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Verfahren zur Herstellung von Äthylen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung von Äthylen, insbesondere handelt es sich um ein kontinuierliches Verfahren, das vor allem der Erzeugung hoher Ausbeuten von Äthylen aus schwererem Kohlenwasserstoffmaterial angepasst ist. Äthylen ist seit langem eine sehr wertvolle chemische Verbindung gewesen, die in erster Linie als Zwischenprodukt für die Erzeugung anderer Stoffe, z. B. substituierter Kohlenwasserstoffe oder polymerer, verwendet wird. Infolge des weitverzweigten Gebrauchs von Polyäthylen hat sich der Bedarf an Äthylen als Rohmaterial immer mehr gesteigert, bis Äthylen jetzt in ungeheuren Mengen, mässig reiner Form und zu einem niedrigen Preis verlangt wird.
Um diesem grossen Bedarf zu entsprechen, sind Verfahren im grossindustriellen Massstabe der Äthylenherstellung angepasst worden. Äthylen kann aus Kohlenwasserstoffen durch deren Dehydrierung bzw. Spaltung oder auch beider Massnahmen erzeugt werden. Beide Reaktionen erfordern hohe Wärmeaufwendungen. Obgleich Äthan das beste Ausgangsmaterial für die Äthylenherstellung ist, ist es selbst relativ knapp und daher für die Äthylenerzeugung im grossindustriellen Massstabe zu teuer. Im Erdöl enthaltene Kohlenwasserstoffe stehen im Überfluss zur Verfügung, sind aber schwierig in Äthylen umzuwandeln.
Die Schwierigkeit beruht in der hohen Temperatur und dem hohen Wärmeaufwand, die für die Umwandlung von Kohlenwasserstoffen in Äthylen erforderlich sind, ferner in der geringen Ausbeute an Äthylen je Durchgang, dem Erfordernis von besonderen Betriebsbedingungen, um den Gleichgewichtsbedürfnissen zu entsprechen, und der notwendigen genauen Kontrolle über die Kontaktzeit und andere Verfahrensvariablen. Die vorliegenden technischen Verfahren zur Erzeugung von Äthylen durch thermische Spaltung können z. B. etwa nur 30 bis 60 Tage laufen, ohne abgeschaltet zu werden, um die heissen Oberflächen zu reinigen, an denen sich Koksablagerungen bilden. Es ist ein Ziel der Erfindung, ein besonderes Verfahren vorzusehen, das ganz besonders der Gewinnung hoher Ausbeuten an Äthylen aus schwereren Kohlenwasserstoffölen in einer kontinuierlichen Weise angepasst ist.
Für die Spaltung von schweren Kohlenwasserstoffölen auf Benzin ist es bekannt, Katalysatorteilchen im Kreislauf durch eine Regenerierzone, eine Übergangsleitung, eine Reaktionszone, eine Katalysatorabstreifzone und eine Rückfuhrleitung zu führen, wobei man das Schweröl in den heissen Katalysatorstrom in der Übergangsleitung einführt, die Spaltung bei Temperaturen in der Nähe von 482 bis 485 C und überatmosphärischem Druck bewirkt, die Spaltdämpfe aus der Reaktionszone entnimmt und dann durch Fraktionierung in Gas, Benzin, und schwerere Produkte trennt, und den Katalysator bei Temperaturen von etwa 560-566 C regeneriert. Derartige Verfahren sind für die Erzeugung von erträglichen Äthylenausbeuten nicht geeignet.
Dagegen befasst sich die vorliegende Erfindung mit einem Verfahren, bei dem man einen Strom von wärmetragenden Festteilchen bei einer Temperatur oberhalb der Kohlenwasserstoffumwandlungstemperatur aus einer Heizzone entnimmt und nachher mit der Kohlenwasserstoffspeisung zusammenbringt und so lange in Berührung hält, bis ein beträchtlicher Teil dieser Kohlenwasserstoffspeisung in Äthylen umgesetzt ist, die anfallenden Umwandlungsprodukte dann von den Festteilchen abschneidet, die abgetrennten Festteilchen zur Heizzone zurückführt und dort unter Verbrennung von kohlenstoffhaltigen Ablagerungen und gegebenenfalls mit Hilfe von aus kohlenwasserstoffhaltigem Brennstoff erzielten Verbrennungsgasen wieder erhitzt, und Äthylen aus den abgeschiedenen Umwandlungs- dämpfen abtrennt.
Bei einem bekannten Verfahren dieser Art werden die aus der Heizzone entnommenen Feststoffteilchen und ein aus normalerweise gasförmigen Kohlenwasserstoffen von höherem Molekulargewicht als Äthylen bestehendes Spaltgut gleichzeitig in eine Reaktionskammer eingeführt und darin miteinander im Gegenstrom in Berührung gebracht, so dass die Umwandlungsprodukte aus dem Oberteil und die Festteilchen aus dem Unterteil der
Reaktionskammer austreten. Dieses bekannte Verfahren gestattet zwar bedeutend höhere als die bisher in Röhrenöfen erzielbaren Äthylen- ausbeuten, weist jedoch eine beschränkte An- passungsfähigkeit an verschiedene Ausgangsstoffe
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auf und lässt sich hinsichtlich Abstimmung von Temperaturen und Reaktionszeit aufeinander nur schwer regeln.
Das Verfahren zur Herstellung von Äthylen aus schwereren Kohlenwasserstoffen gemäss vorliegender Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass man zunächst die wärmetragenden Festteilchen aus der Heizzone fortlaufend in einen inerten Gasstrom in Abwesenheit von Kohlenwasserstoffspeisung einspeist und darin unter Bildung eines fliessenden Mischstromes suspendiert, in diesen Mischstrom dann den Kohlenwasserstoffspeisestrom in solchem Mengenverhältnis einspritzt, dass die Kohlenwasserstoffspeisung auf eine Temperatur im Bereiche von 620 bis 815" C erhitzt und durch den Mischstrom während einer Dauer im wesentlichen von 0, 5 bis 5 Sekunden auf einer Temperatur in diesem Bereiche gehalten wird, und unmittelbar darauf den Mischstrom schlagartig in Festteilchen und Umwandlungsdämpfe trennt.
Bei der praktischen Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung wird die Bildung von Äthylen aus schwereren Kohlenwasserstoffen im rohrförmigen Reaktor vorgenommen, der in einem Teilchenabschneider vom Zyklontyp ausläuft. Das vorliegende Verfahren ist besonders angepasst an die Herstellung von Äthylen, da es für sehr genaue Temperaturkontrolle und genaue Einstellung der Reaktionszeit sorgt, was beides wesentlich ist. Die Erfindung wird leichter aus der folgenden näheren Beschreibung an Hand der Zeichnung verständlich sein, die ein schematisches Fliessdiagramm des Verfahrens zeigt und eine besondere Ausführungsform der Erfindung erläutert.
Die Zeichnung zeigt einen Erhitzer 1, in welchen vorgewärmte Luft durch Leitung 2, Vorwärmer 3 und Leitung 4 eingeführt wird. Die vorgewärmte Luft wird verwendet, um die Verbrennung von kohlenstoffhaltigen Ablagerungen auf den festen Teilchen sowie von zusätzlichem Brennstoff, sogenanntem Fackelöl, zu unterhalten. Dieses Fackelöl wird durch Leitung 5 eingeführt, falls dies erforderlich ist.
Die Vorwärmung der Verbrennungsluft ist eine zweckmässige aber nicht notwendige Massnahme zur Einführung von Wärme in die Heizzone. Der Gebrauch von Fackelöl ist dagegen nahezu immer erforderlich, obgleich sein Äquivalent an anderem Brennstoff, z. B. Naturgas, eingesetzt werden kann. Nur unter seltenen Bedingungen wird genügend Koks auf den festen Teilchen in der Reaktionszone des vorliegenden Verfahrens abgelagert werden, um den Wärmebedürfnissen des Verfahrens zu entsprechen.
Erhitzte inerte Teilchen sammeln sich in der Sammelzone 7 innerhalb des Erhitzers 1 und wandern durch Leitung 8 abwärts in Leitung 9, die einen fliessenden Strom von inertem Trägergas enthält. Das verwendete inerte Trägergas wird fast immer aus Dampf bestehen, weil dieser zu niedrigem Preis ausreichend zur Verfügung steht, und hauptsächlich weil er so leicht von dem dampfförmigen Produkt durch Kondensation abzutrennen ist. In Leitung 9 ergibt sich eine Suspension inerter Teilchen, die in Fliessgas mitgerissen werden, und diese Suspension gelangt oben in die Reaktionszone 10, die hier als eine erweiterte Fortsetzung der Leitung 9 dargestellt ist. Im unteren Endteil der Reaktionszone 10 wird die Kohlenwasserstoffbeschickung durch Leitungen 11 und 12 eingeführt und in den fliessenden Suspensionsstrom eingedüst.
Zwei Injektionsstellen sind dargestellt, jedoch können eine oder mehr verwendet werden, um entweder die Beschickung gleichmässiger zu verteilen, zwei verschiedene Beschickungen, z. B. frische Beschickung und eine Kreislauffraktion, in den Strom einzuführen, oder um die Kontaktzeit zu verändern, wenn unterschiedliche Beschickungen verwendet werden, je nachdem welche Fraktion für diesen Zweck verfügbar ist.
Die in den fliessenden Suspensionsstrom eingedüste Beschickung steht in unmittelbarem Wärmeaustausch mit einer dichten Suspension heisser Teilchen und Fliessgases, und als Ergebnis dieses Kontaktes wird die Beschickung sofort und gleichmässig über die ganze Reaktionszone auf die Reaktionstemperatur gebracht. Da die Reaktion hoch endotherm ist, besteht ein Temperaturgefälle durch die Reaktionszone, aber es ist eine gleichmässige Temperatur über den Querschnitt der Reaktionszone vorhanden. Die nachteiligen hohen Grenzschicht- und Filmtemperaturen, die für indirekte Erhitzer charakteristisch sind, und auch die Nachteile, die sich aus der hohen absorptiven Neigung erhitzter fester Teilchen bei direkter Einführung in schwere Kohlenwasserstoffe ergeben, sind vermieden.
Bei dem Verfahren nach der Erfindung entspricht die Zeitdauer, während der die Kohlenwasserstoffbeschickung sich in der Reaktionszone befindet, nahezu genau der Zeitdauer, während welcher sie sich unter Reaktionsbedingungen befindet, und dies gilt insbesondere hinsichtlich der Tatsache, dass die Reaktionzone 10 tangential in den Teilchenabschneider 13 einmündet, worin eine praktisch momentane Trennung von Teilchen und Dämpfen durch Ansammlung der Teilchen längs der Wand des Abschneiders und der Dämpfe in dem Wirbel hervorgerufen wird.
Die so abgetrennten Dämpfe gelangen durch Leitung 18 zu Trenneinrichtungen, welche Äthylen von dem Gesamtprodukt abschneiden, und sie können andere Fraktionen, z. B. Benzin und Brennöl, abgeben. Da die Reaktion hoch endotherm ist, senkt weitere Umsetzung in den Produktdämpfen nach ihrer Abtrennung von den heissen Trägerteilchen die Temperatur der Dämpfe sehr rasch bis unter Reaktionstemperatur und stellt deshalb die Reaktionsdauer automatisch auf diejenige ein, während der die Dämpfe mit den heissen Trägerteilchen in Berührung stehen. Ablöschmaterial kann durch Leitung 19 eingeführt werden, um das Produkt weiter zu
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kühlen und das Auftreten von Nebenreaktionen zu verhindern.
Die im Abschneider 13 abgetrennten Teilchen sinken darin zu Boden und gelangen durch Leitung 14 zum Abstreifer 15, worin sie mit einem gegenläufigen Strom von Abstreifgas behandelt werden, der gewöhnlich aus Dampf besteht.
Seine Einführung erfolgt in den unteren Teil des Abstreifers 15 durch Leitung 16. Diese an sich bekannte Abstreifungsmassnahme entfernt absorbierte Dämpfe des Produkts von den Wärmeträgerteilchen ; die abgestreiften Dämpfe kehren zur Trennzone zurück, worin sie wiedergewonnen werden können, statt im Erhitzer zu verbrennen. Die abgestreiften Teilchen, welche feste, halbfeste oder schwere flüssige Kohlenwasserstoffablagerungen infolge der Hochtemperaturbehandlung in der Reaktionszone enthalten, gelangen durch Leitung 17 zum Erhitzer 1 zurück, worin sie mit Luft und Brennstoff zusammentreffen. Die Teilchen werden so wieder auf die richtige Temperatur für die Vornahme der oben beschriebenen Reaktionen erhitzt, und die erhitzten Teilchen kehren durch Leitungen 8 und 9 zur Reaktionszone zurück.
Geeignete Beschickungsmassen für die Reaktion umfassen hier Kohlenwasserstoffraktion im Bereich von Äthan, Propan oder Butan, die normalerweise gasförmige Kohlenwasserstoffe sind, über Benzin, Schwerbenzin, Leuchtöl, Gasöl, und schwerere Destillate bis zu Rückstandsfraktionen.
Die zwei Verfahrensbedingungen, gegen welche die Endproduktverteilung am empfindlichsten ist, sind die Temperatur und Reaktionsdauer.
Eine Berührung einer schweren Kohlenwasserstoffreaktion, wie Gasöl, mit einem festen Wärmeträgermaterial bei einer hohen Temperatur, verursacht das Auftreten einer Vielzahl von Reaktionen einschliesslich Spaltung, Dehydrierung und Isomerisierung. Die Spaltung ist mehr oder weniger willkürlich, so dass z. B. ein Normaldekanmolekül unter Erzeugung von Methan und Nonen aufspalten kann, oder es kann sich unter Erzeugung von zwei Molekülen Pentan oder zwei oder mehr Molekülen jedes andern Kohlenwasserstoffes mit weniger als 10 Kohlenstoffatomen aufspalten. Durch geeignete Einstellung der Temperatur, bei welcher die Reaktionen vorgenommen werden, kann eine unverhältnismässige Menge Äthylen erzeugt werden, d. h. ein grösserer Anteil als die zufällige Produktverteilung, die durch thermische Spaltung erzeugt wird, anzeigen würde.
Dies verlangt natürlich sehr genaue Temperatureinstellung sowie gleichmässige Temperaturkontrolle, eher als dass der Strom eine richtige Durchschnittstemperatur haben müsste. Mit andern Worten, muss jeder Teil des Verfahrensstromes quer zum Querschnitt der Reaktionszone sich auf der gewünschten Temperatur befinden, statt dass einige Teile heisser und einige Teile kälter sind bei im übrigen richtiger Durchschnittstemperatur des Stromes. Wie vorstehend dargelegt, verhindert dies nicht ein Temperatur- gefälle über die Länge der Reaktionszone, aber selbst dieser Effekt ist beim vorliegenden Verfahren durch die hohe Teilchenbeladung indem Trägergasstrom auf ein Mindestmass herabgesetzt.
Die andere empfindliche Verfahrensbedingung liegt in der Reaktionsdauer, die im Ergebnis die Zeitdauer ist, welche die Beschickung mit den Wärmeträgerteilchen in Berührung steht.
Wenn die Berührung zu lange dauert, wird sie eine Überkrackung des Äthylens und anderer ungesättigter Kohlenwasserstoffe, die sich bilden, hervorrufen und daher deren Ausbeute durch Erzeugung von Methan und Wasserstoff herabsetzen. Wenn die Kontaktdauer zu kurz ist, wird eine ungenügende Umsetzung Platz greifen.
Es ist ersichtlich, dass die Erzielung homogener Temperatur über den ganzen Querschnitt eines Stromes und trotzdem das Erfordernis einer sehr kurzen aber genau kontrollierten Reaktionsdauer zwei unabdingbare Erfordernisse sind, die mit gewöhnlichen Mitteln schwer zu verwirklichen sind. Das Verfahren nach der Erfindung, welches unmittelbaren Wärmeaustausch zwischen der Beschickung für das Verfahren und einem stark mit festen Wärmeträgerteilchen beladenen Strom anwendet, sorgt für den erforderlichen raschen und homogenen Wärme- übergang. Die anschliessende Teilchenabtrennung, die gleichzeitig vollständig und plötzlich ist, beendet die Berührung von Teilchen und Beschickung und sorgt dadurch für eine genaue Steuerung der Kontaktdauer, die für die Verwirklichung hoher Äthylenausbeuten bei diesem Verfahren so wichtig ist.
Die Reaktionstemperatur des Verfahrens muss im wesentlichen zwischen 620 und 8150 C gehalten werden, um eine ausreichende Reaktion und das erwünschte Gleichgewicht zu gewährleisten. Gewöhnlich erfordern hochsiedende Beschickungsmassen, wie schwere Destillate und Rückstände, verhältnismässig niedrige Temperaturen in dem Bereich von etwa 620 bis etwa 705 C, während niedrig siedende Kohlenwasserstoffbeschickungen, z. B. Material, das im Bereich von Leuchtöl, Benzin oder niedriger siedet, hohe Temperaturen im Bereich von etwa 705 bis etwa 815 C verlangen. Die Temperatur kann auch unter Berücksichtigung der Kontaktdauer mit den heissen Teilchen modifiziert werden. Im wesentlichen sind die Kontaktzeiten im Bereich von 0, 5 bis 5, 0 Sekunden erforderlich.
Wenn jedoch innerhalb der vorerwähnten Temperaturbereiche und Zeiten bei niedrigeren Temperaturen gearbeitet wird, sind längere Kontaktzeiten erforderlich, während bei höheren Temperaturen kürzere Kontaktzeiten erforderlich sind. Eine andere Beziehung be- steht darin, dass höher siedende Beschickungsmassen kürzere Kontaktzeiten erfordern, diese jedoch wiederum unter Berücksichtigung der Temperatur modifiziert werden. Welche Temperatur und welche Kontaktzeit auch immer für die jeweilige Beschickungsmasse erforderlich
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sind, wenn sie einmal festgelegt sind, ist es wichtig, dass sie innerhalb sehr enger Grenzen eingehalten werden.
Da sich grössere Produktvolumen ergeben als die Volumen der Beschickung, sind im Hinblick auf das Massenwirkungsprinzip hohe Drücke unerwünscht, jedoch können schwache Überdrücke im Bereich von 0, 135 bis 1 atü in den verschiedenen Zonen aufrechterhalten werden, um eine Kontrolle über den Materialfluss zwischen den Zonen zu gewinnen.
Die Wärmeträgerteilchen, die bei diesem Verfahren benutzt werden, können aus kleinen Teilchen, z. B. bis zu 0, 635 cm, in der Hauptdimension vorliegen und aus Material bestehen, das unempfindlich gegen Wärme bei der angewandten Temperatur, nicht zu zerbrechlich ist um als bewegtes Bett oder Teilchen Strom verwendet werden zu können, und das die Reaktion nicht nachteilig beeinflusst. Das Material kann von katalytischer Natur oder auch nur inert sein, so dass die Reaktion ausschliesslich thermisch gefördert wird. Zur Verwendung in diesem Verfahren geeignet sind Teilchen aus Kieselsäure, Tonerde, Zirkonoxyd, Magnesia, Zinkoxyd, Glimmer, Bauxit, Tone, Metalltabletten und sogar Holzkohle oder Kohle. Diese Materialien können natürlich gefunden oder hergestellt sein, und sie können aus verschiedenen Kombinationen der oben erwähnten Stoffe, z.
B. aus KieselsäureTonerde oder Kieselsäure-Zirkonoxyd bestehen. Teilchen aus unbrennbaren Stoffen, insbesondere in Kugelform, werden bevorzugt.
Das Trägergas und das Abstreifgas, die zur Benutzung bei der Erfindung vorgesehen sind, sollen beide dieselben Eigenschaften hinsichtlich des Verfahrens haben, nämlich sie sollen von inerter Natur sein und keinen oder nur geringen Einfluss auf das Reaktionsgleichgewicht haben. Abstreifgas, wie Dampf, Stickstoff und Kohlendioxyd sind geeignet, und Trägergase derselben Art sind gleichfalls geeignet. Das bevorzugte Trägergas und Abstreifgas ist Dampf aus den schon dargelegten Gründen.
Die Zeichnung erläutert das Verfahren unter Verwendung einer höher liegenden Reaktionszone als Brennzone, und dies ist eine bequeme Anordnung, jedoch sind die Verlegung der Zonen nebeneinander oder sogar der Brennzone oberhalb der Reaktionszone Abwandlungen, die, wenn es zweckmässig erscheint, benutzt werden können. Die wesentlichen Begrenzungen für die Anlage bestehen darin, dass die Reaktionszone aus einer Leitung besteht, die gegebenenfalls einen erweiterten Querschnitt besitzt, durch den ein Strom von Trägergas und heissen Teilchen als Suspensionsstrom streicht, und die in eine Trennzone ausläuft, die auf dem Prinzip der Trägheitsdifferenz arbeitet, wie z. B. ein Zyklonabschneider. Eine Wirbelschicht aus Material ist nicht erwünscht, da diese die feine Kontrolle über die Reaktionsdauer und Temperatur zer- stört, die mit einem Suspensoid erhalten werden kann.
Wirbelschichten von Teilchen haben Dichtegefälle über ihre ganze Höhe und verdünnte Phasensuspensionen von Teilchen und Gas an ihren oberen Enden. Daraus ergibt sich, dass die Beschickungsmasse allmählich ausser Eingriff mit den Teilchen tritt, und dies ist, wie schon dargelegt wurde, eine unerwünschte Methode, um die betreffende Reaktion durchzuführen. Auch Filter oder Teilchenabschneider, die nach andern Prinzipien als der Trägheitsdifferenz arbeiten, sind ungeeignet, weil die Trennung schlagartig erfolgen und auch in der Lage sein muss, grosse Teilchen Volumen zu handhaben.
Bei dem Verfahren nach der Erfindung kann die Temperatur, bei welcher das Gleichgewicht am günstigsten ist, genau, plötzlich und homogen durch die ganze Beschickung für das Verfahren erzielt werden. Ferner stellt die Suspensoidmethode des direkten Wärmeaustausches unter den hier beschriebenen Bedingungen ein Mittel dar, um ungeheure Wärmemengen in einer kurzen Zeit überzuführen, und ist deshalb höchst anpassungsfähig an einen Betrieb in grossindustriellem Massstabe. Beim vorliegenden Verfahren ist das Trägergas mit einer hohen Teilchenbeladung versehen, und es wird der Reaktionszone mit einer solchen Geschwindigkeit zugeleitet, dass das Verhältnis von Wärmeträgerteilchen zu Kohlenwasserstoffbeschickung zur Reaktionszone auf Gewichtsbasis so hoch wie 70 : 1 liegen kann und vorzugsweise mindestens 30 : 1 beträgt.
Das Trägergas wird in dem Suspensoidstrom im allgemeinen einem Anteil von mindestens 0, 5 Gew.-Teilen je Gewichtsteil des in die Reaktionszone eingedüsten Kohlenwasserstoffmaterials gehalten. Bei einer bevorzugten Ausführungsform des vorliegenden Verfahrens, wenn eine Kohlenwasserstoffölbeschickung, die schwerer ist als Benzin, der Umwandlung zugeleitet wird, verwendet man Dampf in dem Suspensoidstrom in einem Gewichtsverhältnis von 0, 75 bis 1, 5 Teilen Dampf je Teil Kohlenwasserstoffmaterial, das in die Reaktionszone eingedüst wird. Im allgemeinen ist das Gewichtsverhältnis von inertem Gas oder Dampf im Suspensoidstrom um so höher je grösser das Gewichtsverhältnis von Wärme- trägerteilchen zu Kohlenwasserstoff material ist, das der Reaktionszone zugeleitet wird.
Wie vorstehend angegeben wurde, kann die Reaktionszeit sehr genau geregelt werden, weil der Beginn der Reaktionsperiode plötzlich beim Einspritzen der Kohlenwasserstoffbeschickung in den Suspensoidstrom aus festen Teilchen und
Inertgas einsetzt und bei der Einführung der fliessenden Reaktionsmischung in den Teilchenabschneider plötzlich endet. Der endotherme
Charakter der Reaktion wirkt im Sinne einer
Selbstablöschung, um praktisch augenblicklich die Reaktion abzustoppen.
Ein anderer Vorteil für das Verfahren nach der Erfindung besteht darin, dass die unerwünschten Nebenprodukte des Verfahrens, die meistens die festen, halbfesten oder schweren flüssigen Stoffe sind, sich
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auf den Wärmeträgerteilchen ablagern und praktisch nützlich als Brennstoff in der Aufheizzone verwendet werden, statt sich auf der Anlage abzulagern und dadurch die Notwendigkeit einer häufigen Reinigung und dementsprechend eines unterbrochenen Betriebes zu ergeben.
Als ein besonderes Beispiel einer bevorzugten Methode zum Betrieb der Erfindung in einer Vorrichtung der an Hand der Zeichnung beschriebenen Art wird ein Suspensoidstrom gebildet, indem man erhitzte Kieselsäuremikrokugeln von hauptsächlich 0, 04 bis 0, 7 mm Durchmesser in einem Dampfstrom einführt. Ein jungfräuliches Gasöl, das den von 315 bis 454 C siedenden Anteil eines Rohöles darstellt, wird in den Suspensoidstrom eingedüst. Auch werden aus dem dampfförmigen Produktstrom isolierte leichte Paraffine dem Einlassteil der Reaktionszone zugeleitet.
Diese Leichtparaffine bestehen aus Äthan, Propan und Butan. 0, 94kg Dampf je Kilogramm vereinigte Kohlenwasserstoffbeschickung für die Reaktionszone werden als der inerte Teilchenträgerstrom verwendet, und der Suspensoidstrom enthält 40 kg Kieselsäuremikrokugeln je Kilogramm vereinigte Kohlen- wasserstoffbeschickung für die Reaktionszone.
Das jungfräuliche Gasöl wird in die Reaktionszone in einem Verhältnis von 100 kg je 12, 4 kg Leichtparaffin eingedüst. Die Kieselsäuremikrokugeln werden bei einer Temperatur von 8160 C in den Dampfstrom eingeführt, der mit einer Temperatur von 1350 C zugeleitet wird, und der anfallende Suspensoidstrom hält die Kohlenwasserstoffe in Berührung mit den festen Wärmeträgerteilchen bei einer Mindestreaktionstemperatur von 7040 C, während einer Kontaktdauer von einer Sekunde.
Als Ergebnis dieser Berührung wird ein dampfförmiger Produktstrom erzeugt, der nach seiner raschen Abtrennung von den Kieselsäuremikrokugeln die folgenden Produkte, bezogen auf das Gewicht der frischen Ölbeschickung, liefert : 10, 78%
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17%20, 00% bis zu 204 C siedendes Benzin, 8, 58% leichtes Gasöl und 20, 07% Bodensatz (restliches Brennöl). 95% dieses Bodensatzes werden als Fackelöl der Zone zugeführt, worin die Kieselsäuremikrokugeln wieder erhitzt werden. Ein Strom des Bodensatzes wird auch im Kreislauf in dem Produktgewinnungsabschnitt des Systems gehalten, wo er als Ablöschmaterial in den dampfförmigen Auslauf des Teilchenabschneiders eingespritzt wird.
Zum Abstreifen der abgetrennten Kieselsäuremikrokugeln wird Dampf mit der Temperatur von 135 C benutzt, und der anfallende Strom von Abstreifdampf mit dem aus den festen Teilchen abgestreiften Kohlenwasserstoffmaterial wird aus der Abstreifzone in den Teilchenabschneider und durch letzteren in den dampfförmigen Produktstrom geleitet, der dem Produktgewinnungsabschnitt des Systems zugeleitet wird. Wenn man die Äthylenproduktion
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erzeugung überraschend und ungewöhnlich hoch ist, und diese Ausbeute ist eine Folge der Einstellung günstiger Gleichgewichtsbedingungen und ihrer genauen Aufrechterhaltung gemäss der Erfindung.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von Äthylen aus schwereren Kohlenwasserstoffen, bei dem man einen Strom von wärmetragenden Festteilchen bei einer Temperatur oberhalb der Kohlenwasserstoffumwandlungstemperatur aus einer Heizzone entnimmt und nachher mit der Kohlenwasserstoffspeisung zusammenbringt und so lange in Berührung hält, bis ein beträchtlicher Teil dieser Kohlenwasserstoffspeisung in Äthylen umgesetzt ist, die anfallenden Umwandlungsdämpfe dann von den Festteilchen abscheidet, die abgetrennten Festteilchen zur Heizzone zurückführt und dort unter Verbrennung von kohlenstoffhaltigen Ablagerungen und gegebenenfalls mit Hilfe von aus kohlenwasserstoffhaltigen Brennstoff erzielten Verbrennungsgasen wieder erhitzt, und Äthylen aus den abgeschiedenen Umwandlungsdämpfen abtrennt, dadurch gekennzeichnet,
dass man zunächst die wärmetragenden Festteilchen aus der Heizzone fortlaufend in einen inerten Gasstrom in Abwesenheit von Kohlenwasserstoffspeisung einspeist und darin unter Bildung eines fliessenden Mischstromes suspendiert, in diesen Mischstrom dann den Kohlenwasserstoffspeisestrom in solchem Mengenverhältnis einspritzt, dass die Kohlenwasserstoffspeisung auf eine Temperatur im Bereiche von 620 bis 815 Q C erhitzt und durch den Mischstrom während einer Dauer im wesentlichen von 0, 5 bis 5 Sekunden auf einer Temperatur in diesem Bereiche gehalten wird, und unmittelbar darauf den Mischstrom schlagartig in Festteilchen und Umwandlungsdämpfe trennt.