DD282927A5 - METHOD FOR REDUCING COZING DEPOSITS IN THERMAL PROCESSES - Google Patents

METHOD FOR REDUCING COZING DEPOSITS IN THERMAL PROCESSES Download PDF

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DD282927A5
DD282927A5 DD32828489A DD32828489A DD282927A5 DD 282927 A5 DD282927 A5 DD 282927A5 DD 32828489 A DD32828489 A DD 32828489A DD 32828489 A DD32828489 A DD 32828489A DD 282927 A5 DD282927 A5 DD 282927A5
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nitrogen
pyrolysis
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coke
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Holm Sommer
Hans-Ulrich Taubert
Peter Kunze
Dieter Sachse
Karl-Heinz Milz
Grete Bach
Gerhard Zimmermann
Frank-Dieter Kopinke
Wolfgang Zychlinski
Ingolf Endler
Albrecht Leonhardt
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Grotewohl Boehlen Veb
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  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Absenkung von Koksablagerungen bei thermischen Prozessen der chemischen Industrie, bei denen organische Verbindungen im Temperaturbereich von 450-1 100C gewandelt, gekuehlt und/oder aufgeheizt werden, wobei die Oberflaeche der fuer die Prozeszfuehrung erforderlichen Rohrsysteme mit einer oder mehreren siliciumhaltigen Verbindungen bedeckt, anschlieszend bei Wandtemperaturen von 500-1 100C mit Luft und nach erfolgtem Gasaustausch mit sauerstofffreien und/oder -armen stickstoffhaltigen Gasen reaktiv kontaktiert wird.{Koksablagerung; thermischer Prozesz; Oberflaeche; Rohrsystem; siliciumhaltige Verbindung; Luft; Gasaustausch; stickstoffhaltige Gase}The invention relates to a method for lowering coke deposits in thermal processes in the chemical industry, in which organic compounds in the temperature range of 450-1 100C converted, cooled and / or heated, the surface of the pipe systems required for the Prozeszfuehrung with one or more silicon-containing Compounds covered, then at atmospheric temperatures of 500-1 100C with air and after successful gas exchange with oxygen-free and / or nitrogen-containing nitrogen-reactive gases is contacted. {Koksablagerung; thermal process; Surface; Pipe system; silicon-containing compound; Air; Gas exchange; nitrogenous gases}

Description

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Absenkung von Koksablagorungen bei thermischen Prozessen der chemischen Industrie, bei denen organische Verbindungen im Temperaturbereich von 450-11000C gewandnlt. gekühlt oder aufgeheizt werden.The invention relates to a method for lowering Koksablagorungen in thermal processes of the chemical industry, in which organic compounds in the temperature range of 450-1100 0 C gewandnlt. be cooled or heated.

Charakteristik des bekannten Standes dor TechnikCharacteristic of the known state of the art

Bei den enHothermen Prozessen der Olefin- und Aromatenherstellung führen unerwünschte Nebenreaktionen in Reaktions- und Kühlsystem, die durch lestimmte Legierungsbestandteile der verwendeten hochlegierten Stähle begünstigt werden, zur Bildung und zur Ablagerung koksartiger Produkte.In the enothermal processes of olefin and aromatics production, undesirable side reactions in the reaction and cooling systems, which are favored by certain alloying constituents of the high-alloy steels used, lead to the formation and deposition of coke-like products.

Diese Koksablagerungen in Rohrreaktoren und nachgeschalteten Kühlsystemen führten zu einer drastischen Verschlechterung des Wärmeübergangs sowie zur Erhöhung der Druckdifferenz im System, was eine Verschlechterung des Betriebsregimes und der Gesamtökonomie des Prozesses zur Folge hat.These coke deposits in tube reactors and downstream cooling systems resulted in a drastic deterioration of the heat transfer as well as an increase in the pressure difference in the system, resulting in a deterioration of the operating regime and the overall economy of the process.

Beim Erreichen bestimmter Grenzwerte is. die Entfernung der Koksablagerungen durch Ausbrennen mit Luft und/oder Wasserdampf oder andere geeignete Methoden erforderlich. Dadurch wird die technische Verfügbarkeit der Pyrolysaanlagen erheblich eingeschränkt.When certain limits are reached. the removal of the coke deposits by burning out with air and / or steam or other suitable methods required. This considerably reduces the technical availability of the pyrolysis plants.

Außerdem werden die Standzeiten der Aggregate, insbesondere der Rohre des Reaktionssystems, durch den häufigen Wechsel von oxidierenden und reduzierenden Bedingungen im Produktionszyklus stark verkürzt (L.F.Albright, Industrial and Laboratory Pyrolysis, ACS, Symp. Serr. 32, Washington 1976).In addition, the service lives of the aggregates, particularly the tubes of the reaction system, are greatly shortened by the frequent alternation of oxidizing and reducing conditions in the production cycle (L.F. Albright, Industrial and Laboratory Pyrolysis, ACS, Symp. Serr. 32, Washington 1976).

Es sind Verfahren bekannt, die das Ziel haben, die Bildung und Ablagerung von koksartigen Produkten zu unterdrücken.Methods are known which aim to suppress the formation and deposition of coke-like products.

Neben Verfahren, die mit Additiven (Stoffe, die dem Pyrolyseeinsatzprodukt zugegeben werden) arbeiten (SU 427979, SU 518959), sind auch Verfahren beschrieben, bei denen Rohre mit passivieren Oberflächen zum Einsatz kommen.Besides processes which work with additives (substances which are added to the pyrolysis starting product) (SU 427979, SU 518959), methods are also described in which pipes with passivated surfaces are used.

Nach NL 8401804 werden Rohre des Reaktors und Spaltgaskühlers durch Taurhen oder Bestreichen mit einer Schutzschicht versehen, die aus einem Gemisch von 50 bis 70% Siliconharz und 30 bis 50% Carbiden und/oder Nitriden besteht.According to NL 8401804, tubes of the reactor and fission gas cooler are provided with a protective layer by taurhening or brushing, which consists of a mixture of 50 to 70% silicone resin and 30 to 50% carbides and / or nitrides.

In GB 1483144 wird ein Verfahren beschrieben, bei dem mit Luft oder Wasserdampf die Rohroberfläche bei Temperaturen von etwa 800°C oxidiert wird. Anschließend erfolgt bei 200 bis 1 200°C, vorzugsweise bei "i00 bis 900°C, eine Belegung der Oberfläche mit Alkoxisilanen.In GB 1483144 a process is described in which the pipe surface is oxidized with air or steam at temperatures of about 800 ° C. Subsequently, at 200 to 1 200 ° C, preferably at "100 to 900 ° C, an occupancy of the surface with alkoxysilanes.

Beide genannten Verfahren verringern die Koksbildung nur über einen gei ingen Zeitraum, und es erfolgt eine schnelle Aktivierung der passiven Schicht bezüglich des Kokswachstums.Both of these methods reduce coke formation only over a certain period of time, and rapid activation of the passive layer with respect to coke growth occurs.

Außerdem sind Verfahren zur Oberflächenvergütung im Maschinenbau bekannt, die verschleißfeste Überzüge und Hartstoffschichten auf stark beanspruchten Maschinenteilen, vie ζ. B. auf spanenden Werkzeugen, zum Ziel haben.In addition, methods for surface treatment in mechanical engineering are known, the wear-resistant coatings and hard coatings on heavily used machine parts, vie ζ. B. on cutting tools, the goal.

Für die Erzeugung harter Schichten auf stark beanspruchten Maschinenteilen aus unlegierten und niedriglegierten Stählen wird nach DD 200 573 die Oberfläche zuerst mit einer oxidischen und/oder hydroxidischen Primärschicht, die Elemente wie z. B. Al, Si, Cr, Ti, Mo, W, V, Nb enthält, versehen und nachfolgend einer thermo-chemischen Behandlung in aufstickender und/oder aufkohlender Atmosphäre unterzogen.For the production of hard coatings on heavily used machine parts made of unalloyed and low-alloyed steels, according to DD 200 573, the surface is first treated with an oxidic and / or hydroxidic primary layer, the elements such. B. Al, Si, Cr, Ti, Mo, W, V, Nb, provided and subsequently subjected to a thermo-chemical treatment in aufstickender and / or carburizing atmosphere.

Die Primärschicht wird aus einer wäßrigen Phase (meist aus wäßrigen Elektrolyten) auf die Teile aufgetragen, und anschließend werden diese dann in einem Ofen in Gegenwart von NH3, CH4, CO, CO2 einer Thermobehandlung unterzogen. Dadurch werden harte nitrid- und/oder karbidhaltige Schichten auf den Bauteilen oder Werkzeugen erhalten, so daß diese wegen ihrer verbesserten Gebrauchswerteigenschaften (Fertigkeitsverhalten, erhöhter Verschleiß- und Korrosionswiderstand) nicht mehr aus hochlegierten Stählen hergestellt werden müssen.The primary layer is applied to the parts from an aqueous phase (usually from aqueous electrolytes), and then these are then subjected to a thermal treatment in an oven in the presence of NH 3 , CH 4 , CO, CO 2 . As a result, hard nitride and / or carbide-containing layers are obtained on the components or tools, so that they no longer have to be made of high-alloy steels because of their improved utility properties (skill behavior, increased wear and corrosion resistance).

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist ein einfaches und wirksames Verfahren zur Absenkung von Koksablagerungen bei thermischen Prozessen, bei dem eine Passivierung der Rohroberfläche über einen langen Zeitraum erfolgt, so daß eine hohe Verfügbarkeit der Anlagen erreicht wird, in die derartige thermische Prozesse integriert sind.The aim of the invention is a simple and effective method for reducing coke deposits in thermal processes, in which a passivation of the tube surface over a long period, so that a high availability of plants is achieved, in which such thermal processes are integrated.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Absenkung von Koksablagerungen bei thermischen Prozessen zu entwickeln, nach dem eine Schichtauftragung auf der Innenoberfläche des verwendeten Rohrsystems durch spezielle Behandlung für lange Zeit zu einer wirksamen Passivierung der Oberflächen des Aufheiz-, Reaktions- und/oder Kühlsystems führt.The object of the invention is to develop a method for lowering coke deposits in thermal processes, after a layer application on the inner surface of the pipe system used by special treatment for a long time to an effective passivation of the surfaces of the heating, reaction and / or Cooling system leads.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur Absenkung von Koksablagerungen bei thermischen Prozessen im Temperaturbereich von 450 bis 1100"C, bei einen C- und H-haltige organische Verbindungen, vorzugsweise Kohlenwasserstoffe, durch Rohrsysteme geleitet, gewandelt, aufgeheizt und/oder gekühlt werden, gelöst, indem die Oberfläche der für die Prozeßführung erforderlichen Rohrsysteme mit einer oder mehreren siliciumhaltigen Verbindungen bedeckt, anschließend 1 bis 60 Stunden bei Wandtemperaturen von 500 bis 11000C mit Luft und nach erfolgtem Gasaustausch 1 bis 50 Stunden mit sauerstofffreien und/oder -armen stickstoffhaltigen Gasen bei 500 bis 11000C und Strömungsgeschwindigkeiten von 5 bis 80 m/s reaktiv kontaktiert wird.According to the invention, the object is achieved by a method for lowering coke deposits in thermal processes in the temperature range of 450 to 1100 "C, in a C- and H-containing organic compounds, preferably hydrocarbons, passed through pipe systems, converted, heated and / or cooled, dissolved by the surface of the pipe systems required for the process control with one or more silicon-containing compounds covered, then 1 to 60 hours at wall temperatures of 500 to 1100 0 C with air and after gas exchange 1 to 50 hours with oxygen-free and / or nitrogen-containing Gases at 500 to 1100 0 C and flow rates of 5 to 80 m / s is contacted by reactive.

Als stickstoffhaltige Gase eignen sich insbesondere Ammoniak und Stickstoff.Suitable nitrogen-containing gases are, in particular, ammonia and nitrogen.

Im ersten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine siliciumhaltige Verbindung oder ein Gemisch siliciumhaltiger Verbindungen auf die Rohroberfläche nach an sich bekannten Technologien aufgetragen, zum Beispiel durch Eintragen der siliciumhaltigen Verbindungen mittels Wasserdampfes als Verdünnungsmittel in das Rohrsystem (I.E.Sundgren et. al., J. vac.In the first step of the process according to the invention, a silicon-containing compound or a mixture of silicon-containing compounds is applied to the pipe surface by technologies known per se, for example by introducing the silicon-containing compounds into the pipe system by means of steam as diluent (IESundgren et al., J. Vac ,

Sei. Technol. A4 (5) 1986,2 259).Be. Technol. A4 (5) 1986, 259).

Als siliciumhaltige Verbindungen eignen sich gasförmige und flüssige Stoffe, die aus Silicium, Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff oder nur aus Silicium, Kohlenstoff und Wasserstoff bestehen bzw. stickstoffhaltige Siliciumverbindungen.Suitable silicon-containing compounds are gaseous and liquid substances which consist of silicon, carbon, hydrogen and oxygen or only of silicon, carbon and hydrogen or nitrogen-containing silicon compounds.

Nach dem Auftragen der siliciumhaltigen Verbindung/en erfolgt im zweiten Schritt die Behandlung der Rohre des Reaktionssysiems, bevorzugt 1 bis 60 Stunden, bei Wandtemperaturen von 800 bis 1100°C mit Luft und danach in Abhängigkeit von der räumlichen Gestaltung des Reaktionssystems 1 bis 50 Stunden, bevorzugt 4 bis 30 Stunden, mit Ammoniak bei Strömungsgeschwindigkeiten von 10 bis 25m/s und 800 bis 11000C.After application of the silicon-containing compound (s), in the second step treatment of the tubes of the reaction system, preferably 1 to 60 hours, takes place at wall temperatures of 800 to 1100 ° C. with air and, depending on the spatial configuration of the reaction system, 1 to 50 hours. preferably 4 to 30 hours, with ammonia at flow rates of 10 to 25m / s and 800 to 1100 0 C.

Die Rohre der Kühlsysteme, insbesondere der Spaltgaskühler, worden 1 bis 60 Stunden, bevorzugt 5 bis 30 Stunden, bei Wandtemperaturen von 500 bis 800°C mit Luft und danach 4 bis 30 Stunden mit Ammoniak bei Strömungsgeschwindigkeiten von 5 bis 25m/s und 500 bis 800 0C behandelt.The tubes of the cooling systems, in particular the quench cooler, 1 to 60 hours, preferably 5 to 30 hours at wall temperatures of 500 to 800 ° C with air and then 4 to 30 hours with ammonia at flow rates of 5 to 25m / s and 500 to 800 0 C treated.

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erzeugten passiven Schichten auf den aus legierten Stählen bestehenden Rohrsystemen bewirken im Pyrolyseprozeß eine bis zu 90%ige Verringerung der koksartig Jn Ablagerungen auf den Rohroberflächen ond damit eine wesentliche Verlängerung der Laufzeit der Anlage bis zu einer notwendigen Entkokung. Die Zeit zwischon zwei tntkokungen wird bis auf das Zehnfache gegenüber unbehandelten Rohren erhöht, was neben einer höheren Verfügbarkeit der Anlage und einer Verbesserung der Gesamtökonomie des Verfahrens auch :u einer reduzierten Materialschädigung der Rohrmaterialien führt. Dadurch verlängern sich die Standzeiten der Rohrsysteme erheblich. Die passivierende Schicht bewirkt keine negative Veränderung der Produktzusammensetzung bei der thermischen Stoffwandlung.The passive layers on the alloyed steels produced by the process according to the invention cause in the pyrolysis process up to 90% reduction of the coke-like deposits on the pipe surfaces and thus a substantial extension of the running time of the plant up to a necessary decoking. The time between two kilns is increased up to ten times that of untreated pipes, which in addition to a higher availability of the plant and an improvement in the overall economy of the process, also leads to reduced material damage to the pipe materials. This significantly extends the service life of the pipe systems. The passivating layer does not cause a negative change in the product composition in the thermal conversion.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist für die Passivierung von Rohrsystemen sowohl vor ihrer Erstinbetriebnahme als auch nach entsprechender Reinigung einsetzbar.The inventive method can be used for the passivation of pipe systems both before their initial start-up and after appropriate cleaning.

Läßt die passivierende Wirkung der Oberflächen nach, so kann diese in beschriebener Weise wieder hergestellt werden.If the passivating effect of the surfaces leaves, it can be restored in the manner described.

Die Erfindung soll anhand der nachfolgenden Beispiele näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail with reference to the following examples.

Ausführungsbeispieleembodiments

Beispiel 1example 1

In einem Laborrohrreaktor aus Edelstahl der Qualität X8 CrNiTi 18.10 mit den Abmessungen 200 χ 15 χ 1,5 mm wurde bei einer Reaktortemperatur von 75O0C und einer Verweilzeit von 0,25s unter Verwendung von Wasserdampf als Verdünnungsmittel (Gewichtsverhältnis Wasserdampf/Kohlenwasserstoff = 0,6) Benzin der in Tabelle 1 angegebenen Qualität pyrolysiert. Dabei wurden Wasserdampf und Benzin getrennt dosiert und verdampft, am Reaktoreingang vereinigt und im elektrisch beheizten Reaktorrohr gecrackt. Am Reaktorausgang wurde das Reaktionsprodukt durch indirekte Kühlung gequencht, das Flüssigprodukt kondensiert und das Gasprodukt in einem Vorratsgefäß aufgefangon. Die Analyse der gasförmigen und flüssigen Reaktionsprodukte erfolgte gaschromatographisch.In a laboratory tube reactor of quality X8 stainless steel CrNiTi 18.10 with the dimensions 200 χ 15 χ 1.5 mm was at a reactor temperature of 75O 0 C and a residence time of 0.25s using water vapor as a diluent (weight ratio steam / hydrocarbon = 0, 6) Pyrolysis of gasoline of the quality indicated in Table 1. Water vapor and gasoline were dosed separately and evaporated, combined at the reactor inlet and cracked in the electrically heated reactor tube. At the reactor outlet, the reaction product was quenched by indirect cooling, the liquid product condensed and the gas product collected in a storage vessel. The analysis of the gaseous and liquid reaction products was carried out by gas chromatography.

Zur Bestimmung der gebildeten Koksmenge im Reaktionsrohr wurde das Rohr etwa 1 Stunde mit Luft bei 800°C ausgebrannt. Die dabei gebildeten Kohlenoxide wurden nach Konvertierung von CO zu CO2 über Kupieroxid bei 700°C in Natronlauge eingeleitet und die Kohlenstoffmenge durch Rücktitration der nicht verbrauchten Natronlauge mit Salzsäure bestimmt. Die Ergebnisse der Versuc' e zur Charakterisierung der Koksbildung für drei aufeinander folgende Pyrolyseversuche (Versuchsdauer je 1 h) enthält Tabelle 2. Zur Charakterisierung des Anteils an Steamreforming-Reaktionen unter Pyrolysebedingungen ist die Menge CO + CO2, bezogen auf die Ethylenausbeute, angegeben. Die Koksmenge im Rohr wird in Masseanteilen in %, bezogen auf Einsatzprodukt, ausgewiesen.To determine the amount of coke formed in the reaction tube, the tube was burned out with air at 800 ° C for about 1 hour. The carbon oxides formed were introduced after conversion of CO to CO 2 via cupric oxide at 700 ° C in sodium hydroxide solution and the amount of carbon determined by back titration of the non-consumed sodium hydroxide with hydrochloric acid. The results of the coke formation characterization for three consecutive pyrolysis experiments (run time 1 h each) are given in Table 2. To characterize the proportion of steam reforming reactions under pyrolysis conditions, the amount of CO + CO 2 , based on the ethylene yield, is given. The amount of coke in the pipe is reported in mass fractions in%, based on feedstock.

Belsplol2Belsplol2

Das Reaktorrohr der Pyrolyseapparatur gemäß Beispiel 1 wurde mit Hexamethyldisiloxan im CVD-Verfahren bei 750°C beschichtet und danach 60 min bei derselben Temperatur im Luftstrom gehalten. In dem so behandelten Rohr wurde dann straight-run-Benzin nach der angegebenen Methodik und bei vergleichbaren Parametern pyrolysiert. Wie Tabelle 2, Spalts 2, ausweist, sind Steamreforming und Koksablagerung am frisch passivierten Rohr im Vergleich zum unbehandelten Reaktor deutlich reduziert; schon nach drei Pyrolyseversuchen ist jedoch die Passivierungswirkung wieder aufgehoben.The reactor tube of the pyrolysis apparatus according to Example 1 was coated with hexamethyldisiloxane in the CVD method at 750 ° C and then kept for 60 min at the same temperature in the air stream. In the thus treated pipe straight-run gasoline was then pyrolyzed according to the specified method and at comparable parameters. As Table 2 shows, gaps 2, steam reforming and coke deposition on the freshly passivated pipe are significantly reduced compared to the untreated reactor; However, after three pyrolysis tests, the passivation effect is canceled again.

Beispiel 3Example 3

Das Reaktorrohr der Pyrolyseappantur gemäß Beispiel 1 wurde mit Siliconöl im CVD-Verfahren bei 750X beschichtet, danach aber im Luftstrom zunächst 1 h bei 900°C und weitere 15h bei 8000C nachbehandelt. Steamreforming und Koksbildung sind zunächst ähnlich niedrig wie in Beispiel 1; schon nach 6 Pyrolyse-Entkokungs-Zyklen ist jedoch die Steamreformingaktivität wieder sehr hoch, während die Koksbildung nur langsam steigt (vgl. Tabelle 2, Spalte 3).The reactor tube of Pyrolyseappantur according to Example 1 was coated with silicone oil in the CVD process at 750X, but then after-treated in the air stream for 1 h at 900 ° C and another 15h at 800 0 C. Steam reforming and coke formation are initially as low as in Example 1; However, after only six pyrolysis decoking cycles, the steam reforming activity is again very high, while coke formation only increases slowly (see Table 2, column 3).

Beispiel 4Example 4

Das Reaktorrohr wird mit Siliconöl bei Raumtemperatur benetzt, der an der Rohrinnenoberfläche verbleibende Flüssigkeitsfilm wird anschließend mit einem Ringbrenner bei 10000C eingebrannt. Hierdurch wird eine sehr wirksame und langzeitstabile Passivierung erreicht, wie der gleichbleibend geringe Anfall an CO und CO2 und eine bis zum 35. Pyrolyse-Entkokungs-Zyklus niedrige Koksbildung erreicht. Erst danach steigt die Koksbildung wieder an (vgl. Tabelle 2, Spalte 4).The reactor tube is wetted with silicone oil at room temperature, the liquid film remaining on the tube inner surface is then baked with a ring burner at 1000 0 C. As a result, a very effective and long-term stable passivation is achieved, as the consistently low accumulation of CO and CO 2 and achieved until the 35th pyrolysis decoking cycle low coke formation. Only then does coke formation increase again (see Table 2, column 4).

Beispiel 5Example 5

Das Reaktorrohr der Pyrolyseapparatur gemäß Beispiel 1 wurde bei Raumtemperatur mit Siliconöl benetz Jer an der Rohrinnenoberfläche verbleibende Flüssigkeitsfilm wird anschließend mit einem Ringbrenner bei etwa 10000C1 h im Luftstrom eingebrannt und nachfolgend einer 5stündigen Nachbehandlung mit gasförmigem Ammoniak bei derselben Temperatur und bei einer Strömungsgeschwindigkeit von 20l/h unterzogen. Danach wurden insgesamt 60 Pyrolyseversuche mit straight-run Benzin unter den in Beispiel 1 angegebenen Bedingungen durchgeführt an die sich jeweils eine Entkokung anschloß. Wie Tabelle 3 ausweist, sind der Anfall an CO und CO2 im Pyrolysegas wie auch die Menge des gebildeten Kokses extrem niedrig, und beide Nebenreaktionen, Steamreforming und Koksbildung, behalten selbst nach 60 Pyrolyse-Entkokungs-Zyklen ihr niedriges Niveau bei. Die Struktur der gasförmigen und flüssigen Pyrolyseprodukte wird durch die Beschichtung der Rohre nicht negativ beeinflußt (vgl. Tabelle 4).The reactor tube of the pyrolysis apparatus according to Example 1 was added at room temperature with silicone oil Benetz Jer on the tube inner surface remaining liquid film is then baked with a ring burner h at about 1000 0 C1 in the air stream and subsequently a 5-hour post-treatment with gaseous ammonia at the same temperature and at a flow rate of 20l / h subjected. Thereafter, a total of 60 pyrolysis tests were carried out with straight-run gasoline under the conditions given in Example 1, followed by decoking in each case. As shown in Table 3, the amount of CO and CO 2 in the pyrolysis gas as well as the amount of coke formed are extremely low and both side reactions, steam reforming and coke formation, maintain their low level even after 60 pyrolysis decoking cycles. The structure of the gaseous and liquid pyrolysis products is not adversely affected by the coating of the tubes (see Table 4).

Beispiel 6Example 6

Das Reaktorrohr eines Laborpyrolysereaktors wird mit Siüconöl bei Raumtemperatur benetzt. Der an der Rohrinnenoberfläche verbleibende Flüssigkeitsfilm wird anschließend mit einem Ringbrenner bei 10000C 1 h im Luftstrom eingebrannt und nachfolgend einer fünfstündigen Nachbehandlung mit Stickstoff bei 1000°C bei einer Strömungsgeschwindigkeit von 20 l/h unterzogen. Die Koksbildu.ig erreicht ähnlich niedrige Werte wie im Beispiel 5 (0,02-0,05 Masseanteile in %). Nach 40 Versuchszyklen konnto noch kein Anstieg der Koksbildung oder des Steamreforming festgestellt werden.The reactor tube of a laboratory pyrolysis reactor is wetted with Siüconöl at room temperature. The remaining on the tube inner surface a liquid film is then reacted with an annular burner at 1000 0 C for 1 h baked in the air stream and subsequently a five-hour post-treatment with nitrogen at 1000 ° C at a flow rate of 20 l / h subjected. The Koksbildu.ig reaches similar low levels as in Example 5 (0.02-0.05 parts by mass in%). After 40 test cycles, no increase in coke formation or steam reforming could be detected.

Beispiel 7Example 7

Ein Laborpyrolysereaktor mit einem gemäß Beispiel 5 beschichteten Reaktorrohr zeigte nach halbjähriger Betriebszeit (200 Pyrolyse-Entkokungs-Zyklen) einen Rückgang der Passivierungswirkung, was sich in einem leichten aber stetigen Anstieg der Koksablagerungen bei aufeinander folgenden Pyrolyseversuchen zeigt. Eine Nachbehandlung des Reaktors mit Hexamethyldisiloxan, das dampfförmig mit Wasserdampf bei Reaktionstemperatur durch den Reaktor geleitet und mit Ammoniak (gemäß Beispiel 5) nachbehandelt wurde, stellt die ursprüngliche Schutzwirkung wieder her. Bei nachfolgenden Pyrolyseversuchen wurden erneut niedrige Kokswerte erreicht («gl. Tabelle 5, Zeile 3).A laboratory pyrolysis reactor with a reactor tube coated according to Example 5 exhibited a reduction in the passivation effect after half a year of operation (200 pyrolysis decoking cycles), which is reflected in a slight but steady increase in coke deposits in successive pyrolysis tests. Aftertreatment of the reactor with hexamethyldisiloxane, which was passed through the reactor in vapor form with steam at reaction temperature and after-treated with ammonia (according to Example 5), restores the original protective action. In subsequent pyrolysis tests, low coke values were again achieved (see Table 5, line 3).

BeispieleExamples

Ein Laborpyrolysereaktor mit einem gemäß Beispiel 5 beschichteten Reaktorrohr, dessen Passivierungswirkung nach einjähriger Laufzoit nachgelassen hat, wird erneut einer Beschichtung mit flüssigem Siliconöl, Wärmebehandlung bei 10000C und einer nachfolgenden Behandlung mit gasförmigem Ammoniak bei 1000°C unterzogen. Es stellten sich bei nachfolgenden Pyrolyseversuchen wieder sehr niedrige Kokswerte und eine geringe Steamreformingaktivität ein (vgl. Tabelle 5, Zeile 4). Untersuchungen zur Wirkung der auf diese Weise erzeugten Schutzschicht über eine längere Zeitspanne wurden nach 200 Pyrolyse-Entkokungs-Zyklen abgebrochen, ohne daß es zu einem Anstieg der (CO + CO2)-Menge und der Koksbildung kam.A laboratory pyrolysis reactor with a coated reactor tube according to Example 5, the passivation after a year Laufzoit has subsided, is again subjected to a coating with liquid silicone oil, heat treatment at 1000 0 C and subsequent treatment with gaseous ammonia at 1000 ° C. Very low coke values and low steam reforming activity were found again in subsequent pyrolysis tests (see Table 5, line 4). Investigations on the effect of the protective layer thus produced over an extended period of time were terminated after 200 cycles of pyrolysis decoking without an increase in the (CO + CO 2 ) amount and coke formation.

Tabelle 1: Charakterisierung des für die Pyrolyseversuche eingesetzten straight-run-BenzinsTable 1: Characterization of the straight-run gasoline used for the pyrolysis tests

SiedabereichSiedabereich 42-177"C42-177 "C d?d? 0,725 g/cm3 0.725 g / cm 3 nj°nj ° 1,41001.4100 StofftypenzusammensetzungFabric Type Composition Paraffineparaffins 71,4 Masseanteile in %71.4 mass shares in% Naphthenenaphthenes 17,1 Masseanteile in %17.1 mass shares in% Aromatenaromatics 10,6 Masseanteile in %10.6 parts by mass in% BMCI-WertBMCI value 7,07.0

Tabelle2: Pyrolyse von straight-run-Benzin in unterschiedlich behandelten Reaktoren; Anfall von CO + CO2, bezogen auf die Ethylenausbeute (A), Koksanfall (B)Table 2: Pyrolysis of straight-run gasoline in differently treated reactors; Accumulation of CO + CO 2 , based on the ethylene yield (A), coke attack (B)

. CO(Massoanteilein%) +CO2(Masseanteilein%) „ „ . ... .·,·„,>, CO (% by mass) + CO 2 (% by mass) "". .... ·, · ",>

A- B = Koks(Masseanteilein%) A - B = coke (mass%)

C2H4 (Masseanteile in %)C 2 H 4 (mass fractions in%)

Versuchs-experimental unbehandelteruntreated behandelte Reaktorentreated reactors Beispiel 3Example 3 Beispiel 4Example 4 Zahl/ReaktorNumber / reactor Reaktor Beispiel 1Reactor Example 1 Beispiel 2Example 2 A BA B A BA B A BA B A BA B

10 15 20 25 30 35 4010 15 20 25 30 35 40

0,890.89 0,630.63 1,451.45 0,480.48 0,940.94 0,840.84

0,020.02 0,030.03 0,920.92 0,090.09 0,310.31 0,690.69

0,040.04 0,040.04 0,090.09 0,060.06 0,140.14 0,030.03 0,390.39 0,050.05 0,440.44 0,100.10 0,590.59 0,140.14

0,020.02 0,040.04 0,010.01 0,040.04 0,010.01 0,050.05 0,010.01 0,050.05 0,010.01 0,040.04 0,030.03 0,070.07 0,040.04 0,140.14 0,020.02 0,140.14 0,030.03 0,170.17 0,050.05 0,170.17 0,050.05 0,330.33 0,060.06 0,380.38 0,030.03 0,340.34

Tabelle3: Koksbildungsneigung und Steamreformmgaktivität bei Pyrolyseversuchen in einem mit Siliconöl vorbehandelten und mit Ammoniak bei 1000' C nachbehandelten Reaktorrohr (Angaben in Masseanteilen in %)Table 3: Coke formation tendency and steam reforming activity in pyrolysis tests in a reactor tube pretreated with silicone oil and after-treatment with ammonia at 1000 ° C. (data in% by weight)

CO + CO2 CO + CO 2 0,020.02 Koksmengecoke C2H4 C 2 H 4 0,020.02 Versuch 1Trial 1 0,030.03 0,080.08 22 0,010.01 0,090.09 33 0,010.01 0,070.07 44 0,040.04 0,060.06 55 0,050.05 0,040.04 1010 0,080.08 0,020.02 2020 0,080.08 0,050.05 3030 0,050.05 0,070.07 4040 0,060.06 0,100.10 5050 0,060.06 6060 0,050.05

Tabelle 4: Vergleich der gasförmigen und flüssigen Pyrolyseprodukte, die im unbehandelten und im nach Beispiel 5 vorbehandelten Reaktor erhalten werden.Table 4: Comparison of the gaseous and liquid pyrolysis products obtained in the untreated and pre-treated in Example 5 reactor.

(T = 7300C; τ = 0,25s; mKW/mMjo = 0,6)(T = 730 0 C; τ = 0.25 s; m KW / m Mj o = 0.6)

Reaktorreactor unbehandeltuntreated behandelttreated Produkte (Masseanteile in %) Products ( % by mass ) gemäß Beispiel 1according to Example 1 gemäß Beispiel 5according to example 5 Mei tanMei tan 12,112.1 11,811.8 Ethylenethylene 28,328.3 28,828.8 Propylenpropylene 17,417.4 17,517.5 Butenebutenes 5,75.7 5,95.9 Butadienbutadiene 4,84.8 4,94.9 Pyrolysebenzinpyrolysis gasoline 24,624.6 25,025.0 ΒΊΧ-AromatenΒΊΧ aromatics 4,84.8 5,05.0 Pyrolyseölpyrolysis 2,22.2 2,02.0

Tabelle 5: Koksbildungsneigung und Steamreformingaktivität in einem gemäß Beispiel 5 vorbehandelten Reaktor, der nach längerer Laufzeit nachbehandelt wurde. (Angaben in Masseanteilen in %)Table 5: Coke formation tendency and steam reforming activity in a pretreated according to Example 5 reactor which has been post-treated after a long period. (Figures in% by weight)

1. Versuch nach frischer Beschichtung gemäß Beispiel 51. Experiment after fresh coating according to Example 5

2. Versuch nach halbjähriger Laufzeit (etwa 200 Versuche)2nd trial after six months (about 200 attempts)

3. Versuch nach CVD-Behandlung mit3rd trial after CVD treatment with

Siliconöl und Wasserdampf gemäß Beispiel 7 0,11Silicone oil and water vapor according to Example 7 0.11

4. Versuch nach erneuter Beschichtung gemäß Beispiel ξ4. Experiment after re-coating according to Example ξ

CO + CO2 CO + CO 2 Koksmengecoke C2H4 C 2 H 4 0,020.02 0,040.04 0,060.06 0,380.38 0,110.11 0,160.16 0,040.04 0,040.04

Claims (4)

1. Verfahren zur Absenkung von Koksablagerungen bei thermischen Prozessen im Temperaturbereich von 450 bis 11000C, bei denen durch Rohrsysteme C- und H-haltige organische Verbindungen, vorzugsweise Kohlenwasserstoffe, geleitet, gewandelt, aufgeheizt und/oder gekühlt werden, wobei die zu schützende Oberfläche der Rohre dauerhaft mit siliciumhaltigen Verbindungen überzogen wird, gekennzeichnet dadurch, daß die Oberfläche der Rohrsysteme mit einer oder mehreren siliciumhaltigen Verbindungen bedeckt, anschließend 1 bis60Stunden bei Wandtemperaturen von 500 bis 1100°C mit strömender Luft und nach erfolgtem Gasaustausch 1 bis 50 Stunden mit sauerstofffreien und/oder-armen stickstoffhaltigen Gasen bei 500 bis 11000C und Strömungsgeschwindigkeiten von 5 bis 80 m/s reaktiv kontaktiert wird.1. A method for lowering coke deposits in thermal processes in the temperature range of 450 to 1100 0 C, where by piping C- and H-containing organic compounds, preferably hydrocarbons, passed, converted, heated and / or cooled, wherein the protected Surface of the tubes is coated permanently with silicon-containing compounds, characterized in that the surface of the pipe systems covered with one or more silicon-containing compounds, then 1 to 60 hours at wall temperatures of 500 to 1100 ° C with flowing air and after gas exchange 1 to 50 hours with oxygen-free and / or poor nitrogen-containing gases at 500 to 1100 0 C and flow rates of 5 to 80 m / s is contacted by reactive. 2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß bei Wandtemperaturen von 800 bis 11000C mitströmender Luft und danach 4 bis 30 Stunden mit stickstoffhaltigen Gasen bei Strömungsgeschwindigkeiten von 10 bis 25m/s und 800 bis 11000C die mit siliciumhaltigen Verbindungen bedeckte Rohrwandoberfläche des Reaktionssystems behandelt wird.2. The method according to claim 1, characterized in that at wall temperatures of 800 to 1100 0 C mitströmender air and then 4 to 30 hours with nitrogen-containing gases at flow rates of 10 to 25m / s and 800 to 1100 0 C with silicon-containing compounds covered pipe wall surface the reaction system is treated. 3. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß bei Wandtemperaturen von 500 bit-800°C mit strömender Luft und danach 4 bis 30 Stunden mit stickstoffhaltigen Gasen bei Strömungsgeschwindigkeiten von 5 bis 25m/s und 500 bis 8000C die mit siliciumhaltigen Verbindungen bedeckte Rohrwandoberfläche des Kühlsystems behandelt wird.3. The method according to claim 1, characterized in that at wall temperatures of 500 bit-800 ° C with flowing air and then 4 to 30 hours with nitrogen-containing gases at flow rates of 5 to 25m / s and 500 to 800 0 C with silicon-containing compounds covered pipe wall surface of the cooling system is treated. 4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß als stickstoffhaltiges Gas Ammoniak verwendet wird.4. The method according to claim 1 to 3, characterized in that ammonia is used as the nitrogen-containing gas.
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