DE1113059B

DE1113059B - Method and device for splitting hydrocarbons with water vapor

Info

Publication number: DE1113059B
Application number: DE1960P0026129
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Dr Techn Karl Pilz
Original assignee: KARL PILZ DIPL ING DR TECHN
Current assignee: KARL PILZ DIPL ING DR TECHN
Priority date: 1960-11-28
Filing date: 1960-11-28
Publication date: 1961-08-24

Description

Unter Spaltung von Kohlenwasserstoffen versteht man die Zerlegung gasförmiger oder flüssiger Kohlenwasserstoffe in Bestandteile verschiedener chemischer Beschaffenheit unter thermischer oder katalytischer Einwirkung.The splitting of hydrocarbons means the decomposition of gaseous or liquid hydrocarbons in components of different chemical nature under thermal or catalytic Impact.

Es ist bekannt, Kohlenwasserstoffe dadurch zu spalten, daß sie durch vorher hocherhitzte feuerfeste Massen und die dabei gebildeten Spaltprodukte durch katalytisch wirksame Massen geleitet werden. Es ist ferner bekannt, zusammen mit den Kohlenwasserstoffen Wasserdampf durch derart hocherhitzte Massen zu leiten, wobei unter diesen Bestandteilen chemische Reaktionen eintreten, die zu den gewünschten Endprodukten führen.It is known that hydrocarbons can be split by previously heated refractories Masses and the resulting cleavage products are passed through catalytically active masses. It is also known, together with the hydrocarbons, water vapor by such highly heated masses to conduct, with chemical reactions occurring among these constituents leading to the desired end products to lead.

Es ist weiter ein Verfahren bekannt, wonach in einem Raum zwischen Spaltraum und Außenmantel Verbrennungsluft eingeführt wird und durch an sich bekannte poröse Spaltraumwände in diesen Raum eintretendes Spaltgas mittels auf der Wandoberfläche aufgebrachte Verbrennungskatalysatoren zur Entzündung gebracht wird, was zu einer teilweisen Deckung des Wärmebedarfes beitragen soll.A method is also known, according to which in a space between the gap space and the outer jacket Combustion air is introduced and through known porous gap walls in this space Incoming cracked gas by means of combustion catalysts applied to the wall surface for ignition is brought, which should contribute to a partial coverage of the heat demand.

Gemäß vorliegender Erfindung werden Kohlenwasserstoffe dadurch gespalten, daß sie in einen Krackraum gebracht werden, der durch dicht aneinandergereihte, drehbare Strahlungsrollen gebildet wird. Hierbei werden flüssige Kohlenwasserstoffe direkt auf die aus feuerfesten Materialien bestehenden Strahlungsrollen aufgespritzt. Zusammen mit den Kohlenwasserstoffen wird Wasserdampf miteingebracht. Die jenseits der Strahlungsrollen dem Krackraum gegenüberliegenden Räume sind Feuerräume, welche von den Strahlungsrollen und den Ofenumfassungswänden gebildet werden. In diesen wird durch Luftzusatz das zwischen den dicht nebeneinanderliegenden Strahlungsrollen aus dem Krackraum austretende Spaltgas verbrannt, welches nur ein Teil des im Krackraum gebildeten Spaltgases ist. Ebenso verbrennen in diesen Feuerräumen Rückstände fester und flüssiger Natur, welche beim Spaltprozeß auf den Strahlungsrollen abgelagert werden und die nach einer halben Umdrehung der Strahlungsrollen aus dem Krackraum in die Feuerräume gelangt sind. Zusätzlich kann in den Feuerräumen Gas oder Öl durch an den Stirnseiten eingebaute Brenner verbrannt werden. Die derart in den Feuerräumen verbrannten Stoffe liefern Wärme, welche zur Erhitzung der Strahlungsrollen dient, welche diese wieder in den Krackraum befördern, wodurch der Spaltprozeß aufrechterhalten wird.According to the present invention, hydrocarbons are split by the fact that they are in a Cracking space are brought, which is formed by tightly lined up, rotatable radiation rollers will. Here, liquid hydrocarbons are directly applied to those made of refractory materials Radiation rollers sprayed on. Water vapor is introduced along with the hydrocarbons. The rooms opposite the cracking room on the other side of the radiation rollers are fire rooms, which are formed by the radiant rollers and the furnace enclosure walls. In these is through Air additive that emerges from the cracking room between the closely spaced radiation rollers Burned cracked gas, which is only part of the cracked gas formed in the cracking space. Burn in the same way in these fireplaces residues of solid and liquid nature, which during the cracking process on the Radiant rollers are deposited and which after half a revolution of the radiant rollers off from the cracking room got into the combustion chambers. In addition, gas or oil can pass through the combustion chambers burners built into the end faces are burned. That burned like this in the fireplaces Substances provide heat, which is used to heat the radiation rollers serves, which convey them back into the cracking room, whereby the cracking process is maintained will.

Zwischen dem Krackraum und den Feuerräumen wird durch Druckregelung ein Druckgefälle von Verfahren und VorrichtungA pressure gradient of Method and device

zur Spaltung von Kohlenwasserstoffenfor splitting hydrocarbons

mit Wasserdampfwith steam

Anmelder:Applicant:

Dipl.-Ing. Dr. techn. Karl Pilz,
Konstanz, Seestr. 9Dipl.-Ing. Dr. techn. Karl Pilz,
Constance, Seestr. 9

Dipl.-Ing. Dr. techn. Karl Pilz, Konstanz,
ist als Erfinder genannt wordenDipl.-Ing. Dr. techn. Karl Pilz, Constance,
has been named as the inventor

durchschnittlich 3 bis 5 mm WS eingehalten. Der Krackraum dient in Richtung der Einführung der zu spaltenden Kohlenwasserstoffe verschiedenen Stadien des. Spaltprozesses. Die ersten Strahlungsrollen dienen der Vorwärmung des Spalteinsatzes sowie des zugleich eingebrachten Wasserdampfes. Im nächstliegenden Teil und besonders auf den Strahlungsrollen bei flüssigen Kohlenwasserstoffen findet die erste Zersetzung statt. Flüssige Kohlenwasserstoffe werden dabei verdampft und zu Ölgas aufgespalten. Die weiteren im Krackraum hegenden Strahlungsrollen liefern bei ständig steigender Temperatur des Stromes der Spaltprodukte die notwendige Wärme zur Umsetzung mit dem beigegebenen Wasserdampf. Es ist zweckmäßig, die Strahlungsrollen derart anzuordnen, daß die durch sie gebildeten Begrenzungswände zueinander divergent sind, wodurch gegen das Austrittsende der Spaltprodukte eine wesentliche Vergrößerung des Raumes eintritt, so daß einerseits der ständigen Volumsvermehrung und andererseits der besseren Absorption der von den Strahlungsrollen ausgehenden Wärmestrahlung Rechnung getragen wird. Dem Weg der Spaltprodukte von ihrer Entstehung bis zu ihrem Austritt muß ein Temperaturanstieg in der Größenordnung von 500 bis 1200° C entsprechen. Diesen erforderlichen Temperaturen wird durch entsprechende Regelung der Verbrennung in den Feuerräumen sowie durch die Drehgeschwindigkeit der einzelnen Strahlungsrollen Rechnung getragen. an average of 3 to 5 mm WS adhered to. The cracking room serves towards the introduction of the too splitting hydrocarbons in different stages of the splitting process. The first radiation roles serve the preheating of the gap insert as well as the steam introduced at the same time. In the closest Partly and especially on the radiation rollers in the case of liquid hydrocarbons, the first decomposition takes place instead of. Liquid hydrocarbons are evaporated and split into oil gas. The others Radiation rollers lying in the cracking room deliver with constantly increasing temperature of the stream the cleavage products provide the heat required to react with the added water vapor. It is expedient to arrange the radiation rollers in such a way that the boundary walls formed by them to one another are divergent, as a result of which there is a substantial enlargement towards the exit end of the fission products of the room occurs, so that on the one hand the constant increase in volume and on the other hand the better absorption of the thermal radiation emanating from the radiation rollers is taken into account will. A rise in temperature must take place along the path of the fission products from their formation to their exit on the order of 500 to 1200 ° C. These required temperatures is controlled by appropriate regulation of the combustion in the combustion chambers and the speed of rotation the individual radiation roles are taken into account.

Gegenüber dem bekannten Verfahren hegt der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens und dieCompared to the known method has the advantage of the method according to the invention and the

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technische Fortschrittlichkeit in der Art der Wärmeübertragung, welche nicht durch Spaltraumwände hindurch, sondern durch eine in sich selbst umkehrbare Wand erfolgt, die durch drehbare Strahlungsrollen gebildet wird. Hierdurch wird auch die Möglichkeit des Verstopfens von Öffnungen in ruhenden Wänden durch entstandene Krackprodukte weitgehendst vermieden. technical progress in the type of heat transfer, which does not go through the walls of the gap, but through a self-reversible one Wall is made, which is formed by rotating radiation rollers. This also opens up the possibility of Blocking of openings in stationary walls due to cracked products largely avoided.

Die nebeneinanderliegenden StrahluhgsroUen übernehmen durch Drehung den Wärmetransport von den Feuerräumen zu den Wärmeübertragungsräumen, wo sie Wärme an das Wärmegut vorwiegend durch Strahlung abgeben. Nach jeder halben Umdrehung gelangt ein an das Wärmegut abstrahlender Teil einer Strahlungsrolle neuerdings in den Feuerraum, wo seine vorher durch Wärmeabgabe erniedrigte Temperatur durch Wärmeaufnahme aus den Feuerraumrauchgasen und Wärmestrahlung von den Ofenwänden her wieder erhöht wird.The juxtaposed StrahluhgsroUen take over the heat transport from the rotation Fireplaces to the heat transfer rooms, where they transfer heat to the heat material mainly through radiation hand over. After every half revolution, a part of a radiation roller that radiates to the heat material arrives recently in the furnace, where its previously lowered temperature due to the release of heat through heat absorption from the combustion chamber flue gases and heat radiation from the furnace walls is increased again.

Der Wärmetransport durch Strahlungsrollen ist neben dem Temperaturunterschied zwischen Feuerräumen und Wärmeübertragungsräumen abhängig vom Strahlungsrollendurchmesser und der Drehgeschwindigkeit, darüber hinaus noch von den physikalischen Eigenschaften des äußeren Ringzylinders der Strahlungsrollen. Die Vergrößerung des Strahlungsrollendurchmessers und der Drehgeschwindigkeit ergeben im allgemeinen einen erhöhten Wärmetransport in Richtung des Wärmegutes, da die in der Zeiteinheit sowohl den Feuerräumen als auch dem Wärmegut angebotene Oberfläche vermehrt wird. Erhöhte Drehgeschwindigkeiten, besonders wenn sie der Strömungsrichtung der Feuerraumrauchgase und der Rieh- tung des bewegten Wärmegutes entgegengesetzt sind, erhöhen die Relativgeschwindigkeit zwischen der Oberfläche der Strahlungsrollen und diesen, was zu einer Verbesserung des Wärmeüberganges durch Konvektion beiträgt.The heat transport through radiant rollers is in addition to the temperature difference between combustion chambers and heat transfer spaces depending on the radiation roller diameter and the speed of rotation, in addition, on the physical properties of the outer ring cylinder the radiation roles. The increase in the diameter of the radiation roller and the speed of rotation generally result in an increased heat transport in the direction of the heat material, since in the unit of time both the combustion chambers and the heating material offered surface is increased. Increased Rotational speeds, especially if they correspond to the direction of flow of the combustion chamber flue gases and the direction of the moving heat goods are opposite, increase the relative speed between the Surface of the radiation rollers and these, which leads to an improvement in the heat transfer through convection contributes.

Die Verbindung des Wärmetransportes mit Strahlungsrollen unter Ausnutzung einer Gegenstroman-Ordnung zur Erhöhung der Relativgeschwindigkeiten zwischen Wärme aufnehmenden und abgebenden Medien sowie die Übertragungsform der Wärme vorwiegend als Strahlung auf einen Brennstoff mit entsprechend großer Schichtstärke zur Vergrößerung der Strahlungsabsorption ergibt im Falle der Spaltreaktionen eine vielfache Leistungssteigerung, bezogen auf einen gegebenen Ofenraum, als mit bisher angewendeten Wärmeübertragungseinrichtungen, wie feststehenden Wänden oder Regeneratoren.The connection of heat transport with radiation rollers using a countercurrent flow order to increase the relative speeds between absorbing and emitting heat Media as well as the transfer form of the heat predominantly as radiation on a fuel with accordingly large layer thickness to increase the radiation absorption results in the case of cleavage reactions a multiple increase in performance, based on a given furnace space, than with previously used Heat transfer devices such as fixed walls or regenerators.

Die Strahlungsrollen, die in Längs- und Querrichtung und ebenso senkrecht im Ofen angeordnet werden können, bestehen aus hohlen Wellen von hitzebeständigem Stahl, welche an beiden Seiten in den Ofenwänden gelagert sind und auf denen zunächst isolierende Schichten aus Feuerleichtstein aufgezogen werden, während die Außenflächen durch Ringzylinder eines feuerfesten Materials mit höchsten Wärmeleit- und Strahlungszahlen gebildet werden. Der Antrieb der Strahlungsrollen erfolgt außerhalb des Ofens durch Riemen, Ketten oder Schraubenantrieb. Die Profile der Strahlungsrollen können statt rund auch ineinandergreifend ausgeführt werden.The radiation rollers, which are arranged lengthways and crossways and also vertically in the furnace can consist of hollow shafts of heat-resistant steel which are inserted into the Furnace walls are stored and on which initially insulating layers of lightweight refractory brick are raised while the outer surfaces are made of a refractory material with the highest thermal conductivity and radiation numbers are formed. The radiation rollers are driven outside the furnace by belts, chains or screw drives. The profiles of the radiation rollers can also be used instead of round are executed interlocking.

Die Zeichnungen Abb. 1 und 2 stellen den gesamten Ofen für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dar. Die beiden Strahlungsrollenreihen bilden den Krackraum α. Die Umfassungswände des Ofens bilden mit den Strahlungsrollenreihen die Feuerräume b und b'. Die Zusatzbrenner sind mit c und c' dargestellt, während der Eintritt des Spalteinsatzes und des Wasserdampfes mit d bezeichnet wird, woraus ersichtlich ist, daß der Ofen im Gegenstrom betrieben wird.The drawings Fig. 1 and 2 show the entire furnace for carrying out the method according to the invention. The two rows of radiation rollers form the cracking space α. The surrounding walls of the furnace, together with the rows of radiation rollers, form the combustion chambers b and b '. The additional burners are shown with c and c ' , while the entry of the gap insert and the steam is denoted by d, from which it can be seen that the furnace is operated in countercurrent.

Claims

PATENT CLAIMS:

1. A method for splitting hydrocarbons with water vapor, characterized in that hydrocarbons mixed with water vapor are introduced into a cracking space formed by rotatable radiation rollers, the heat required to carry out the cracking process being introduced into the cracking space by rotating the radiation rollers from the furnace.

2. The method according to claim 1, characterized in that the rotational speed of the Radiation routes can be regulated and changed individually or in groups.

3. Apparatus according to claim 1 and 2, characterized in that from side by side Radiation roUen alone or together with the walls of the furnace cracking rooms and fireboxes are formed.

4. Apparatus according to claim 3, characterized in that for the outer ring cylinder the lines of radiation that form the surface, materials with high thermal conductivity and radiation coefficients are used, with ring cylinders made of different materials at the same time in one and the same oven can be used.

5- device according to claim 3, characterized in that that as the outer ring cylinder, which form the surface of the radiation tubes, materials are used, which the cleavage process accelerate catalytically.

6. Apparatus according to claim 3, characterized in that the profiles of the radiation lines interlocking instead of round.

Considered publications:
German interpretative document No. 1 029 119.

1 sheet of drawings