, wo die Charge zirkuliert, und ermöglichen es, automatisch die Temperatur jedes Heizabschnittes durch eine klassische Steuer- und Modulationseinrichtung - in der Figur nicht dargestellt - als Funktion des gewählten Temperaturprofils einzustellen bzw. zu regulieren, was anwendbar sowohl für die Pyrolysereaktion wie die der Entkokung der Hüllwandungen ist.
- Man verwendet einen Reaktor, wie in Fig. 1 beschrieben, um ein Gemisch aus Ethan und Wasserdampf zu cracken, um Azetylen zu erzeugen.
- Dieser Reaktor 6 umfaßt im wesentlichen zu seiner Achse parallele Heizreihenlagen, welche durch Trennwandungen in Zellenform getrennt sind und die aus keramischem Material bestehen, wie beispielsweise Siliziumkarbid. Jede Reihenlage umfaßt eine Bahn aus heizenden elektrischen Elementen. Die die Hüllen umschließenden elektrischen Widerstände bestehen aus Siliziumkarbid und enthalten ein Hüllgas, bei dem es sich um Stickstoff handelt.
- Fünf Reihenlagen arbeiten auf Pyrolyse (Nr. 1, 3, 4, 5 und 6), während eine einzige Reihenlage (Nr. 2) auf Entkokung arbeitet.
- In jede Pyrolysereihenlage führt mit 258 kg/h Ethan und 464 kg/h von Wasserdampf ein.
- In die auf Entkokung arbeitende Reihenlage Nr. 2, bei geschlossenem Kohlenwasserstoffventil V2, gibt man 979 kg/h Wasserdampf, und zwar über das Ventil V1.
- Das zu pyrolysierende Gemisch (Ethan-Wasser) und der Entkokungswasserdampf werden auf 630ºC vorgewärmt und im wesentlichen linear bis 1200ºC in ihren jeweiligen Reihenlagen unter einem Absolutdruck von 1,3 bar erwärmt.
- Am Austritt aus dem Pyrolysereaktor wird der Pyrolyseabstrom auf 800ºC durch direkten Kontakt mit 91 kg/h Ethan bei 16ºC gekühlt, während der Entkokungsabstrom auf 800ºC durch direkten Kontakt mit 85 kg/h Ethan bei 16ºC gekühlt wird.
- Nach 72 Stunden der Pyrolyse in der Reihenlage Nr. 1 entscheidet man, zu deren Entkokung überzugehen. Hierzu unterbricht man den Ethandurchsatz über das Ventil V1 und, um eine Störung des thermischen Vorwärmbetriebes und des Pyrolyseofens zu vermeiden, erhöht man den Wasserdampfdurchsatz (Ventil V12), bis man 979 kg/h erhält. Gleichzeitig speist man die Reihenlage Nr. 2 von neuem mit 258 kg/h Ethan und 464 kg/h Wasserdampf, indem man das Ventil V2 und das Ventil V11 öffnet.
- Man regelt das Entkokungsende, durch das Verschwinden von Kohlenmonoxid, welches online durch Infrarot, beispielsweise am Austritt aus dem Pyrolyseofen, analysiert wird.
- Man stellt fest, daß die Entkokung am Ende von 14 Stunden komplett in jeder Reihenlage ist, wo sie durchgeführt wird, und man geht sofort wieder zurück zur Situation der Pyrolysereaktion für die Reihenlage, die entkokt worden ist.
- Es gibt also fünf Pyrolysereihenlagen und eine Entkokungsreihenlage. Man führt so konstant und ohne fortgesetzten Stillstand der Einheit 450 kg/h Azetylen ein. Die Abströme aus den sechs Reihenlagen werden vermischt und über die Leitung 50 gegen die Behandlungsorte und die Orte der Produkttrennung geschickt.
- Unter Berücksichtigung der Entkokungsdauer, angepaßt an die gewählte Charge, hätte man über einen Reaktor mit 10 Pyrolysereihenlagen und 2 Entkokungsreihenlagen, seien sie nun benachbart oder getrennt voneinander, verfügen können.
Claims (12)
1. Verfahren zur kontinuierlichen Pyrolyse und Entkokung zur Erzeugung einer
acetylenischen Verbindung in einer Reaktionszone (40) aus feuerfestem
Material, von in einer Richtung (einer Achse) länglicher Gestalt, eine Heizzone und
eine Kühlzone anschließend an diese Heizzone umfassend, wobei die Heizzone
wenigstens zwei (1, 2) Reihenlagen, im wesentlichen parallel zur Achse und
getrennt durch eine Trennungsanordnung (70) aus feuerfestem Material zwischen
zwei aufeinanderfolgenden Reihenlagen, umfasst, wobei wenigstens eine dieser
Reihenlagen (1) mit einer Zufuhr (10, 60) für ein gasförmiges Gemisch in
Verbindung steht, das einen Kohlenwasserstoff mit wenigstens einem
Kohlenstoffatom und Wasserdampf einschließt, und wenigstens eine andere (2) dieser
Reihenlagen mit einer Zufuhr (60) für ein nicht kohlenwasserstoffhaltiges
Wasserdampf umfassendes Fluid, in Verbindung steht, die Reihenlagen von Hüllen
(7) umhüllte Heizmittel (8) umfassen, die im wesentlichen parallel zueinander
und im wesentlichen senkrecht zur Achse des Reaktors sind, und Koks sich in
der Reaktionszone absetzt, dadurch gekennzeichnet, dass man das gasförmige
Gemisch in wenigstens einer Reihenlage der Heizzone zirkulieren lässt, um
dieses Gemisch unter Bildung der acetylenischen Verbindung zu pyrolysieren und
man über eine Austrittstemperatur aus dieser Zone von wenigstens 1000ºC
verfügt, und dass man dieses Wasserdampf enthaltende nicht
kohlenwasserstoffhaltige Fluid in wenigstens einer anderen Reihenlage der Heizone zirkulieren
lässt, derart, dass wenigstens zum Teil die Reaktionszone entkokt wird und man
über eine Austrittstemperatur aus dieser Zone von wenigstens 1000ºC verfügt
und man Kohlenwasserstoffe und einen Entkokungsabstrom gewinnt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Temperatur im wesentlichen gleich in
sämtlichen Reihenlagen gehalten wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die in die Entkokungsreihenlage
eingeführte Wasserdampfmenge um 1,1 bis 4-fach größer als die in die
Pyrolysereihenlage eingeführte Wasserdampfmenge ist.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die gesammelten
Kohlenwasserstoffe und der Entkokungsabstrom gemischt werden, bevor sie in die
Kühlzone eingeführt werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die gesammelten
Kohlenwasserstoffe und der Entkokungsabstrom getrennt in ihren jeweiligen
Reihenlagen in Höhe der Kühlzone gekühlt, dann gegebenenfalls vermischt
werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem man eine direkte
Kühlung der gesammelten Kohlenwasserstoffe und des Entkokungsabstroms mit
Hilfe eines Kühlfluids realisiert.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die Hüllen wenigstens
ein Gas enthalten, das aus der durch Wasserstoff, Wasserdampf und Inertgas
gebildeten Gruppe gewählt ist.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem man das gasförmige
Gemisch in wenigstens einer Reihenlage der Heizzone derart zirkuliaren lässt,
dass dieses Gemisch pyrolysiert wird und dass man über eine
Austrittstemperatur aus der Heizzone von etwa 1000 bis 1400ºC verfügt und man dieses Fluid,
Wasserdampf umfassend, in wenigstens der anderen Reihenlage der Heizzone
derart zirkulieren lässt, dass wenigstens zum Teil die Reaktionszone entkokt
wird und man über eine Austrittstemperatur aus der Heizzone von etwa 1000
bis 1400ºC verfügt.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem jede Reihenlage
wenigstens eine Bahn von Heizmitteln umfasst, die von Hüllen im wesentlichen parallel
zur Achse der Reaktionszone umschlossen sind.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, angewendet auf die Produktion
von Acetylen.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, angewendet auf die Produktion
von Methylacetylen.
12. Pyrolyse- und Entkokungseinheit zur Durchführung des Verfahrens nach einem
der Ansprüche 1 bis 11, einen Pyrolysereaktor (40) von in einer Richtung (einer
Achse) länglicher Gestalt, der über wenigstens zwei Reihenlagen (1, 2), die im
wesentlichen parallel zur Achse sind und durch eine Trennwand (70) aus
feuerfestem Material zwischen zwei aufeinanderfolgenden Reihenlagen, getrennt
sind, verfügt, wobei jede Reihenlage eine Vielzahl von Heizmitteln (8) umfasst,
die in wenigstens einer Bahn von Heizelementen angeordnet sind, die von
Hüllen (7) aus keramischem Material umschlossen sind, welche im wesentlichen
parallel zueinander und im wesentlichen senkrecht zur Achse des Reaktors
sind, wenigstens eine der Reihenlagen (1) mit einer Zuführleitung (10) für eine
Charge, die über wenigstens ein Ventil (V1) verfügt und mit einer
Wasserdampfzuführungsleitung (60) verbunden ist, die über wenigstens ein Ventil (22)
verfügt, wobei wenigstens eine andere (2) dieser Reihenlagen mit einer
Zuführleitung (60) für ein nicht-kohlenstoffhaltigen Fluid verbunden ist, welches
Wasserdampf enthält und über wenigstens ein Ventil (21) verfügt und der
Pyrolysereaktor Hilfssteuer- und Heizungsmodulationsmittel, verbunden mit den
Heizmitteln, umfasst und die Einheit im übrigen Kühlmittel (47) für die in jeder Reihe
erzeugten Abströme aufweist.
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