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" Procédé de pyrolyse d'hydrocarbure "
Il est connu de dissocier des hydrocarbures par voie thermique en les introduisant dans un courant de gaz véhicules chaud3 et en les refroidissant brusquement après un court temps de réaction. On produit les gaz véhicules de préférence en brûlant de l'hydrogène, de l'oxyde de carbone et/ou des hydrocarbures avec de l'oxygène ou des gaz conte- nant de l'oxygène. Ce procédé se prête en particulier à la préparation d'aacétylène et d'éthylène à partir d'hydrocarbu- res. Comme produits secondaires il se forme entre autres du propylène et d'autres oléfines, de l'oxyde de carbone, de l'anhydride carbonique, du méthane, des huiles de craquage
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et du coke.
La formation d' huiles de cra uage et de coke produit facilement des dépôts dans le réacteur ce qui rend un enction- nement continu difficile ou même impossible.
Plus la dissociation est profcnde, c'est-à-dire plus les rendements en acétylène sont hauts, plus le dépôt de coke dans le réacteur est important, car plus la dissociation est profonde, plus la consistance de l'huile de craquage est épaisse. Pour cette raison on a préféré, en pratique, jusqu'ici prendre comme matière de départ pour préparer l'acétylène et l'éthylène par pyrolyse, des hydrocarbures à bas poids molecu- laire parce qu'ils n'entraînent qu'un faible dépôt de coke.
Comme matière de départ de ce genre on a, par exemple, le pro- pane, le butane ou les éthers de pétrcle légers supérieu- re du domaine d'ébullition entre 100 et 150 C).
On peut supprimer jusqu'à un certain cint le de- pôt de coke dans le réacteur en ajoutant de la vapeur d'eau aux gaz véhicules chauds. Cependant, cette mesure ne suffit, pour réaliser un fonctionnement en marche continue, que dans la cas où la dissociation n'est pas profonde et la tendance des huiles à former du coke pas trop prononcée. En outre, cette méthode a des inconvénients économiques. La vapeur étant chauf- fée par les gaz véhicules chauds à la température de la fin de réaction, elle consomme une partie de l'énergie qui autrement pourrait être utilisée pour la réaction de dissociation. En plus des frais pour la vapeur elle-même, il y a des frais éle- vés de consommation d'énergie. Ces frais ne sont pas très im- portants si la profondeur de dissociation est modérée (tempéra- ture de fin de réaction 80CaC environ).
Mais si la dissociation est prcfcnde et qu'il fail- le opérer à des températures de réaction supérieures à 1000 C l'addition de vapeur devient un facteur économique important et pour les raisons qui viennent d'être mentionnées il faut la
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maintenir aussi basse que possible.
Or la demanderesse a =rx.ivé que le proccdé ?or préparer principalement de ï'act,;2¯na a ue l' Gt ¯;lne en nué- langeant des hydrocarbures avec un courant de 6zz veaieulea chauds avec pyrolyse des hydrocarbures es favorisé qu.an.: on rince les parois du réacteur avec de la vapeur d'e4à de tel-p façon que '.'ensemble de la parci intérieure du réacteur soit recouverte d'un voile de vapeur qui ne se mélange que partiel- @ , gaz de
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lement au gaz véhicule et au/craquage. En opérant de cette manière on supprime les inconvénients ci-dessus mentior.:s ns une large mesure. Puisqu'on conduit la vapeur d'eau exclusive-
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ment le long de la paroi intérieure tu --=acteur la q#nrir4 ie vapeur est d'autant moins importante que l'appareil est plus
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grand.
Comme en outre, il n'y a qu'un échauffement pariel à foJ.I fin de la température de/réaction, la 1ua41;it de 3z de cc;b.=stic=, et d'oxygène qui est nécessaire n' es ; Ds s nsible1; -5=e- tée.
Le procédé conforme a l'nvetion convient zcur la pyr;lyse de tous les hydrocarbures sandres tels que le t =a; e, l'éthane, le butane, le n-hexane, l' isc ctane ou le cyccbuta4e et les hydrocarbures non saturés analogues aux hydrocarbures saturés en ce qui concerne leur degré de saturation, par exem-
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ple le n-butène, les nexènes ou les dodccènes et n,51an,-pes de ces hydrocarbures.
Le procédé conforme à l'invention se prête en par- ticulier à la pyrolyse d'hydrocarbures qui tendent à déposer du coke dans le réacteur. Comme hydrocarbures de ce genre on peut mentionner à titre d'exemple les paraffines normales ayant un poids moléculaire supérieur à 200, des iso-paraffines et des naphtènes ayant un poids moléculaire supérieur à 140, des mono-oléfines ayant un poids moléculaire supérieur à 12C et tous les composésayant un plus bas degré de Maturation tels que les dioléfines et acétylènes et tous les carbures aromati-
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ques. Le procédé conforme a l'invention se prête aussi la
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pyrolyse de mélanges d'hydrocarbures renfermant une portion élevée d'un ou plusieurs des groupes ci-dessus mentionnés.
Le procédé selon l'invention se rapporte en particulier à la pyro- lyse de distillats de petrole bouillant complètement ou partiel- lement à une température supérieure à 150oC. Pourtant, le point d'ébullition ne constitue pas de caractéristique determinante car la composition d'un distillat de pétrole et par conséquent sa teneur en hydrocarbures cokéfiant légèrement, dépend de son origine et de son traitement préalable.
On peut préparer le gaz véhicule dont on se sert dans la pyrolyse, par une methode connue, par exemple en brûlant des mélanges d'hydrogène et d'hydrocarbures avec de l'oxygne dans une chambre de combustion refroidie, puis en ajoutant de la vapeur d'eau aux gaz de combustion. Lorsque le gaz ainsi préparé sort du brûleur on lui ajoute de manière appropriée l'hydrocarbure ou le mélange d'hydrocarbures à dissocier, (l'hy- drocarbure ou le mélange d'hydrocarbures à dissocier sont appe- lés ci-après: matière de départ). Dans le réacteur qui suit la pyrolyse s'effectue et donne, principalement de l'acétylène et de l'éthylène. Les dimensions du réacteur cylindrique ou co- nique sont telles que les temps de séjour sont de quelques milli- secondes.
A la fin du réacteur on termine la réaction de maniè- re connue en refroidissant brusquement avec de l'eau, de l'eau et de la vapeur d'eau ou de l'eau et de l'huile.
A l'extrémité supérieure du réacteur on introduit la vapeur d'eau le long de la paroi pour empêcher tout dépôt de coke, la vapeur d'eau étant introduite de préférence dans une direction parallèle à celle des gaz entrant dans le réac- teur. Dans la plupart des cas il est important que la vapeur soit amenée assez régulièrement pour qu'immédiatement après
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son entrée la paroi du réacteur soit recouvert 1e partout d'une couche de vapeur j4 épaieae* uniforme " et qU8'laJ'"Yite.se d'entrée .!.' {' '.' de la vapeur ait la même. direction et soiù0µµ*1 grande on Ame- "'1 (..1 I ."'.... ':1.. '" .. .". z . ,n.tK4.'ab"s.f,.u. ' .R,..u .
...... rr , . ¯ 'tl..J-'f'J""" W##'JE-
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plus grande que celle des gaz de craquage et des 6,tz véhicules qui entrent dans leréacteur. Il est particulièrement avantageux que la vitesse de la vapeur soit 1 à 1,5 fois celle des gaz de craquage et des gaz véhicules . De cette manière on évite dans une très large mesure le mélange des gaz de craquage avec la vapeur. Les particules de coke et d'huile de craquage ne tcu- chent par conséquent qu'en très faibles quantités lparoi du
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réacteur.
S'il y a éventuellem%t des particules de coke qui se déposent, elles s'éliminent par la réaction du gaz à l'eau: C + H2O @ CO = Il 20 Pour cette réaction la vapeur d'eau est préférée à tous les agents d'entraînement liquides tels que l'eau ou l'huile, qui en outre ont l'inconvénient de consommer pour leur vaporisation partielle une partie importante de l'é- nergie contenue dans le gaz véhicule, alors que la quantité d'énergie absorbée par la vapeur d'eau n'est que relativement faible. Comparée à d'autres gaz d'entraînement la vapeur d'eau a l'avantage qu'on peutl/éliminer facilement et à peu de frais par condensation et que le traitement complémentaire des gaz de craquage en est facilité.
En général il y a avantage à ne pas introduire la
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vapeur d'entraînement inimédirjementeprës l'addition de l'huile, mais seulement à l'entrée dans la zone de dtesociation. 6epen- dant, si l'on utilise des matières de départ ayant une tendance prononcée à la cokéfaction, il peut être avantageux de recou- vrir déjà de vapeur d'eau las parois de la. zone de mélange qui précède la zone de dissociation.
Pour éliminer également par un lavage purement mé- canique les particules de coke et d'huile de craquage se dépo- sant éventuellement sur la paroi, il est avantageux que la vi-
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eee âle" atdaïs li rié'eitr rô'.pristr; Y1 .10a" mitres fesser dea gax dans le réacteur soit superlwctrt a mètres par< seconde et de p 't'ent zozo et 500 mètres par seconde*
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La quantité de vapeur nécessaire dépend de 12 =en- dance à la cokéfaction de l'hydrocarbure a dissocier. La quan- tité de vapeur doit être telle que le voile de vapeur ait lors de son entrée dans le réacteur une epaissseur comprise entrel et 15 mm de préférence entre 2 et 7 mm.
Plus la quantité de co- ke qui se sépare de la matière de départ est grande, plus la cou- che de vapeur doit être épaisse. De plus, plus le réacteur est long plus le voile de vapeur doit être épais, afin qu'il y ait encore à la fin du réacteur une couche de vapeur qui ne soit pratiquement pas mélangée au gaz de craquage. Si l'on utilise de très longs réacteurs il peut donc être avantageux de répéter l'addition de vapeur à plusieurs endroits de la manière ci-des- sus décrite. De cette manière une nouvelle couche de vapeur se forme avant que la couche précédente devienne tout à fait inef- ficace.
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Il est particulièrement avantageux de surchauffer la vapeur d'entraînement à une température comprise entre 200 et 1000 C de préférence entre 600 et 1000 C avant qu'elle entre dans le réacteur. La vitesse de la réaction du gaz à l'eau en est aug- mentée et le dépôt de coke dans le réacteur est empêchée de maniè- re particulièrement efficace. Par conséquent, plus la tendance à la cokéfaction de la substance de départ est grande, plus la température à laquelle on préchauffe la vapeur est élevée. D'au- tre part, avec la même matière de départ, on peut réduire la quan- tité de vapeur requise pour le rinçage du réacteur, en élevant la température.
On peut supprimer le dépôt de coke sur la paro du réacteur de manière particulièrement efficace en maintenant la paroi intérieure du réacteur à une température d'au moins 700 C, de préférence à une température comprise entre 800 et 900 C. Si la température de la paroi est trop basse il est à craindre que les particules de coke adhérant à la paroi soient trop froides pour réagir suffisamment vite avec la vapeur d'eau.
La description qui va suivre en regard du dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien compren- dre comment l'invention peut être réalisée, les particularités qui ressortent tant du texte que du dessin annexé faisant, bien entendu partie de ladite invention.
La figure 1 illustre un mode de réalisation du pro- cédé conforme à l'invention. Dans une chambre de combustion 1 on prépare le gaz véhicule chaud nécessaire pour la dissociation en brûlant des gaz combustibles 5 avec de l'oxygène 6 et en les mé- langeant avec de la vapeur 7. Dans une zone de mélange 2, disposée à la suite , on ajoute au gaz véhicule les hydrocarbures 8 à dis- socier. La zone de mélange 2 est si courte qu'aucune réaction importante ne peut s'y produire. La réaction de dissociation s'ef- fectue dans un réacteur cylindrique 3 placé à la suite et rincé à la vapeur. En 4, les gaz sortant du réacteur sont refroidis brus- quement de manière connue, par exemple avec de l'eau.
On chauffe
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la vapeur de rinçage 9 dans un réchauffeur approprié 10 aux tempé- ratures comprises entre 200 et 1000 , de préférence entre 600 et
1000 C.
La vapeur d'eau surchauffée sortant du réchauffeur
10 passe par une chambre de distribution annulaire 11 et arrive pa une ouverture annulaire 12 dans la chambre de réaction 3. Il se produit ainsi un voile de vapeur uniforme qui couvre l'ensemble de la paroi intérieure 13 du réacteur et qui empêche tout dépôt de coke.
La paroi du réacteur peut être taite en tous maté- riaux résistant à la chaleur pourvu qu'ils soient stables à la vapeur d'eau à 1000 C. Les métaux ou alliages de métaux résistant aux hautes températures conviennent particulièrement bien. La paroi intérieure du réacteur ne doit pas présenter d'inégalités afin que le voile de vapeur ne soit pas interrompu. Il y a avanta- ge à polir la paroi intérieure du réacteur jusqu'à ce qu'elle soit aussi lisse que possible.
La figure 2 montre un autre mode d'exécution du procédé conforme à l'invention qui diffère de celui de la figure 1 en ce que la vapeur de rinçage 9 passe avant d'entrer dans le réacteur 3 dans une chemise 14 le long de la paroi chaude 13 du réacteur où la vapeur se réchauffe. Comme les pertes de chaleur du réacteur sont utilisées pour chauffer la vapeur de rinçage la rentabilité du procédé conforme à l'invention est considérable- ment accrue, car on supprime la dépense d'un réchauffeur et du moyen de chauffage supplémentaire.
Si la quantité de chaleur dégagée par le'réacteur ne suffit pas tout à fait pour chauffer la vapeur de rinçage à la désirés, ce qui peut être le cas lorsque la température temptérarure/à laquelle entre la vapeur est très élevée, on peut combiner la surchauffe dans la chemise chauffante de la figure 2 avec un chauffage par réchauffeur selon la figure 1, dont les di- mensions seront réduites en conséquence.
Les figures 3 et 4 illustrent deux moaes particu-
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liera de réalisation du procédé conforme à l'invention.
La figure 3 représente un réacteur cylindrique avec rinçage de vapeur auquel on amène la vapeur en plusieurs stades pendant la réaction, ce qui est avantageux quand les réacteurs sont très longs. Par les tuyaux 1',2', et 3'on introduit la va- peur en trois stades dans le réacteur. La vapeur entre dans les chambres annulaires 7', 8' et 9' et arrive par les ouvertures annu laires 4', 5', et 6' dans les sections 11',12' et 13' de la chas- bre de réaction. La distance entre les ouvertures annulaires 4', 5' et 6' est telle qu'une nouvelle quantité de vapeur est intro- duite avant que le voile de vapeur de la section précédente se soit dissipé.
Si l'on procède de cette manière l'ensemble de la paroi intérieure est recouverte d'un voile de vapeur empêchant tout dépôt de coke, même si les tuyaux de réaction sont très longs.
La figure 4 représente un réacteur conique rincé à la vapeur.
Dans ce cas aussi on introduit la vapeur par le tuyau 1" dans la chambre annulaire de distribution 2". La vapeur entre par l'ouverture annulaire 3" dans la chambre de réaction 6", la vapeur est avantageusement introduite dans une direction parallè le à la paroi 5". Il se forme, ici aussi, un voile de vapeur le long de la paroi 5" du réacteur qui empêche les gaz de craquage et les gaz véhicules qui sortent de la zone de mélange 4" de tou- cher la paroi du riacteur. Le réacteur de la figure 4 convient particulièrement bien pour la dissociation d'huiles qui ont une tendance prononcée à la formation de coke, car la forme conique du voile de vapeur empêche mieux que dans les réacteurs ci-dessus un mélange avec les gaz de craquage.
'angle d'ouverture du c8n* est compris entre 10 et 30 , de préférence entre 15 et 25 .
L'exemple suivant illustrer'invention sans toute- fois la limiter.
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Dans une chambre de combustion on brûle 230 m3 (conditions normales) d'hydrogène avec 105 ca3 (conditions nor- males) d'oxygène et on les mélange avec 85 kg de vapeur d'eau.
Dans une zone de mélange on ajoute au gaz véhicule 165 kg d'un distillat de pétrole bouillant entre 40 et 360 qui a préalable- ment été vaporisé et préchauffé à 400*0. Le mélange gazeux entre à une vitesse d'environ 300 mètres par seconde dans les réacteur dans lequel l'huile est dissociée pendant quelques millisecondes en acétylène et éthylène. Le réacteur comprend un tuyau en acier résistant aux hantes te-pératures qui a un diamètre de 68 mm et qui est entouré d'une chemise (conformément à la figure 2) parcou- rue par la vapeur de rinçage. Par une ouverture annulaire ayant une largeur de 4 mm la vapeur de rinçage (110 kg) entre dans le réacteur dans une direction parallèle à celle des gaz véhiculée et de craquage..Lorsque la vapeur entre dans le/réacteur elle a une température d'environ 6000 C.
A la sortie du réacteur on re- froidit Jes gaz chauds brus/quement par injection d'eau. On Ob- tient un mélange ayant; la composition suivante :
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<tb> @ <SEP> en <SEP> volume
<tb>
<tb> H2 <SEP> 48,55
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> C02 <SEP> 0,9
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> co <SEP> 5,0
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> C2H2 <SEP> 9,8
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> C2H4 <SEP> 16,4
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> C3H6 <SEP> 1,7
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> C4H8 <SEP> 0,2
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> CH4 <SEP> 9,4
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> C2H6 <SEP> 1,3
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> composée <SEP> supérieur* <SEP> non
<tb>
<tb>
<tb> saturés <SEP> 2,9
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> N2 <SEP> 2,7
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> O2 <SEP> 1.2
<tb>
<tb>
<tb> 100,
0
<tb>
Dans l'expérience qui vient d'être démrite aucun
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dépôt de coke ne s'est formé dans le réacteur au bout d'une turee de réaction de 200 heures.Lorsqu'on répète l'expérience dans un réacteur qui a un diamètre de 60 mm et qui n'est pas rincé a la vapeur, il faut arrêtper l'expérience au bout de 8 heures à cause du fort dép8t de coke dans le réacteur.
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"Hydrocarbon pyrolysis process"
It is known to dissociate hydrocarbons thermally by introducing them into a stream of hot vehicle gas3 and suddenly cooling them after a short reaction time. The carrier gases are preferably produced by burning hydrogen, carbon monoxide and / or hydrocarbons with oxygen or gases containing oxygen. This process lends itself in particular to the preparation of acetylene and ethylene from hydrocarbons. As by-products, among others, propylene and other olefins, carbon monoxide, carbon dioxide, methane, cracked oils are formed.
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and coke.
The formation of cracking oils and coke readily produces deposits in the reactor which make continuous operation difficult or even impossible.
The deeper the dissociation, i.e. the higher the acetylene yields, the greater the deposition of coke in the reactor, because the deeper the dissociation, the thicker the consistency of the cracked oil. . For this reason it has been preferred, in practice, heretofore to take, as starting material for preparing acetylene and ethylene by pyrolysis, low molecular weight hydrocarbons because they cause only a slight deposit. of coke.
As such starting material there are, for example, propane, butane or light petroleum ethers above the boiling range between 100 and 150 ° C.).
The coke deposit in the reactor can be suppressed to a certain extent by adding water vapor to the hot carrier gases. However, this measure is sufficient, to achieve continuous operation, only in the case where the dissociation is not deep and the tendency of the oils to form coke not too pronounced. In addition, this method has economic drawbacks. Since the steam is heated by the hot carrier gases to the end-of-reaction temperature, it consumes some of the energy that might otherwise be used for the dissociation reaction. In addition to the costs for the steam itself, there are high costs for energy consumption. These costs are not very important if the depth of dissociation is moderate (end of reaction temperature approximately 80CaC).
But if the dissociation is precised and it is possible to operate at reaction temperatures above 1000 ° C., the addition of steam becomes an important economic factor and for the reasons which have just been mentioned it is necessary to
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keep as low as possible.
Now, the Applicant has concluded that the process to prepare mainly from ï'act,; 2¯na has got the Gt ¯; lne by mixing hydrocarbons with a stream of hot 6zz veaieulea with pyrolysis of the hydrocarbons. favored qu.an .: the walls of the reactor are rinsed with water vapor in such a way that the entire interior of the reactor is covered with a veil of vapor which only partially mixes. @, gas
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lement vehicle gas and / cracking. By operating in this manner the above disadvantages are eliminated to a large extent. Since we conduct the exclusive water vapor-
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along the inner wall tu - = actor the q # nrir4 ie steam is all the less important the more the appliance is
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tall.
As in addition, there is only a partial heating at foJ.I end of the temperature of / reaction, the 1ua41; it of 3z of cc; b. = Stic =, and oxygen which is required n ' es; Ds s nsible1; -5 = summer.
The process according to the invention is suitable for pyrolysis of all zander hydrocarbons such as t = a; e, ethane, butane, n-hexane, isc ctane or cyccbuta4e and unsaturated hydrocarbons analogous to saturated hydrocarbons with respect to their degree of saturation, e.g.
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ple n-butene, nexenes or dodccenes and n, 51an, -pes of these hydrocarbons.
The process according to the invention is particularly suitable for the pyrolysis of hydrocarbons which tend to deposit coke in the reactor. As such hydrocarbons there may be mentioned by way of example normal paraffins having a molecular weight greater than 200, iso-paraffins and naphthenes having a molecular weight greater than 140, mono-olefins having a molecular weight greater than 12C. and all compounds having a lower degree of Maturation such as diolefins and acetylenes and all aromatic carbides.
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ques. The method according to the invention is also suitable for
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pyrolysis of hydrocarbon mixtures containing a high portion of one or more of the above groups.
The process according to the invention relates in particular to the pyrolysis of petroleum distillates boiling completely or partially at a temperature above 150oC. However, the boiling point is not a determining characteristic because the composition of a petroleum distillate and consequently its content in slightly coking hydrocarbons, depends on its origin and its preliminary treatment.
The carrier gas used in pyrolysis can be prepared by a known method, for example by burning mixtures of hydrogen and hydrocarbons with oxygen in a cooled combustion chamber and then adding steam. from water to combustion gases. When the gas thus prepared leaves the burner, the hydrocarbon or the mixture of hydrocarbons to be dissociated is added to it in an appropriate manner (the hydrocarbon or the mixture of hydrocarbons to be dissociated are hereinafter called: departure). In the reactor which follows the pyrolysis takes place and gives, mainly acetylene and ethylene. The dimensions of the cylindrical or conical reactor are such that the residence times are a few milliseconds.
At the end of the reactor, the reaction is terminated in a known manner, with sudden cooling with water, water and steam or water and oil.
At the upper end of the reactor, water vapor is introduced along the wall to prevent any deposit of coke, the water vapor preferably being introduced in a direction parallel to that of the gases entering the reactor. In most cases it is important that the steam is supplied sufficiently regularly so that immediately after
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its inlet wall of the reactor is covered all over with a uniform thick layer of vapor and that the inlet layer.!. ' {''. ' steam has the same. direction and soiù0µµ * 1 large one Soul- "'1 (..1 I."' .... ': 1 ..' "...". z., n.tK4.'ab "sf, .u . '.R, .. u.
...... rr,. ¯ 'tl..J-'f'J "" "W ##' JE-
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greater than that of the cracking gases and of the vehicles entering the reactor. It is particularly advantageous if the vapor velocity is 1 to 1.5 times that of cracking gases and carrier gases. In this way mixing of the cracking gases with the steam is to a very large extent avoided. Particles of coke and cracked oil therefore only stain in very small amounts on the wall.
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reactor.
If there are possibly% t of coke particles that settle, they are eliminated by the reaction of gas with water: C + H2O @ CO = Il 20 For this reaction water vapor is preferred over all liquid entrainers such as water or oil, which furthermore have the drawback of consuming, for their partial vaporization, a significant part of the energy contained in the vehicle gas, while the quantity of energy absorbed by water vapor is only relatively small. Compared with other entraining gases, water vapor has the advantage that it can be easily and inexpensively removed by condensation and that the further treatment of the cracked gases is facilitated.
In general, it is advantageous not to introduce the
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entraining steam immediately after the addition of the oil, but only when entering the de-association zone. However, if starting materials with a pronounced tendency to coke are used, it may be advantageous to already coat the walls of the cell with water vapor. mixing zone which precedes the dissociation zone.
In order also to remove by purely mechanical washing the particles of coke and cracked oil which may eventually settle on the wall, it is advantageous that the glass
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eee âle "atdaïs li rié'eitr rô'.pristr; Y1 .10a" bolsters spank dea gax in the reactor is superlwctrt to meters per <second and p 't'ent zozo and 500 meters per second *
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The quantity of steam required depends on 12 = coking condition of the hydrocarbon to be dissociated. The quantity of vapor must be such that the vapor veil has, when entering the reactor, a thickness of between 1 and 15 mm, preferably between 2 and 7 mm.
The greater the amount of coke which separates from the starting material, the thicker the vapor layer must be. In addition, the longer the reactor, the thicker the vapor web must be, so that there is still a vapor layer at the end of the reactor which is practically not mixed with the cracking gas. If very long reactors are used, therefore, it may be advantageous to repeat the addition of steam at several locations as described above. In this way a new layer of vapor is formed before the previous layer becomes quite ineffective.
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It is particularly advantageous to superheat the drive steam to a temperature between 200 and 1000 C, preferably between 600 and 1000 C, before it enters the reactor. The rate of the reaction of gas with water is increased and the deposition of coke in the reactor is particularly effectively prevented. Therefore, the greater the tendency to coking the starting material, the higher the temperature at which the steam is preheated. On the other hand, with the same starting material, the amount of steam required for rinsing the reactor can be reduced by raising the temperature.
The deposit of coke on the wall of the reactor can be suppressed particularly effectively by maintaining the interior wall of the reactor at a temperature of at least 700 C, preferably at a temperature between 800 and 900 C. If the temperature of the reactor wall is too low it is to be feared that the coke particles adhering to the wall are too cold to react quickly enough with the water vapor.
The description which will follow with regard to the appended drawing, given by way of nonlimiting example, will clearly show how the invention can be implemented, the particularities which emerge both from the text and from the appended drawing being, of course, part of it. said invention.
FIG. 1 illustrates an embodiment of the process according to the invention. In a combustion chamber 1 the hot carrier gas required for the dissociation is prepared by burning combustible gases 5 with oxygen 6 and mixing them with steam 7. In a mixing zone 2, arranged in the chamber. Subsequently, the hydrocarbons 8 to be dissociated are added to the carrier gas. The mixing zone 2 is so short that no major reaction can take place there. The dissociation reaction is carried out in a cylindrical reactor 3 placed afterwards and rinsed with steam. At 4, the gases leaving the reactor are suddenly cooled in a known manner, for example with water.
We heat
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rinsing steam 9 in a suitable heater 10 at temperatures between 200 and 1000, preferably between 600 and
1000 C.
Superheated water vapor coming out of the heater
10 passes through an annular distribution chamber 11 and arrives through an annular opening 12 in the reaction chamber 3. There is thus produced a uniform vapor veil which covers the entire interior wall 13 of the reactor and which prevents any deposit of coke.
The wall of the reactor can be made of any heat-resistant materials provided they are stable to water vapor at 1000 C. Metals or metal alloys resistant to high temperatures are particularly suitable. The interior wall of the reactor must not present any unevenness so that the vapor veil is not interrupted. It is advantageous to polish the inner wall of the reactor until it is as smooth as possible.
Figure 2 shows another embodiment of the process according to the invention which differs from that of Figure 1 in that the rinsing steam 9 passes before entering the reactor 3 in a jacket 14 along the hot wall 13 of the reactor where the steam heats up. Since the heat losses from the reactor are used to heat the rinsing steam, the cost-effectiveness of the process according to the invention is considerably increased, since the expense of a heater and additional heating means is eliminated.
If the amount of heat given off by the reactor is not quite enough to heat the rinsing steam to the desired level, which may be the case when the temperaure / at which the steam enters is very high, the overheating in the heating jacket of figure 2 with a heater heater according to figure 1, the dimensions of which will be reduced accordingly.
Figures 3 and 4 illustrate two particular moaes
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link for carrying out the process according to the invention.
FIG. 3 represents a cylindrical reactor with steam rinsing to which the steam is fed in several stages during the reaction, which is advantageous when the reactors are very long. Through pipes 1 ', 2', and 3 'the steam is introduced in three stages into the reactor. The vapor enters annular chambers 7 ', 8' and 9 'and arrives through annular openings 4', 5 ', and 6' in sections 11 ', 12' and 13 'of the reaction chaser. The distance between the annular openings 4 ', 5' and 6 'is such that a new amount of steam is introduced before the steam haze from the previous section has dissipated.
If one proceeds in this manner the whole of the interior wall is covered with a veil of vapor preventing any deposit of coke, even if the reaction pipes are very long.
FIG. 4 shows a conical reactor rinsed with steam.
In this case too, the steam is introduced through pipe 1 "into the annular distribution chamber 2". The vapor enters through the annular opening 3 "into the reaction chamber 6", the vapor is advantageously introduced in a direction parallel to the wall 5 ". Here too, a veil of vapor forms along the wall. 5 "of the reactor which prevents cracking gases and carrier gases leaving the mixing zone 4" from touching the wall of the reactor. The reactor of FIG. 4 is particularly suitable for the dissociation of oils which have pronounced tendency to coke formation, because the conical shape of the vapor veil prevents mixing with the cracking gases better than in the above reactors.
The opening angle of the c8n * is between 10 and 30, preferably between 15 and 25.
The following example illustrates the invention without, however, limiting it.
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In a combustion chamber 230 m3 (normal conditions) of hydrogen are burned with 105 ca3 (normal conditions) of oxygen and mixed with 85 kg of water vapor.
In a mixing zone, 165 kg of a petroleum distillate boiling between 40 and 360 which has previously been vaporized and preheated to 400 ° 0 is added to the carrier gas. The gas mixture enters at a speed of about 300 meters per second in the reactors in which the oil is dissociated for a few milliseconds into acetylene and ethylene. The reactor comprises a puncture resistant steel pipe which has a diameter of 68 mm and which is surrounded by a jacket (as shown in Figure 2) through which the rinsing steam passes. Through an annular opening having a width of 4 mm the rinsing steam (110 kg) enters the reactor in a direction parallel to that of the conveyed and cracked gases. When the steam enters the / reactor it has a temperature of about 6000 C.
On leaving the reactor, the hot gases are abruptly cooled by injection of water. We obtain a mixture having; the following composition:
EMI10.1
<tb> @ <SEP> in <SEP> volume
<tb>
<tb> H2 <SEP> 48.55
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> C02 <SEP> 0.9
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> co <SEP> 5.0
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> C2H2 <SEP> 9.8
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> C2H4 <SEP> 16.4
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> C3H6 <SEP> 1.7
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> C4H8 <SEP> 0.2
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> CH4 <SEP> 9.4
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> C2H6 <SEP> 1.3
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> composite <SEP> superior * <SEP> no
<tb>
<tb>
<tb> saturated <SEP> 2.9
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> N2 <SEP> 2.7
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> O2 <SEP> 1.2
<tb>
<tb>
<tb> 100,
0
<tb>
In the experience just described, no
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coke deposit did not form in the reactor after a reaction period of 200 hours. When the experiment was repeated in a reactor which had a diameter of 60 mm and which was not rinsed with steam , it is necessary to stop the experiment after 8 hours because of the strong deposit of coke in the reactor.