DE1010683B

DE1010683B - Verfahren zur thermischen Spaltung von Kohlenwasserstoffen

Info

Publication number: DE1010683B
Application number: DEO3933A
Authority: DE
Inventors: Dr Hubert Schmitt
Original assignee: Dr C Otto and Co GmbH
Current assignee: Dr C Otto and Co GmbH
Priority date: 1954-11-08
Filing date: 1954-11-08
Publication date: 1957-06-19

Description

Verfahren zur thermischen Spaltung von Kohlenwasserstoffenn Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum thermischen. Spalten von. Kohlenwasserstoffenn. Die Spaltung der flüssigen. oder gasförmigen Stoffe soll im Wärmeaustausch mit erhitzten kleinstöckigen Körpern aus keramischen Material erfolge. Zur kontinuierlichen Durchführung eines solchen Verfahrens zieht man die keramischen Körper ständig aus dem Reaktionsraum unten ab und gibt sie nach der Erhitzung wieder oben, zu. Die Vorrichtung zum Erhitzen, der Wärmeaustauschkörper, im folgenden: kurz Erhitzer genannt, wird dabei über der Spaltvorrichtung (Reaktor) angeordnet, so, daß der Strom der Wärmeaustauschkörper kontinuierlich durch beide Gefäße absinken kann.
Da die Wärmeausta,uschkörper bei der Spaltung Wärme abgeben., ist es erforderlich, sie danach wieder aufzuheizen. Dies erfolgt durch mehrere:, am Erhitzergefäß angeordnete Brenner. Bisher hatte man zum Betriebe . dieser Brenner heiße Verbrennungsgase benutzt, die in. besonderen Gaserzeugungsanlagen hergestellt wurden.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe- zugrunde, derartige thermische Spaltverfahren für Kohlenwasserstoffe wirtschaftlicher zu betreiben, als es bisher der Fall war. Insbesondere wird angestrebt ein Verzicht auf zusätzliche Gaserzeugungsanlagen zur Beschaffung des zum Erhitzen dar Wärrnea,ustauschkörper benötigten Gases. Sie findet hauptsächlich Anwendung bei der thermischen. Spaltung nachfolgender Stoffe bzw. Stoffgemische: Flüssiggase, Leichtbenzin., Raffineriegase, Gase aus Verkokung bzw. Schwelung von Steinkohlen und Braunkohlen, Torf und Ölschiefer, ferner Teere, Rückstandsöle aller Art, Rohöle mineralischer Herkunft, Teerfraktionen, Heizöle und Vorlauf und Rückstände, die beispielsweise bei der Bezolgewinnung anfallen.
Bekanntlich bildet sich bei Spaltverfahren auf den Wärrneaustauschkörpern während der Spaltung vielfach eine- kohlenstoffhaltige Schicht, genannt Ölkoks. Das Auftreten dieses Ölkokses ist an sich nicht neu. So wird z. B. in der Patentliteratur über katalytische Spaltverfahren erwähnt, daß dieser Ölkoks die Wirkung des katalytischen Prozesses ungünstig bee@influßt, und der Vorschlag gemacht, ihn durch Verbrennen, zu beseitigen. Im Gegensatz dazu betrachtet die vorliegende Erfindung den Ölkoks nicht als lästige Nebenerscheinung, sondern sie versucht, aus seinem Vorhandensein. Vorteile zu ziehen, insbesondere, hinsichtlich eines ökonomischen Betriebes der Kracka,nlage. In diesem Sinne lehrt die Erfindung, bei einem Verfahren zur thermischen Spaltung von Kohlenwasserstoffenn im Wärmeaustausch mit kleinstöckigen keramischen Körpern den. zu spaltenden Stoffe, vor dem Einführen in das Reiaktionsgefäß besondere Substanzen zur Erzeugung einer ausreichenden Ölkoksabdagerung auf den kleinstöckigen. Körpern zuzuführen, durch deren Abbrand nach der Spaltung die Wiedererhitzung der keramischen Körper möglich ist. Dies kann. z. B. in der Weise geschehen, daß den zu spaltenden Stoffen vor dem Einführen in das Reaktionsgefäß kohlehaltige, Stoffe in Form von Aerosolen zugegeben werden. Derartige kohlenstoffhaltige Substanzen können. z. B. Braunkohle, Torf oder Steinkohle sein. Zur Erhöhung der Ölkoksablagerung können außer den zu spaltenden Stoffen Öle in das Reaktionsgefäß eingeführt werden,, z: B. Rückstandsöle der Erdöldestillation. Zweckmäßigerweise führt man diese Öle unterhalb der zu spaltenden Stoffe in das Reaktionsgefäß ein.
Die Verbrennung und Regenerierung vollzieht sich besonders intensiv, wenn der kontinuierlich durch das zum Erhitzen dienende -Gefäß und das darunterliegende Reaktionsgefäß absinkende Strom der Wärmeaustauschkörper beim Einführen. in jenes in mehrere Teilströme aufgeteilt wird. Zu diesem Zweck kann man über dem Regenera.tar mehrere Schleusen anordnen, welche die Wärmeaustauschkörper durchlaufen. Jede Schleuse ist dabei mit einer oder mehreren Düsen zum Einführen. des für die Verbrennung notwendigen Sauerstoffträgers ausgerüstet.
Für eine Reihe von Spaltungsvorgängen empfiehlt es -sich, die eingedüsten Stoffe im Gegenstrom zu den Wärmeaustauschkörpern zu führen, wohingegen, bei Spaltung anderer Stoffe das Gleichstromverfahren vorteilhafter ist. Das Abziehen der Spaltprodukte im Gleichstrom zu den Wärmeaustauschlcörpern hat dabei den Vorteil, daß die Gase unmittelbar nach der Spaltung in einen Temperaturbereich gelangen, der niedriger, zumindest aber nicht höher ist als die Spalttemperatur. Dadurch wird die sogenannte Nachspaltung der Gase verhindert, die vielfach dann, eintritt, wenn die Gase im Gegenstrom zu den Wärmeaustauschkörpern geleitet werden und auf diese Weise in einen über der Spalttemperatur liegenden. Temperaturbereich kommen.
Man ordnet die Düsen zum Einführen der verschiedenen Medien zweckmäßigerweise kranzartig am Reaktionsgefäß an. In diesem Zusammenhang ist es vorteilhaft, den Düsenkranz für die zu. spaltendem. Stoffe oberhalb, des Düsenkranzes für die eine Bildung des Ölkokses fördernden. Stoffe anzuordnen:. Zweckmäßigerweise werden mehrere Düsenkränze vorgesehen., um dadurch besser den Spalteffekt hinsichtlich der anfallenden. Produkte zu steuern, d. h. die V erweilzeit zu beeinflussen. Ein Kranz von Düsen ist auch für Dampfeinführung vorgesehen. Eine bestimmte eingeführte Dampfmenge soll bei der Herstellung von ungesättigten Kohlenwasserstoffverbindungen dieRußbildung vermindern.
Eine das vorliegende Verfahren begünstigende Maßnahme besteht darin, die zu spaltenden Stoffe vor dem Eindüsen auf eine Temperatur von etwa 350° vorzuwärmen. Zur Regulierung der Verweilzeit der eingedüstem Medien werden. am Reaktionsgefäß mehrere Abzugsmöglichkeiten, für die Spaltprodukte in verschiedener Höhe angeordnet.
Das vorliegende Verfahren. läßt sich in. wirtschaftlicher Hinsicht noch weiter dadurch vervollkommen, daß der zur Verbrennung des Ölkokses zugeführte Sauerstoff zu dem vorhandenen Brennstoff in einem solchen Verhältnis steht, daß das Abgas als Heizgas verwendet werden: kann.
Bei der Durchführung des Verfahrens ergibt sieh die Möglichkeit, den flüssigem Rückstand der auf 3500 erhitzten Einsatzmedien einem zweiten Reaktor zur Spaltung zuzuführen oder ihn in dem ersten Reaktionsraum oberhalb bzw. unterhalb der eingedüsten. Ausgangsstoffe oder beides gleichzeitig einzudüsen. Man kann weiter das nach Abtrennung der gewünschten Spaltprodukte verbleibende Restgas nochnials zur Spaltung in das Reaktionsgefäß schicken. Es besteht auch die Möglichkeit, das in der Vorlage oder hinter dem Reaktor anfallende Kondensat insgesamt oder nach Abtrennung eventuell erwünschter Stoffe einer nochmaligen. Spaltung zu unterziehen adeT es dem Regenerator zur Unterfeuerung zuzugeben.
Als vorteilhaft hat sich erwiesen, in das Reaktionsgefäß hoch überhitzten Dampf oberhalb oder unterhalb des Einspritzringes für die zu spaltenden Stoffe oder gemischt mit diesen einzuführen.
Ein Arbeitsschema des neuen. Verfahrens ist in der Zeichnung dargestellt. Die Wärmeaustauschkörper werden bei 1 in die aus Erhitzer 2 und Reaktionsgefäß 3 bestehende Anlage eingefüllt, sinken. darin stetig nach unten, werden bei 4 entnommen, durch eine Transportanlage 5 zu einem Aufzug 6 gebracht und mit diesem zur Aufgabestelle 1 gefördert. Das Einfüllen in. das Erhitzergefäß 2 erfolgt durch mehrere Schleusen 7, von denen jede mit einer Düse 12 für die Verbrennungsluft ausgerüstet ist. Die zu spaltenden Stoffe werden. bei 8, die eine ölkoksbildung hervorrufenden. bei 9 in. das Reaktionsgefäß eingeführt. Die Düsen sind kranzartig angeordnet. Zur Regulierung der Ver weilzeit sind mehrere Entnahmestellen 10 für die Spaltprodukte angeordnet. Die Zugabe kohlehaltiger Stoffe zu den zu spaltenden kann, bei 11 erfolgen. Mit 13 ist eine weitere Düse für die Dampfeinführung bezeichnet.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur thermischen Spaltung von Kohlenwasserstoffeh, im Wärmeaustausch mit kleinstückigen keramischem. Körpern, dadurch gekennzeichnet, daß den; zu spaltenden Stoffen vor dem Einführen in das Reaktionsgefäß besondere Substanzen zur Erzeugung einer ausreichenden Ölkoksablagerung auf den kleins.tückigen Körpern zugeführt werden" durch deren Abb-rand nach der Spaltung die Wiedererhitzung der keramischen Körper möglich ist.
2. Verfahren, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß den zu spaltenden Stoffen vor dem Einführen in das Reaktionsgefäß kohlehaltige Stoffe in Form von Aerosolen zugegeben werden.
3. Verfahren. nach Anspruch 1, dadurch gelcenn.-zeichnet, daß außer den zu spaltenden Stoffen Öle in das Reaktionsgefäß eingeführt werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der kontinuierlich durch das zum Abbrennen des Ölkokses dienende Gefäß und das darunterliegende Reaktionsgefäß absinkende Strom der Wärmeaustauschkörper beim Einführen in j en-es in mehrere Teilströme aufgeteilt wird.
5. Verfahren, nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Öle zur Begünstigung der Ölkoksablagerung unterhalb der zu spaltenden Stoffe in das Reaktionsgefäß eingeführt werden 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die eingedüsten Stoffe im Gleichstrom zu den Wärmeaustauschkörpern. innerhalb des Reaktionsgefäßes. geführt werden. 7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stoffe durch mehrere kranzartig am Reaktionsgefäß angeordnete Düsen in dieses eingeführt werden. B. Verfahren nach Anspruch. 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zu spaltenden. Stoffe vor denn Eindüsen auf eine Temperatur von etwa 350° vorgewärmt werden. 9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zur Erhitzung der Wärmeaustauschkörper dienende Sauerstoff zu dem vorhandenen Brennstoff in einem solchen Verhältnis steht, daß das Abgas als Heizgas verwendet werden kann. 10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß man den flüssigen Rückstand der auf 350° erhitzten Einsatzmedien. zur Spaltung einem zweiten Reaktor oder dem ersten. oberhalb oder unterhalb der Ausgangsstoffe oder beides gleichzeitig zuführt. 11. Verfahren. nach Anspruch. 1, dadurch gekennzeichnet, daß man nach Abtrennung der gewünschten Stoffe aus den Spaltproadukten das Restgas zur nochmaligen Spaltung wieder in den Reaktor schickt. 12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das in der Vorlage hinter dem Reaktor anfallende Kondensat insgesamt oder nach Abtrennung eventuell erwünschter Stoffe einer nochmaligen Spaltung unterzieht. 13. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daB man. hochüberhitzten Dampf allein oberhalb oder unterhalb des Einspritzringes für die zu spaltenden Stoffe oder gemischt mit diesen. in das Reaktionsgefäß einspeist. In Betracht gezogene Druckschriften.: USA.-Patentschriften Nr. 2492998, 2492999, 2 587 669, 2 361571, 2 374151, 2 462 891,, 2 598 058, referiert im Chemischen Zentralblatt, 1953, S. 9690/ 9691.