CH277656A - Verfahren und Apparatur zur Umwandlung von Kohlenwasserstoffen durch thermische Behandlung. - Google Patents

Description

  Verfahren und Apparatur zur Umwandlung von     Kohlenwasserstoffen     durch thermische Behandlung.    Die Erfindung betrifft. ein Verfahren zur  Umwandlung von     niehtaromatisehen        Kohlen-          wasser:

  stoffen,    entweder für sich oder in Ver  mischung mit. andern.     Kohlenwasserstoffen,    in  aromatische     Kohlenwasserstoffe    und     olefinhal.-          tige    (.rase in zwei aufeinanderfolgenden Reak  tionsstufen, wobei die erste Stufe     endother-          miseh    ist und eine grosse Wärmezufuhr benö  tigt und die zweite Stufe praktisch thermisch  neutral oder nur leicht     endothermiseli    ist und  keine nennenswerte Wärmezufuhr erfordert.  



  Die als Ausgangsmaterial dienenden     Koh-          lenwasserstoffe    können gänzlich nichtaroma  tisch sein, oder sie können aus einer     Mischung     von nichtaromatischen und aromatischen     Koh-          lenwasserstoffen    bestehen, in welcher die erst  genannten Komponenten überwiegen, wie  z. B.     Peti-oleum-Naphtha    oder     Leuchtpetro-          leum.     



       Kohlenwasserstoff-Umwandlungen    dieser  Art sind im britischen Patent. Nr. 575383 be  schrieben und bestehen im wesentlichen aus  einer     Craekreaktion    und einer nachfolgenden       Aromatisierungsreaktion,    die allerdings teil  weise ineinander übergreifen können. Das       Craeken    verlangt eine grosse und rasche  Wärmezufuhr, anderseits benötigt die Aroma  tisierung keine nennenswerte Wärmezufuhr.

    Wie im genannten britischen Patent beschrie  ben, können solche Umwandlungen durchge  führt werden durch Leiten der Kohlenwasser  stoffdämpfe durch eine erste R.eaktionskam-         mer    mit einem für die     endothermische    Stufe  geeigneten grossen Verhältnis zwischen Ober  fläclie und Volumen und sodann durch eine  zweite Reaktionskammer für die thermisch  neutrale oder nur gering     exothermische    Stufe  mit einem kleinen Verhältnis Oberfläche zu  Volumen.  



  Das erfindungsgemässe Verfahren ist da  durch gekennzeichnet, dass die als Ausgangs  material verwendeten     Kohlenwasserstoffe    in  Form von Dämpfen durch eine Anzahl von  parallelen, geraden rohrförmigen Reaktions  gefässen geleitet werden, wovon jedes aus  einem Anfangsteil mit einem grossen Verhält  nis von Oberfläche zu Volumen für die     endo-          thermisehe    Reaktionsstufe und einem nach  folgenden Teil mit einem kleinen Verhältnis  an Oberfläche zu Volumen für die thermisch  neutrale oder gering     endothermisehe    Reak  tionsstufe besteht, genannte Reaktionsgefässe  alle in einem gemeinsamen Ofen angeordnet  sind, genannter Ofen am Eingang durch eine  Feuerung geheizt wird,

   die     Heizgase    in der  selben Richtung durch den Ofen zum Abzugs  kanal geleitet werden wie die Kohlenwasser  stoffdämpfe durch die Reaktionsgefässe, und  ungefähr dort, wo bei den Reaktionsgefässen  der Anfangsteil mit dem nachfolgenden Teil  verbunden ist, eine Kühlschicht von Gasen  dem Ofen     zugeführt.    wird.  



  Die Ofenfeuerung wird zweckmässig der  art geregelt, dass sie die von der ersten, endo-      thermischen Reaktionsstufe benötigte     Wärme     liefert und dass Menge und Temperatur der  Abgase derart sind, dass sie im nachfolgenden  Teil des Ofens die von der zweiten Reaktions  stufe benötigte     niedrigere    Arbeitstemperatur  aufrechterhalten.  



  Das verwendete     Kühlgas    kann einen Teil  der Ofenabgase enthalten, welche beispiels  weise abgekühlt worden sind durch deren Ver  wendung zum Vorwärmen oder Verdampfen  der     Kohlenwasserstoff-Charge.     



  Die erfindungsgemässe Apparatur zur  Durchführung des Verfahrens ist     gekennzei.eh-          net    durch einen Ofen, eine Anzahl von gera  den     rohrförmigen    Reaktionsgefässen, welche  im genannten Ofen parallel angeordnet sind,  wobei jedes Reaktionsgefäss aus einem Ein  gangsteil mit einem grossen Verhältnis von  Oberfläche zu     Volumen    und einem     naehfol-          g;

  enden    Teil mit einem kleinen Verhältnis von  Oberfläche zu Volumen besteht, gekennzeich  net ferner durch eine Feuerung am Eingang  des genannten Ofens, welche heisse Gase     lie-          fert,\die    durch den Ofen strömen, einen Aus  lass für die heissen Gase am andern Ende des  Ofens und ferner durch Mittel zur Einfüh  rung einer     Gasschieht    in den Ofen ungefähr  an der Stelle, wo der Eingangsteil mit dem  entsprechenden nachfolgenden Teil der Reak  tionsgefässe verbunden ist.  



  Die Mittel zur Einführung einer     Kühl-          sehicht    von Gasen in den Ofen können aus  einem um den Ofen geführten Kanal bestehen,  welcher mit Düsen versehen ist, welche in den  Ofen hineinragen. Es können auch Mittel vor  handen sein, um einen Teil der Ofenabgase  dem genannten Kanal zuzuführen. In den  meisten Fällen wird es notwendig sein, die  Ofenabgase vorher abzukühlen. Dies erfolgt  zweckmässig dadurch, dass sie über     Vorwär-          mer    oder Verdampfer für die Charge geleitet  werden, welche in einer benachbarten Kammer  montiert- sind. Eine weitere Abkühlung kann  gegebenenfalls durch Leiten der Abgase über  einen     Abwärme-Dampfkessel    erfolgen.  



  Bei Anwendung des erfindungsgemässen  Verfahrens auf die Umwandlung von Petro  leumfraktionen in aromatische Kohlenwasser-    Stoffe und     olefinhaltifoe    (rase     können    die ver  wendeten     Reaktionsgefässe    aus einem Rohr von       etwa.    7,6 ein Durchmesser und einem damit  verbundenen Rohr von etwa     2.-"5,4    cm Durch  inesser bestehen.  



  Im     nachfolgenden    eine bevorzugte       Ausführung    der erfindungsgemässen Appara  tur an Hand der     Zeiehnun-en    näher erläutert.  



       Fig.    1 ist eine Darstellung in Perspektive       einer        erfindungsgemässen    Apparatur.  



       Fig.    2 zeigt den Ofen uni Schnitt.  



  Der vertikale Ofen 10 von rechteckigem  Querschnitt wird     finit    den     Gasbrennern    11 ge  heizt. Genannte Brenner sind uni Ofen oben  längs der     Hauptaehse    angeordnet. Die Ver  brennungsgase gelangen durch die Schlitze 13  in das Abzugsrohr 12. An beiden Längsseiten  des Ofens 7.0 sind eine Anzahl von     rohrför-          migen        Reaktionsgefässen    14 angeordnet, von  denen in Fis. 1. nur zwei gezeigt sind.     .Jedes          Reaktionsgefäss        1.4    besteht. aus einem engen  Rohr von etwa 7,6 ein 1.

   W. und einem damit  verbundenen weiten Rohr von etwa     2ä,4    ein  1.W., wobei der enge Teil 15 des Reaktions  gefässes zur     Durchführung    der     endotherini-          schen        Crackstufe    und der weite Teil 16 zur       Durchführung    der     Aroniatisierungsreaktion     dient., welche     thermiseli    neutral oder leicht       exothermiseh    ist.  



  Auf der Höhe, in welcher der enge Teil 15  in den weiten Teil 16 des Reaktionsgefässes  übergeht, ist uni den Ofen 10 ein Kanal<B>1</B>7  geführt. (genannter Kanal ist mit den Düsen  18 oben und den Düsen 19 unten (Fug. 2)  versehen; die beiden Serien von Düsen sind       gegeneinander    versetzt und     ragen    in den  Ofen hinein. Die Kammer 20 (Fug. 1) ent  hält eine Anzahl von     Verdampferschlangen,     die an einem Ende     finit    dem Eingang eines       Reaktionsgefässes    14 und     ain    andern Ende  mit dein gemeinsamen Flüssigkeitsbehälter  verbunden sind.

   Den     Verdampferschlangen     werden die flüssigen     Kohlenwasserstoffe     durch die Rohrleitung 39 zugeführt, während  die Dämpfe den     Reaktions-efässen    durch die  Leitungen 38     zugeführt    werden, welche in  den Kanälen 40, zu-     -geführt    auf beiden Seiten der  Ofendecke verlegt sind (Fug. 2).      Jedes Reaktionsgefäss 14 ist am untern  linde mit einem     Auslassrohr    42 versehen,  welches durch Ventil 43 mit. dem gemein  samen Ableitungsrohr     44    verbunden ist.  



  Eine Vorrichtung 45 dient zum Einsprit  zen von Wasser zum Abkühlen der Reaktions  produkte am     Ausgang    der Reaktionsgefässe.  Der Abzugskanal 12 unter dem Ofenboden ist  mit dem Kanal 22 verbunden, welcher seiner  seits in Verbindung steht mit der Kammer  20, wobei die heissen Abgase durch den Kanal  22 und über die Wand 23 in die Kammer 20  strömen. Unter der Kammer 20 befindet sich  eine zweite Kammer 24, in welcher ein     Nie-          clerdruek-Dampfkessel    aufgestellt werden  kann.  



  An beiden Seiten der Kammern 20 und  23 ist eine Reihe von Kanälen 26, 27, 28, 29  und 30 angeordnet, von welchen der letzt  genannte durch den Kanal 31 mit dem Ven  tilator 32 verbunden ist, so dass Gase durch  den Kanal 33 in den Kanal 17 gefördert wer  den können. Die Schieber     3.1,    35, 36 dienen  zum Regeln der aus dem Kanal 12 austre  tenden Gasmenge. Dieses System von Kanä  len, Schiebern     Lind    Ventilator ist auf beiden  Seiten der Kammern 20 und 24 vorhanden,  obwohl auf der Zeichnung nur ein System  gezeigt wird.  



  Sind alle Schieber geschlossen, so fliessen  die Gase vom Kanal 7.2 aufwärts durch Kanal  22 und über die Wand 23 und durch die  Kammer 20, wobei sie über die Verdampfer  schlangen hinweg durch die Kammer 24 über  den Dampfkessel 25 zum Kanal 37 und von  diesem zum Schornstein strömen.  



  Durch Einstellen des Schiebers 35 gelangt  die gewünschte Menge an abgekühlten Gasen  von der Kammer 24 durch die Kanäle 29, 30,  37. zum Ventilator 32, wird in den Kanal 17  gefördert und durch die Düsen 18, 19 an den  Ofen verteilt.  



  Durch Einstellen des Schiebers 36 wird  die gewünschte Menge der die Kammer 20  verlassenden Gase unter Umgehung der Kam  mer 24 direkt dem Ventilator 32 durch die  Kanäle 28, 30, 31 zugeleitet. Durch Einstellen  des Schiebers 34 wird die gewünschte Menge    Gase vom     Auslass    12 an Kammer 20 vorbei  und durch die Kanäle 26, 27 zur Kammer 24  geleitet und darauf entsprechend der Lage  des Schiebers 35 zum Ventilator 32 oder zum  Kanal 37 oder zu beiden geleitet.  



  Mittels des beschriebenen Systems von  Kanälen und Schiebern wird eine genaue  Regelung der Menge und Temperatur der in  den Ofen durch die Düsen 18, 19 verteilten       Kühlgase    erreicht. Der Ofen kann anstatt  mit Gasbrennern auch mit Ölbrennern geheizt  werden.  



  Die Umwandlung eines nichtaromatischen  Naphthas oder Petroleums in der Dampfphase  bei 650 bis 750  C in aromatische     Kohlenwas-          serstoffe    und     olefinhaltige    Gase wird in der  beschriebenen Apparatur in folgender Weise  durchgeführt.  



  Die Charge wird von einem Flüssigkeits  behälter durch die Zuleitungen 39 den Ver  dampfern 21 zugeführt, in welcher sie ver  dampft und überhitzt wird, und gelangt in  Dampfform durch die Leitungen 38 zu den  Reaktionsgefässen 14.  



  Die Reaktionsgefässe     1.1    können mit den  in der britischen Patentschrift Nr. 552216 be  schriebenen metallischen     Hy        drierungs-    und       Dehydrierungs;-Katalysatoren    gefüllt. sein  oder mit Körpern aus einem keramischen  hitzebeständigen Material wie Hartporzellan,  beschrieben im Schweizer Patent Nr. 275431.  



  Die Charge wird den Reaktionsgefässen  unter einem Druck bis 5     Atm.    und vorzugs  weise zwischen 1 und 3     Atm.        Manometerdr-Lick     zugeführt bei einer     Durchflussgeschwindigkeit     zwischen 0,05 und 0,6 und vorzugsweise  zwischen 0,2 und 0,6 Liter (als Flüssigkeit  gemessen) der Charge pro Stunde je Liter  des     Reaktionsgefässvolumens.    Die Reaktions  produkte werden am Ausgang der Reaktions  gefässe abgelöscht, das heisst durch Einsprit  zen von Nasser abgekühlt, und gelangen  durch die     Auslassrohre    42 in die Ableitung 44.  



  Der Ofen wird durch längs der Decke an  geordnete Gasbrenner geheizt, um am obern  Ende des Ofens eine Temperatur von etwa  800 bis 900  C zu liefern, welche allmählich      auf etwa 750 bis 800  C auf der Höhe des  Kanals 17 abfällt. Die obern Teile der Reak  tionsgefässe werden hauptsächlich durch die       Strahlung    von den Gasflammen erhitzt.  



  Eine Kühlschicht von Gasen mit einer  Temperatur von 300 bis 400  C wird vom  Kanal 17 durch die Düsen 18, 19 dem Ofen  zugeführt. Die dadurch auf etwa 700  C er  mässigte Ofentemperatur wird bis zum Boden  hinab aufrechterhalten, wobei die Abgase  durch die Schlitze 13 in den Kanal 12 strö  men und sodann teilweise dem Schornstein  und teilweise wieder in den Kanal 17 zurück  geleitet werden, nachdem sie die eine oder  andere oder beide Kammern 20 und 24       durchströmt    haben.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH I: Verfahren zur -Umwandlung von nichtaro matischen Kohlenwasserstoffen, entweder für sieh oder in Vermischung mit andern Kohlen wasserstoffen, in aromatische Kohlenwasser stoffe und olefinhaltige Gase in zwei aufein anderfolgenden Reaktionsstufen, wobei die erste Stufe endothermisch ist und eine grosse Wärmezufuhr benötigt und die zweite Stufe praktisch thermisch neutral oder nur leicht endothermisch ist und keine nennenswerte @Värmeziifuhr erfordert, dadurch gekenn zeichnet,

   dass die als Ausgangsmaterial ver wendeten Kohlenwasserstoffe in Form von Dämpfen durch eine Anzahl von parallelen, geraden rohrförmigen Reaktionsgefässen ge leitet werden, wovon jedes aus einem An fangsteil mit einem grossen Verhältnis von Oberfläche zu Volumen für die endother- mische Reaktionsstufe und einem nachfolgen den Teil mit einem kleinen Verhältnis von Oberfläche zu Volumen für .die thermisch neutrale oder gering endothermische Reak tionsstufe besteht, genannte Reaktionsgefässe alle in einem gemeinsamen Ofen angeordnet sind, genannter Ofen am Eingang durch eine Feuerung geheizt wird,

   die Heizgase in der selben Richtung durch den Ofen zum Abzugs kanal geleitet werden wie die Kohlenwasser stoffe durch die Reaktionsgefässe und unge fähr dort, -wo bei den Reaktionsgefässen der Anfangsteil mit dein nachfolgenden Teil ver bunden ist, eine Kühlschicht von Gasen dem Ofen zugeführt wird. UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet., dass die dem Ofen zu geführte Kühlschicht, von Gasen aus Ofenab gasen besteht, welche durch Ausübung einer zusätzlichen Heizwirkung gekühlt wurden. 2. Verfahren nach Patentanspruch I und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzliche Heizwirkung in der Erhit zung der den Reaktionsgefässen zugeführten Kohlenwasserstoffe besteht.

   PATENTANSPRUCH II: Apparatur zur Durchführung des Verfah rens gemäss Patentanspruch 1, gekennzeichnet durch einen Ofen, eine Anzahl von geraden rohrförmigen Reaktionsgefässen, welche im ge nannten Ofen parallel angeordnet sind, wobei jedes Reaktionsgefäss aus einem Eingangsteil mit einem grossen Verhältnis von Oberfläche zit Volumen und einem nachfolgenden Teil mit einem kleinen Verhältnis von Oberfläche zu Volumen besteht, gekennzeichnet ferner durch eine Feuerung am Eingang des genannten Ofens, welche heisse Gase liefert, die durch den Ofen strömen,

   einenAuslass für die heissen Gase am andern Ende des Ofens und ferner durch Mittel zur Einführung einer Gasschicht in den Ofen ungefähr an der Stelle, wo der Ein gangsteil mit dem entsprechenden nachfolgen den Teil der Reaktionsgefässe verbunden ist. UNTERANSPRÜCHE 3. Apparatur nach Patentanspruch II, da durch gekennzeichnet, dass als Mittel zur Ein führung einer CTasschicht ein um den Ofen geführter Kanal dient, welcher mit Düsen ver sehen ist, die in den Ofen hineinragen. 4.

   Apparatur nach Patentanspilzch <B>11</B> und Unter ansprueh 3, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel vorgesehen sind zum Abkühlen der Ofenabgase und zur Rückleitung gekühlter Ofenabgase durch den genannten Kanal und die Düsen zum Ofen. ö. Apparatur nach Patentanspruch<B>11,</B> da durch gekennzeichnet, dass der genannte Ofen ein vertikaler Ofen von rechteckigem Quer schnitt ist, in welchem eine Anzahl der gera den rohrförmigen Reaktionsgefässe entlang jeder Längsseite des Ofens angeordnet ist, und eine Anzahl von Brennern oben am Ofen entlang dessen Hauptachse verteilt ist, welche abwärts gerichtete Flammen erzeugen.