CH408902A - Verfahren zum autothermen Spalten von flüssigen Kohlenwasserstoffen mit niedrigem Conradson-Kokstest - Google Patents
Verfahren zum autothermen Spalten von flüssigen Kohlenwasserstoffen mit niedrigem Conradson-KokstestInfo
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Description
Verfahren zum autothermen Spalten von flüssigen Kohlenwasserstoffen mit niedrigem Conradson-Kokstest Es ist bekannt, flüssige Kohlenwasserstoffe, z. B. Roherdöl, zur Erzeugung gasförmiger Olefine, insbesondere Äthylen, in einer Wirbelschicht körniger Feststoffe zu spalten, indem man einen Teil der zu spaltenden Kohlenwasserstoffe zur Erzeugung der erforderlichen Spaltwärme mit Sauerstoff verbrennt und die restlichen Kohlenwasserstoffe, gegebenenfalls unter Zusatz von Wasserdampf, spaltet. Diese kontinuierliche Spaltung von Kohlenwasserstoffen in Wir belschichten aus körnigem Feststoff wird im allgemeinen bei Temperaturen über 600" C durchgeführt. Bei den bekannten Verfahren erfolgt die Zufuhr des Sauerstoffs zumeist im Gemisch mit dem Wirbelmittel, z. B. Wasserdampf oder Inertgasen, von unten her durch den Rost. Dabei werden die zu spaltenden Kohlenwasserstoffe getrennt von dem Sauerstoff und dem Wirbelmittel seitlich direkt in die Wirbelschicht eingeführt. Als Wirbelgut dient bei der Spaltung von Erdöl vorteilhaft der während des Verfahrens gebildete Ölkoks. Bei der Verwendung von Ölkoks als Wirbelgut ist es jedoch notwendig, dass das Verfahren so geleitet wird, dass der Verlust durch ständigen Abrieb und durch Verbrennung durch eine äquivalente Neubildung zumindest so weit ausgeglichen wird, dass die Menge des Wirbelgutes konstant bleibt. Bei der Spaltung von Kohlenwasserstoffen mit niedrigem Conradson-Kokstest nimmt die Menge des Wirbelgutes durch Abrieb und Verbrennungsverluste jedoch ständig ab, da die Neubildung an Ölkoks die Verluste nicht zu kompensieren vermag. Die Zufuhr von Fremdkoks ist möglich, bringt jedoch erhebliche Schwierigkeiten mit sich, da dieser Koks eine andere Beschaffenheit hat und dadurch einem vermehrten Abrieb ausgesetzt ist. Eine Erhöhung des Abriebs bedeutet aber eine Vergrösserung der Staubbildung. Darüber hinaus wird der Aschegehalt des Generatorinhalts durch Fremdkoks vergrössert. Es wurde nun gefunden, dass man bei der Spaltung von flüssigen Kohlenwasserstoffen, insbesondere Roherdölen mit einem Conradson-Kokstest unter 2,5 O/o, eine laufende Abnahme des in der Wirbelschicht enthaltenen Ölkokses verhindert und ohne Zuführung von fremdem Koks ausgezeichnete Ausbeuten an gasförmigen Olefinen erhält, wenn man den zur Erzeugung der benötigten Spaltwärme in der Wirbelschicht notwendigen Sauerstoff ganz oder teilweise mit den zu spaltenden Kohlenwasserstoffen innig vermischt und dann zusammen direkt in die Wirbelschicht einführt, während das Wirbelmittel, gegebenenfalls zusammen mit weiterem Sauerstoff oder sauerstoffhaltigen Gasen, von unten her in die Wirbelschicht eingeführt wird. Nach dem Verfahren können flüssige Kohlenwasserstoffe mit einem Conradson-Kokstest unter 2,5 O/o, z. B. Roherdöl, oder andere Kohlenwasserstoffe dieser Beschaffenheit in der Wirbelschicht an dem bei der Spaltung gebildeten Ölkoks zu Olefinen verarbeitet werden, ohne dass die Zuführung von fremdem Ölkoks erforderlich ist. Es ist im Gegenteil sogar möglich, das Verfahren so zu führen, dass noch zusätzlich Ölkoks gebildet wird. Roherdöle, für deren Verarbeitung die erfindungsgemässe Arbeitsweise von besonderer Bedeutung ist, sind z. B. Bahia- und Sahara-Roherdöle. Die Spaltung in der Wirbelschicht erfolgt im allgemeinen bei Temperaturen von 630-850 C, vorzugsweise bei 680-780 C. Die Verteilung des Sauerstoffs bei der Zuführung hängt in starkem Masse von der Beschaffenheit der zu spaltenden Kohlenwasserstoffe, insbesondere von dem Conradson-Kokstest, derselben ab. So ist es z. B. zweckmässig, den gesamten benötigten Sauerstoff mit den Kohlenwasserstoffen vermischt direkt in die Wirbelschicht einzuführen, wenn der Conradson-Koks- test der verwendeten Ausgangsstoffe gegen 0 geht. Im allgemeinen werden 20-100 /o des Sauerstoffs mit den Kohlenwasserstoffen vermischt und direkt in die Wirbelschicht eingeführt, wobei der mit den Kohlenwasserstoffen zu vermischende Anteil des Sauerstoffs um so höher zu bemessen ist, je niedriger der Conradson-Kokstest der eingesetzten Ausgangsstoffe liegt. Bei der Durchführung des Verfahrens wird zweckmässig zumeist ein Teil des bei der Spaltung anfallenden hochsiedenden und z. B. über 50 Gew. /o Asphalte enthaltenden Öles in die Wirbelschicht zurückgeführt. Da der Ölkoks vornehmlich aus diesem Asphalt bei der Verkokung desselben gebildet wird, kann man auch den Sauerstoff mit den rückgeführten asphalthaltigen Fraktionen des bei der Spaltung entstehenden Öles, z. B. eine über 2500 C siedende Fraktion, vermischen und direkt in die Wirbelschicht einführen. Gleichzeitig mit dem Sauerstoff kann man auch Wasserdampf oder Inertgas den zu spaltenden Kohlenwasserstoffen oder den rückgeführten hochsiedenden Fraktionen zumischen, es ist jedoch auch möglich, die rückgeführten hochsiedenden Fraktionen der asphalthaltigen Kohlenwasserstoffe getrennt von den Ausgangsstoffen in die Wirbelschicht einzuführen. Die Voraussetzungen für die störungsfreie Durchführung des Verfahrens ist eine innige Mischung der Kohlenwasserstoffe mit dem Sauerstoff vor oder unmittelbar bei der Einführung in die Wirbelschicht. Durch diese Mischung kann durch mehrere Anordnungen oder Vorrichtungen praktisch gleiche Wirksamkeit erzielt werden. Man kann beispielsweise den Sauerstoff oder einen Sauerstoffteilstrom vor dem Eintritt in die Wirbelschicht gemeinsam mit den Kohlenwasserstoffen durch eine Brennermischstrecke führen, vorteilhafter ist es jedoch, die Durchmischung unmittelbar beim Eintritt in die Wirbelschicht, d. h. unmittelbar nach dem Austritt aus einer Düse, vorzunehmen, da hierdurch ein möglicher Flammenrückschlag ausgeschlossen wird. Die Durchmischung des Sauerstoffs mit den Kohlenwasserstoffen kann beispielsweise durch einen geeigneten Drallkörper erfolgen. Gegebenenfalls können Wasserdampf und/oder Inertgase zugemischt werden. Eine besonders geeignete Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist in der Abbildung wiedergegeben. Nach dieser Abbildung wird für die Vermischung der Kohlenwasserstoffe mit dem Sauerstoff ein Doppelrohr verwendet, in dessen inneren verkürzten Teil 1 die Kohlenwasserstoffe und in dessen grösseren vorgeschobenen und nach innen eingezoge- nen Teil 2 der Sauerstoff geführt wird, so dass beim Eintritt der Stoffe in die Wirbelschicht der koaxiale Sauerstoffhohlkegel, dessen Spitze in der Wirbelschicht liegt, nach der Düsenmündung den Kohlenwasserstoffvollkegel durchdringt. Die Mischung und Einführung des Sauerstoffs mit den Kohlenwasserstoffen kann durch eine oder mehrere Düsen in gleicher oder verschiedener Höhe der Wirbelschicht erfolgen. Bei der Durchführung der Spaltung in einem, mit einem Rost ausgestatteten Generator kann man die Düsen z. B. in Höhen von 20 cm über dem Rost bis etwa 1 m unter der oberen Wirbelschichtgrenze anordnen. Beispiel 1 In einem Schachtofen mit einem Querschnitt von 1 m2 befindet sich über einem mit feinen Schlitzen versehenen Metallrost eine Wirbelschicht aus Ölkoks. Durch den Rost leitet man stündlich ein Gemisch aus 170Nm3 Sauerstoff und 300kg Wasserdampf von unten her in die Wirbelschicht. In einer Höhe von 40 cm oberhalb des Rostes werden stünd lich 695 kg Bahia-Rohöl mit einem Conradson-Kokstest von 1,7 nlo, das auf 300 C vorgeheizt ist, gemeinsam mit 50 kg Wasserdampf und 104 Nm5 Sauerstoff über eine Düse der in der Abbildung beschriebenen Art in die Wirbelschicht eingeführt. Getrennt vom Rohöl werden unmittelbar über dem Rost zusätzlich noch 400 kg einer aus der Spaltung erhaltenen, über 250 C siedenden Ölfraktion eingedüst. Bei der kontinuierlichen Durchführung der Spaltung bei einer Temperatur von 7300 C in der Wirbelschicht erhält man je Tonne Rohöl 217 kg Äthylen und 144 kg Propylen neben 660Nm3 eines kohlenoxydund wasserstoffhaltigen Gases mit einem Heizwert von 7500 kcal pro Nm3 sowie eine aromatenreiche Benzinfraktion. Zusätzlich werden pro Tonne Rohöl stündlich 6,5 kg Ölkoks aus der Wirbelschicht abgezogen. Für die Erzielung dieses Überschusses an Ülkoks ist also die Durchmischung einer Teilmenge von 38 O/o der insgesamt in die Wirbelschicht geführten Sauerstoffmenge mit dem Rohöl erforderlich. Beispiel 2 In einem Schachtofen mit einem Querschnitt von 1 m2 befindet sich über einem mit feinen Schlitzen versehenen Metallrost eine Wirbelschicht aus Ölkoks. Von unten her wird durch den Rost stündlich ein Gemisch aus 177 Nm3 Sauerstoff und 300 kg überhitztem Wasserdampf eingeblasen. Oberhalb des Rostes werden stündlich 695 kg Sahara-Rohöl mit einem Conradson-Kokstest von 0,9 6/0, das auf 3000 C vorgeheizt ist, 50 kg Wasserdampf und 129 Nm3 Sauerstoff durch zwei Düsen gleicher Höhe in der Wirbelschicht, 40 cm über dem Rost, zerstäubt. Getrennt vom Rohöl werden über dem Rost zusätzlich noch 400 kg einer bei der Spaltung erhaltenen und über 2500 C siedenden, asphalthaltigen Ölfraktion eingedüst. Bei einer Temperatur von 7300 C in der Wirbelschicht erhält man durch die Spaltung je Tonne Sahara-Rohöl 205 kg Äthylen und 110kg Propylen neben 610um3 eines kohlenoxydund wasserstoffhaltigen Gases mit einem Heizwert von 7200kcal pro Nm3. Zusätzlich werden 7 kg Ölkoks je Tonne Rohöl gewonnen. Von dem insge samt in die Wirbelschicht eingeführten Sauerstoff werden in diesem Fall 42 ovo bei der Einführung mit dem Sahara-Rohöl vermischt.
Claims (1)
- PATENTANSPRÜCHE I. Verfahren zum autothermen Spalten von flüssigen Kohlenwasserstoffen mit einem Connadson-Koks- test unter. 2,5 6/6 zur Herstellung gasförmiger Olefine, in einer Wirbelschicht, bestehend aus dem bei der Spaltung entstehenden Ölkoks bei Temperaturen von 630-850 C und Rückführung zumindest eines Teils der bei der Spaltung gebildeten, höher siedenden Öle, dadurch gekennzeichnet, dass man den zur Erzeugung der benötigten Spaltwärme in der Wirbelschicht notwendigen Sauerstoff ganz oder teilweise mit den zu spaltenden Kohlenwasserstoffen innig vermischt und dann direkt in die Wirbelschicht einführt, während das Wirbelmittel von unten her in die Wirbelschicht eingeführt wird.II. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch I, gekennzeichnet durch ein Doppelrohr für die Vermischung der Kohlenwasserstoffe mit dem Sauerstoff, in dessen inneren verkürzten Teil die Kohlenwasserstoffe und in dessen äusseren, vorgeschobenen und nach innen eingezogenen Teil der Sauerstoff geführt wird, so dass beim Eintritt in die Wirbelschicht der koaxiale Sauerstoffholllke- gel, dessen Spitze im Wirbelbett liegt, kurz nach der Düsenmündung den Kohlenwasserstoffvollkegel durchdringt.UNTERANSPRUCH Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass das Wirbelmittel zusammen mit weiterem Sauerstoff oder sauerstoffhaltigen Gasen eingeführt wird.
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