DE1049851B

DE1049851B - Verfahren zur Herstellung gasförmiger Kohlenwasserstoffe

Info

Publication number: DE1049851B
Application number: DENDAT1049851D
Authority: DE
Inventors: Essen Dr. Heinrich Merkel
Original assignee: Heinrich Koppers Gesellschaft mit beschränkter Haftung, Essen
Publication date: 1959-02-03

Description

Verfahren zur Herstellung gasförmiger Kohlenwasserstoffe

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstel-

lung wertvoller gasförmiger Kohlemvasserstoffe von

niedrigem Nfolekulargewicht. insbesondere olefinischer

Kohlenwasserstoffe. wie Äthylen. Propylen oder

Butylen, aus flüssigen Kohlenwasserstoffen, insbeson-

dere hochsiedenden Erdölfraktionen, wobei das Aus-

gailgsgut durch Inherührunghringen mit einem heißen

dampf- oder gasförmigen Wärmeträger thermisch

umgewandelt wird.

ach eitlem Vorschlag. der jedoch nicht zum Stand

der Technik gehört. kann man dieses Verfahren in

besonders vorteilhafter Weise so ausführen, daß das

Ausgangsgut und der heiße Wärmeträger unter hoher

Strömungsgeschwindigkeit des letzteren miteinander

gemischt und das Gemisch in einen gegenüber der

düsenartigen Eintrittsöffnung des Gemisches derart

erweiterten Reaktionsraum eingeleitet wird> daß die

Reaktion im Gleichstrom von Wärmeträger und Aus-

gangsgut ohne Berührung mit festen Grenzflächen

vor <ich `elft.

Dieses Verfahren arbeitet besonders vorteilhaft.

wenn die Strömungsgeschwindigkeit des heißen

Wärmeträgers im Mischkanal während des Zuführens

des ztt spaltenden Ausgailgsgtttes auf etwa 100 m/sec

oder darüber gehalten wird und die Temperatur des

\\;irmcträgers heim IEintritt in die 'Mischeinrichtung

1100-C oder mehr beträgt. Die Vermischung des

\\-:irnletrügers mit dem Hlüssi#ge ngen Ausgangsgut erfolgt

dabei etwa in der Weis- daß der unter hoher Ge-

schwindigl;eit strömende Wärmeträger das flüssige

Gut aus einer oller mehr Zulaufleitungen durch Injek-

tionswirkung herausreißt und dabei zerstäubt. Die

Zuführung des flüssigen Gutes kann aller auch so er-

folgen. dah dm flüssige Gut in den heißen Wärme-

träger hinei;lgesl>ritzt wir(l.

Das vorstellend Inschriehene \-erfahren ist beson-

ders iiii- die Herstellung eines Gases geeignet, welches

°inc-n hohen Gehalt an gasförmigen ungesättigten

I@@tlllenwa@ser.toffell, wie Äthylen. Propylen u. dgL,

hat.

Dem Trägergas fallen dal;ei folgende Aufgaben zu:

Zunächst muh da; "fr<igergas als Träger im mecha-

nischen Single für das Ausgangsgut und die Reaktions-

produkte dienen, r(. h. als echtes Transportmittel. Es

kann fenler dazu dienen. die Partialdriicke der ein-

zelilen Reaktionskompon.cuteit sowie die Verweil-

7.eitcil ill lte.@imnttcn Temperaturzonen zu regeln.

Schliehlich giert der Wärmeträger al. Spender der

für die eil(lotllcrnien %aktiottelt verbrauchten Energie

und :endlich ;euch ah-, Mittel zur Zerstäuhung und

(-(onntgenisierung des flüssigen Attsg:tllgsgtttes.

Es wurde nun festgestellt, daß die bei (lern vor-

stellend lle:chriellencn Verfahren, wenn auch nur in

verh:iltnism;il.lig -,eringenl Ausmaß, erfolgende Bil-

dung von unverdampfbaren Kohlenwasserstoffen bzw.

elementarem Kohlenstoff noch weiter zurückgedrängt

werden kann. wenn man (las Verfahren in der Weise

ausgestaltet. dala das Ausgangsgut in einem geson-

derten. in die Strömungshahn des Wärmeträgers ein-

mündenden Raum zunächst vollständig zerstäubt

wird, ehe es mit @lel- Hauptmenge des Wärmeträgers

in Berühnwg kommt,

Es hat sich nämlich gezei#@t. dala zur Herstelltulg

olehnischer Spaltstücke mit ? bis 4 KuhlensM-

atomen je Molekül vergleichsweise holte Spaltimpulse

erforderlich sind. d. h., die Moleküle müssen in ent-

sprechend kurzen Zeiten hohen Temperaturen aus-

gesetzt werden. je ,größer die c5ltröpfchen sind, desto

längere Zeit benötigest die in ihrem Inneren lntiild-

lichen Anteile zur Aufnahme der erforderlichen Slta h-

energie. Aber auch weil:: solchen Tröpfchen -lie .:r_

forderliche Zeit zttr Verfügung gewellt wird. verläuft

der Spaltvorgang unter Umständen nicht wnllständig

in dem gewünschten Sinne. weil die Temperatur-

Zeit-Funktion der Spaltintell@ität nl<iglicherwc#ise

außerhalb des optimalen I,erciclle# liegt. Durch ;!elf

verzögerten Wärmeübergang werden die tiefer liegen-

den Zonen der ghtercu Tri>licher solchen 1-eng>e-

raturen ausgesetzt, die die erkol:ungsvorg@inge @le-

günstigen. so daß die Bthmg Imchkondensnner Pro-

dukte aus (lern in der Tiefe des Tropfens l)etlit(llicileil

Ausgangsgut llevorzu@t t@rfolgt ge@enülkr tler All-

dung von Äthylen ixler sonstigen leichter siecieitcleil

Produkten.

Führt malt das Verfahren in der U@eise aus, daß die

Zerstiittlluill; des Att.g<tilgsgtttes für alle Teile dieses

Gutes beendet ist, ehe die Hauptmenge des Wärme-

trägers mit igeln zerst;il;hten Gut in l@crüllrun@r

kommt. so kann inan auf die \@'eise nicht nur :igle

Bescliletinigullg der honio-cilen Einmischung des zer-

stsittlitell Gute> in den Trägergasstroln erreichen, son-

dern vor alle,? hingen auch gewährleisten. daß die

thermische Spaltenergie dem Gut erst nach der Zer-

stäuhung zugeführt wird. so daß die optimale Ein-

,V 1-1Z1,11111 VO?? @1r;@ltimln;lsen 7t11 1>Ut'i.>rcu-tetl Bildung

voll C.,-C@-I~ohlctil@-;ts@erstoften für praktisch alle Öl-

teilchen erreicht t\ird. Pie l:itttllischtttif cles zer-

stätihten Aus@@angsgutes iit <lcn Ti-"ger#,:isstroin kann

im @lcicll#trr@nt Bieler Oucr@tronl erf<>l,@en. Die Zer-

stäultun des .-',t::<@an;>@,ttes itl den gesonderten

Rai:an 1<,:nn stui @rrschie<letlc Weise durchgeführt

wei-dt@ti. I-@ ist iniMich, da, rlüs:i@re Gilt unter hohem

Druck durch iciii.- Dfsen zu sllrit-rcn. wodurch eine

@@cit@cltctidr @er@t:iul>un@ eintritt. I.s ist aber auch

iilö"licli. rlic @cr>t:iulruitg mittels eine. @asf<irmigen

11er:ittnls @-@irzu;ich tn,n. @-r:>rzu@#s@@-ci.c mittels eines

7"eilatrcaiic# des Trü@@cr@ra@e>.

In der --@1>l,il@lrng ist ein _Aus#chnirt aus einer

Einric'tt;::lg 7;:r ? >urchfüllr ung des erflldungsgemäßen

\'erfahrci?@ dar@c-tel:t. und zwar der Teil der Ein-

richtung. der die @erstäuhung des .Ausgangsgutes und

die Eintnischung in den heißen Trägergasstrom be-

trifft.

Der Real<tionsraun? 1 endet nach oben in einem

konischcii hopfsnick 2. welches seinerseits in eine

Zerst:iuliungslcammcr 3 au#liitift. Durch die Leitung 4

wird d;ls zti spaltende Ausgangsgut. beispielsweise

eine hochsiecleilde Erddlfraktion. unter mäßigem

Druck zugeführt. Durch Leitung 5 strömt ein Teil-

strom de> Trägergases, jedoch mit einer nur mäßig

erhöhten 7'enil>erattir von i>eispielsiveise nicht über

150e C. in die nach Art einer Lavaldüse ausgebildete

'.Mischeinrichtung 6, in welcher der Wärnieträger-

strom das flüssige Ausgangsgut aus der Zuleitung 4

herausreißt und mit großer CTescllwiiidigi;cit in den

Zerstäubungsraum 3 transportiert, wo die totale Zer-

stäuhung des Ausgangsgutes abläuft. .Ani unteren

Ende des Zcrst:iulrungsraumes 3 ist die Hauptleitung 7

für den hocherhitzten irtneträ`-er <tn`@e#chlo@_<en.

die i11 eine Ringleitung 8 citilliiiiitlct. All> der UMg-

leittttlg 8 kat111 der \\"<irinetr:iger durch nach tiiltetl

ger-ichtetc `chlitzu 9 in d(-ii Zcrst:iulttitig>r:ititit 3 aus-

treten. l):;lei ti:i<let dii= \-crniischuilg ztt i#,chüii deni

\?i'ärmetr:i;#er und denl zer>t:iu'rtcil .\t;sgattg@gut >UM

unter Bildung der ern-ünschtcn #Spaltpn>dukte.

Pci@j>icl

Es wurde ein nallhthenl>r:sische@ R@>ltöl clur Slratung

unterworfen. 11;,s :\u@galig,@@ut blatte frA@gendc Ele-

mentaranah -c:

C . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . R-1.`@ <@c@@ icht>lrmzcnt

O . .. .. . . . . .. . . . . . . . . . . 0.76 rewichtsprnzent

?. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0,23 c tc@@-ichtsjirozent

S . .. .. .. .. . . .. .. .. . . . . 2.50 Gewichtslirozeilt

H . .. . . . . . . .. . . . . . . . . . . 11.64 Gewichtsprozent

Coilradson-'Fest ........ i.0°:(,

d@o . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . O#932

Das .Ausgangsgut wurde bei 560., C gespalten. Die

Verweilzeit ini Spaltraum betrug 0.1 > Sekunden. Zurn

Vergleich m@urde einmal gemäß der Erfindung das 01

zunächst zerstä uht. ehe es niit dein \\':irmeträger

(Wasserdampf) in I->crührultg kani (Reihe _\# und

zum anderen in den \\"ärmeträ;,;er hinein zerstiitibt

(Reibe B). Es ergaben sich folgende \-ergleichsiverte:

Reihe A Reihe B

C H4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9,5 Volu.mprozent 11,3 Volurnprozent

C, H4 . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . .. . 35,0 Volumprozent 28.2 Volumprozent

C, H6 . . . .. . . .. . . .. .. . . .. .. .. .. . 1,8 Volumprozent 1.9 \-olutliprozeilt

C3 H6 . . . .. .. .. . . . . . . .. .. . . .. .. . 11,1 Volumprozent 9.6 \'olumprozent

C3 HH . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1,3 Volumprozent 1.5 Volumprozent

C9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1,0 Volumprozent 0.9 Volutnprozent

Co ., ....... . . . . . . ....... . ...... 1,0 Volumprozent 1.0 Volumprozent

02 ... .. .. ..................... 0,4 Volumprozent 0.2 Voluniprozent

CO ........................... 0,9Volumprozent 1,1 \%olumprozent

H., . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36,4 Voltunprozent .12,3 \'olurnprozent

1,6 Volumprozent 2.0 Volumprozent

kg C, H4/kg.öl.................. 0,245 0.191

\m3 Spaltgas/kg C51 . . . . . . . . . . . . 560 542

Claims

PATENTANSPRÜCHE. 1. Verfahren zur Herstellung gasförmiger KohIemvasserstoffe von niedrigem MolekulargeWicht. insbesondere olefinischer Kohlenwasserstofte. wie Äthylen. Propylen oder Butvlen, aus flüssigen Kohlen@vasserstoffen. insbesondere hochsiec'enden Erdölfraktionen. durch thermische Umwandlung bei Inherührungbringen mit einem lleif'°n dampf- oder gasförmigen Wärmeträger, wob °_i <las -Ausgangsgut und der heiße Wärmeträg--r unter hoher Strömungsgeschwindigkeit des letzteren gemischt und das Gemisch in einen gegenüber der düsenartigen Gemischeintrittsöffnung derart erweiterten Reaktionsraum ein- geleitet wird, daß die Reaktion irn Gleichstrom von Wärmeträger und Ausgangsgut ohne Berührung fester Grenzflächen vor sich gebt. dadurch gekennzeichnet. daß das Ausgangsgut in einem gesonderten. in die Strömungshahn des Wärmeträgers einmündenden Raum zunächst vollständig zerstäubt wird, elir es mit der Hauptmenge des Wärmeträgers in Berühren- kommt.
2. Verfahren nach -Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet. daß die Vermischung des zerstäubten Ausgangsgutes mit dem Wärmeträger im Gleichstrom oder Querstrom erfolgt. 3. \-erfahren nach Anspruch 1 und ?, dadurch gekennzeichnet, daß für die Zerstäuburig des Ausgangsgutes ein Teilstrom des dem Verfahren zt;-zuführenden Wärmeträgers verwendet wird.