DE1009615B - Process for the flameless conversion of gaseous or vaporous hydrocarbons to olefins - Google Patents

Process for the flameless conversion of gaseous or vaporous hydrocarbons to olefins

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DE1009615B
DE1009615B DEB36822A DEB0036822A DE1009615B DE 1009615 B DE1009615 B DE 1009615B DE B36822 A DEB36822 A DE B36822A DE B0036822 A DEB0036822 A DE B0036822A DE 1009615 B DE1009615 B DE 1009615B
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Dr Ernst Bartholome
Dr Alfred Helms
Dr Helmut Nonnenmacher
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    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C4/00Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing a larger number of carbon atoms
    • C07C4/02Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing a larger number of carbon atoms by cracking a single hydrocarbon or a mixture of individually defined hydrocarbons or a normally gaseous hydrocarbon fraction
    • C07C4/025Oxidative cracking, autothermal cracking or cracking by partial combustion
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G9/00Thermal non-catalytic cracking, in the absence of hydrogen, of hydrocarbon oils
    • C10G9/28Thermal non-catalytic cracking, in the absence of hydrogen, of hydrocarbon oils with preheated moving solid material
    • C10G9/32Thermal non-catalytic cracking, in the absence of hydrogen, of hydrocarbon oils with preheated moving solid material according to the "fluidised-bed" technique
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    • C10G9/36Thermal non-catalytic cracking, in the absence of hydrogen, of hydrocarbon oils by direct contact with inert preheated fluids, e.g. with molten metals or salts with heated gases or vapours
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Description

DEUTSCHESGERMAN

Es ist bekannt, daß man gas- oder dampfförmige Kohlenwasserstoffe mit mindestens 2 Kohlenstoffatomen im Molekül in der Weise mit Sauerstoff oder sauerstoffhaltig«! Gasen umsetzen kann, daß man die Gase in einer Mischvorrichtung mischt und sie dann in einen Raum mit fest angeordneten inerten Stoffen führt, in dem sie sich unter Erreichung einer Spitzentemperatur umsetzen. Ein anderes Verfahren besteht darin, daß die Gase nach der Mischung in eine mit inertem Feststoff gefüllte Wirbelschichtkamimer eintreten und dort bei konstanter Temperatur reagieren.It is known that gaseous or vaporous hydrocarbons having at least 2 carbon atoms can be used in the molecule in the same way with oxygen or containing oxygen «! Can convert gases that you can Mixes gases in a mixer and then puts them in a room with fixed inert substances leads, in which they are converted to a peak temperature. Another procedure exists in that the gases enter a fluidized bed chamber filled with inert solids after mixing and react there at constant temperature.

Es hat sich gezeigt, daß bei diesen Verfahren nur dadurch eine Flammenbildung an der Mischstelle vermieden werden kann, daß man die Gasbeaufschlagung der festen oder bewegten Massen des Reaktionsraumes verhältnismäßig hoch hält. Bei geringeren Gasgeschwindigkeiten, die den Vorteil haben, daß weniger hohe Druckverluste auftreten, entsteht in der Mischzone leicht eine rußende stationäre Flamme.It has been shown that this is the only way to avoid flame formation at the mixing point in this process can be that the gas application of the fixed or moving masses of the reaction space holds relatively high. At lower gas velocities, the advantage is that less high pressure losses occur in the mixing zone slightly a sooty stationary flame.

Es wurde nun gefunden, daß man die Umsetzung von gasförmigen Kohlenwasserstoffen mit zur vollständigen Verbrennung unzureichenden Mengen Sauerstoff zu Olefinen in weiten Grenzen der Gasbeaufschlagung unter sicherer Vermeidung einer bleibenden Flamme durchführen kann, wenn man vor der Mischung der Gase dem sauerstoffhaltigen Gas Wasserdampf in solcher Menge zuführt, daß eine durch Zündung an der Mischstelle entstehende Flamme aus der Mischvorrichtung hinausgetragen und gelöscht wird.It has now been found that the reaction of gaseous hydrocarbons is complete Combustion of insufficient amounts of oxygen to form olefins within wide limits of the gas application safely avoiding a lingering flame if one is in front of the Mixing the gases to the oxygen-containing gas supplies water vapor in such an amount that one by ignition Flame arising at the mixing point is carried out of the mixing device and extinguished.

Die dem sauerstoffhaltigen Gas zuzusetzenden Wasserdampfmengen lassen sich in Abhängigkeit von der gewählten Gasbelastung in einfacher Weise durch Vorversuche ermitteln. Man bringt das kohlenwasserstoffhaltige Gas und das sauerstoffhaltige Gas in der gegebenen Mischvorrichtung zunächst ohne Wasserdampf zusammen. Zündet man, so bildet sich eine bleibende Flamme. Durch allmählichen Wasserdampfzusatz zum sauerstoffhaltigen Gas läßt sich nun die Wasserdampfmenge bestimmen, die zum Löschen der Flammen erforderlich ist. Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß selbst bei einfachen Mischvorrichtungen, in denen die zu mischenden Gase keinen allzu großen Druckverlust erleiden, innerhalb weiter Grenzen der Gasbeaufschlagung mit verhältnismäßig geringen Mengen an Wasserdampf die Bildung einer bleibenden Flamme mit Sicherheit vermieden wird.The amounts of water vapor to be added to the oxygen-containing gas can be determined as a function of determine the selected gas load in a simple manner by means of preliminary tests. Bring the hydrocarbon-containing one Gas and the oxygen-containing gas in the given mixing device initially without water vapor together. If you ignite, a permanent flame is formed. By gradually adding steam The amount of water vapor required for extinguishing can now be determined for the oxygen-containing gas the flames is required. Surprisingly, it has been shown that even with simple mixing devices, in which the gases to be mixed do not suffer too great a pressure loss, within further Limits of the gas application with relatively small amounts of water vapor the formation of a permanent flame is avoided with certainty.

Man kann auch dem kohlenwasserstoffhaltigen Gas Wasserdampf zumischen. Es wurde beobachtet, daß gelegentliche Vorreaktionen an der Mischstelle erheblich seltener auftreten, wenn das kohlenwasserstoffhaltige Gas beispielsweise 1 bis 6 Volumprozent Wasserdampf enthält. Jedoch trägt der dem kohlenwasserstoffhaltigen Gas zugemischte Wasserdampf praktisch nicht dazu bei, die Bildung einer stationärenIt is also possible to mix water vapor with the hydrocarbon-containing gas. It was observed that Occasional pre-reactions at the mixing point occur considerably less often when the hydrocarbon-containing Gas contains, for example, 1 to 6 percent by volume of water vapor. However, that carries the hydrocarbonaceous Water vapor admixed with the gas practically does not contribute to the formation of a stationary one

Verfahren zur flammenlosen UmsetzungMethod of flameless implementation

von gas- oder dampfförmigen
Kohlenwasserstoffen zu Olefinen
of gaseous or vaporous
Hydrocarbons to olefins

Anmelder:Applicant:

Badische Anilin- & Soda-Fabrik
Aktiengesellschaft, Ludwigshafen/Rhein
Aniline & Soda Factory in Baden
Aktiengesellschaft, Ludwigshafen / Rhein

Dr. Ernst Bartholome, Heidelberg,
Dr. Alfred Helms und Dr. Helmut Nonnenmacher,
Dr. Ernst Bartholome, Heidelberg,
Dr. Alfred Helms and Dr. Helmut Nonnenmacher,

Ludwigshafen/Rhein,
sind als Erfinder genannt worden
Ludwigshafen / Rhine,
have been named as inventors

Flamme beim Auftreten einer Vorzündung zu verhindern,. Daher muß man den Wasserdampf bevorzugt dem sauerstoffhaltigen Gas zuführen.To prevent flame in the event of pre-ignition. Therefore, preference must be given to water vapor add to the oxygen-containing gas.

Man arbeitet unter den für die Spaltung von Kohlenwasserstoffen durch, partielle Verbrennung mit Sauerstoff bekannten Bedingungen, z. B. bei Temperaturen von 600 bis 1000°, bei gewöhnlichem, erhöhtem oder auch erniedrigtem Druck. Als inerte Feststoffe eignen sich insbesondere künstliche oder natürliche hitzebeständige Silikate. Vornehmlich wird man solche Substanzen als Wirbelgut wählen, deren Abrieb möglichst gering ist.One works among those for the splitting of hydrocarbons by partial combustion with oxygen known conditions, e.g. B. at temperatures from 600 to 1000 °, at normal, increased or also reduced pressure. Suitable as inert solids in particular artificial or natural heat-resistant silicates. Primarily one becomes one Select substances as fluidized material whose abrasion is as low as possible.

ο · · 1ο · 1

Beispielexample

In einer Wirbelschichtkammer von einer lichten Weite von 90 cm und einer Wirbel Schichthöhe von etwa 60 cm werden stündlich 120 Nm3 Propan mit 51 Nm3 Sauerstoff an in wirbelnde-r Bewegung befindlichem feinkörnigem Silimannit bei einer Reaktionstemperatur von etwa 795° und gewöhnlichem Druck zu einem ä thy !erweichen Spaltgas umgesetzt. Die Gase werden getrennt auf 600° vorgeheizt und in.In a fluidized bed chamber with a clear width of 90 cm and a fluidized bed height of about 60 cm, every hour 120 Nm 3 propane with 51 Nm 3 oxygen in whirling-r moving fine-grained silimannite at a reaction temperature of about 795 ° and normal pressure to one a thy! soften cracked gas implemented. The gases are preheated separately to 600 ° and in.

einer aus zwei konzentrischen Rohren, bestehenden Vorrichtung gemischt., wobei das innere, kürzere Rohr der Sauerstoffzuführung dient, während, das Propan durch den von den beiden Rohren gebildeten Ringraum zuströmt.a device consisting of two concentric tubes, the inner, shorter tube the oxygen supply is used, while the propane through the annular space formed by the two tubes flows in.

Wird Sauerstoff dhne Wasserdampfzusatz verwendet, so beobachtet man, daß gelegentliche Vorzündungen zu einer festhaftenden Flamme in der Mischvorrichtung führen. Duirch Vorversuche stellt man fest, daß gelegentliche Vorreaktionen in derIf oxygen is used without the addition of water vapor, it is observed that occasional preignitions lead to a sticking flame in the mixing device. Duirch makes preliminary tests one finds that occasional preliminary reactions in the

709 547/416709 547/416

Claims (15)

3 43 4 Mischapparatur dann aus dieser herausgetragen wer- Patentansprüche:
den, wenn dem Sauerstoff mindestens die gleiche
Mixing apparatus can then be carried out from this.
den when the oxygen is at least the same
Wasserdampfmenge, als Nm3 gerechnet, zugesetzt wird. 1. Verfahren zur flammenlosen Umsetzung vonAmount of steam, calculated as Nm 3 , is added. 1. Method for the flameless implementation of Unter diesen Bedingungen ist es möglich, betriebs- gas- oder dampfförmigen Kohlenwasserstoffen mitUnder these conditions it is possible to use gaseous or vaporous hydrocarbons sicher ohne Bildung einer stationären Flamme in der 5 mindestens 2 Kohlenstoffatomen im Molekül mitsafe without forming a stationary flame in the 5 having at least 2 carbon atoms in the molecule Mischvorrichtung zu arbeiten. In der Mischvorrich- zur vollständigen Verbrennung unzureichendenMixing device to work. Insufficient in the mixing device for complete combustion tung erleidet das im Ringraum zuströmende Propan Mengen Sauerstoff bei hohen Temperaturen vontion, the propane flowing into the annulus suffers amounts of oxygen at high temperatures of einen Druckverlust von weniger als einem halben etwa 600 bis 1000° zur Gewinnung gasförmigera pressure loss of less than half about 600 to 1000 ° for the extraction of gaseous Meter Wassersäule, das im inneren Rohr strömende Olefine, wobei die Gase vor dem Eintritt in denMeters of water, the olefins flowing in the inner tube, with the gases entering the Gemisch von Sauerstoff und Wasserdampf einen io Reaktionsofen gemischt werden, dadurch gekenn-Mixture of oxygen and water vapor can be mixed in a reaction furnace, thereby identifying Druckverlust von weniger als einem Meter Wasser- zeichnet, daß man vor der Mischung der Gase demPressure loss of less than one meter of water shows that before the gases mix säule. Sauerstoff enthaltenden Gas Wasserdampf inpillar. Oxygen-containing gas water vapor in Man erhält stündlich 285 Nm3 Spaltgas mit folgen- solcher Menge zuführt, daß eine durch ZündungAn hourly 285 Nm 3 of cracked gas is obtained in the following amount that one is supplied by ignition der Zusammensetzung in Volumprozent: an deir Mischstelle auftretende Flamme aus derthe composition in percent by volume: at the mixing point occurring flame from the 15 Mischvorrichtung hinausgetragen wird, und die15 mixing device is carried out, and the Kohlendioxyd l,b Gase in einer wirbelschicht von körnigen Fest-Carbon dioxide l, b gases in a fluidized bed of granular solid Athylen 23,0 stoffen umsetzt.Ethylene converts 23.0 substances. Propylen 7,6 2_ Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn-Propylene 7.6 2 _ The method according to claim 1, characterized in Kohlenmonoxyd 17,4 zeichnet, daß auch den KohlenwasserstoffenCarbon monoxide 17.4 distinguishes that also the hydrocarbons Wasserstoff 19,1 2o Wassmiamp£ zugesetzt wird.Hydrogen 19.1 20 Wassmiamp £ is added. Methan und Homologe 30,0 3 Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekenn-Methane and homologues 30.0 3 Method according to claim 2 , characterized in that Mickstott U>1 zeichnet, daß das Sauerstoff enthaltende Gas, inMickstott U> 1 records that the oxygen-containing gas in baiuearstott U,A Volumprozenten gerechnet, mehr Wasserdampf ent-baiuearstott U, A calculated by volume, more water vapor Der Anteil der Methanhomologen ist dabei gering. hält als das Kohlenwasserstoffe enthaltende Gas.The proportion of methane homologues is low. holds as the gas containing hydrocarbons. © 709 547/418 5.57© 709 547/418 5.57
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