DE1217363B - Process for the production of acetylene and ethylene - Google Patents
Process for the production of acetylene and ethyleneInfo
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Description
DEUTSCHESGERMAN
PATENTAMTPATENT OFFICE
AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL
Int. α.:Int. α .:
C07cC07c
Deutsche Kl.: 12 ο-19/01German class: 12 o-19/01
Nummer: 1217 363Number: 1217 363
Aktenzeichen: M 47529IV b/12 οFile number: M 47529IV b / 12 ο
Anmeldetag: 27. Dezember 1960Filing date: December 27, 1960
Auslegetag: 26. Mai 1966Opening day: May 26, 1966
Es sind zahlreiche Methoden zur Herstellung von Acetylen und Olefinen durch Pyrolyse von Kohlenwasserstoffen in einem Gasstrom bei hohen Temperaturen bekannt, aber diese Verfahren wurden bis heute unter einem Druck sehr nahe dem Atmosphärendruck durchgeführt, da angenommen wurde, daß das Gleichgewicht der Reaktion, durch welche Acetylen gebildet wird, durch zunehmenden Druck verschoben wird.There are numerous methods of making acetylene and olefins by the pyrolysis of hydrocarbons in a gas stream at high temperatures, but these methods have been used to this day carried out under a pressure very close to atmospheric pressure, since it was believed that the equilibrium the reaction by which acetylene is formed is shifted by increasing pressure.
Im Gegensatz hierzu wurde nun gefunden, daß Ausbeuten an Acetylen und Olefinen, die im wesentlichen den Ausbeuten gleichen, welche unter Atmosphärendruck erreicht werden, auch bei Erhöhung des Druckes bis zu 10 at und darüber erhalten werden können, wenn die Pyrolyse der Kohlenwasserstoffe unter geeigneten Bedingungen durchgeführt wird.In contrast, it has now been found that the yields of acetylene and olefins are essentially equal to the yields achieved under atmospheric pressure, even when the pressure is increased up to 10 at and above can be obtained if the pyrolysis of the hydrocarbons is under appropriate conditions Conditions is carried out.
Da die durch die Reaktion gebildeten Gase zur Abtrennung von Acetylen und Äthylen nach der Reaktion komprimiert werden müssen, gestattet die Pyrolyse von Kohlenwasserstoffen unter Druck eine sehr merkliche Einsparung sowohl bezüglich der Kosten der Anlage als auch bezüglich des Energieverbrauchs gegenüber den bei Atmosphärendruck durchgeführten Pyrolyseverfahren.Since the gases formed by the reaction for the separation of acetylene and ethylene after Reaction must be compressed, the pyrolysis of hydrocarbons under pressure allows one very noticeable savings both in terms of the cost of the installation and in terms of energy consumption compared to the pyrolysis process carried out at atmospheric pressure.
Gemäß der neuen Erfindung wird weiterhin insofern ein besonderer Fortschritt erzielt, als die Wasserkühlung der den Ofen verlassenden Gase die Wiedergewinnung einer beträchtlichen Wärmemenge mit einer Temperatur von mehr als 1500C gestattet, die zur Deckung des Wärmebedarfs der Anlage verwendet werden kann, wodurch eine merkliche Einsparung an Dampf erzielt wird.According to the new invention, a particular advance is achieved in that the water cooling of the gases leaving the furnace allows the recovery of a considerable amount of heat at a temperature of more than 150 ° C. Saving of steam is achieved.
Es wurde gefunden, daß es zur Erreichung zufriedenstellender Acetylen- und Äthylenausbeuten durch Pyrolyse eines paraffinischen Leichtbenzins bei einem Druck von 10 at erfindungsgemäß notwendig ist, daß die Strömungsgeschwindigkeit höher ist als 800 kg/h/l des Reaktionskammervolumens.It has been found to achieve satisfactory acetylene and ethylene yields necessary according to the invention by pyrolysis of a paraffinic light gasoline at a pressure of 10 atm is that the flow rate is higher than 800 kg / h / l of the reaction chamber volume.
Wenn der Pyrolysedruck erhöht oder erniedrigt wird, ist es notwendig, die stündliche Durchsatzgeschwindigkeit des Leichtbenzins entsprechend zu erhöhen oder zu erniedrigen.If the pyrolysis pressure is increased or decreased, it is necessary to adjust the hourly flow rate to increase or decrease the light gasoline accordingly.
Dies ist ein außerordentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens, da man Pyrolyseöfen mit einer Produktionskapazität von einigen 10 t/Tag an Acetylen und Olefinen vorsehen kann, wenn der Druck auf eine geeignete Weise erhöht werden kann. Das Leichtbenzin soll vor seinem Einbringen in den Ofen auf die höchste auf Grund seiner Wärmestabiütät mögliche Temperatur vorgewärmt werden. Es ist für diesen Zweck günstig, das verdampfte Leichtbenzin vor der Einführung in den Überhitzer mit Dampf zu mischen.This is an extraordinary advantage of the method according to the invention, since you can pyrolysis ovens with a Can provide production capacity of some 10 t / day of acetylene and olefins if the pressure is on can be increased in an appropriate manner. The light petrol should be added to the the highest possible temperature due to its heat stability. It is for this one Purpose expediently to steam the evaporated light gasoline before introducing it into the superheater Mix.
Verfahren zur Herstellung von Acetylen und
ÄthylenProcess for the production of acetylene and
Ethylene
Anmelder:Applicant:
MONTECATINI, Societä Generale per
rindustria Mineraria e Chimica,
Mailand (Italien)MONTECATINI, Societä Generale per
rindustria Mineraria e Chimica,
Milan (Italy)
ίο Vertreter:ίο representative:
Dipl.-Ing. Dipl.-Chem. Dr. phil. Dr. techn.
J. Reitstötter und Dr.-Ing. W. Bunte,
Patentanwälte, München 15, Haydnstr. 5Dipl.-Ing. Dipl.-Chem. Dr. phil. Dr. techn.
J. Reitstötter and Dr.-Ing. W. Bunte,
Patent Attorneys, Munich 15, Haydnstr. 5
Als Erfinder benannt:Named as inventor:
Giacomo Fauser, Novara (Italien)Giacomo Fauser, Novara (Italy)
Beanspruchte Priorität:Claimed priority:
Italien vom 31. Dezember 1959 (21733)Italy of December 31, 1959 (21733)
Der Hochtemperaturgasstrom, mit welchem die Pyrolyse des Leichtbenzins durchgeführt wird, wird durch Verbrennung eines Teils des in der gleichen Anlage nach Abtrennung von Acetylen und Äthylen erhaltenen Restgases in Anwesenheit von Sauerstoff erhalten. Um eine hohe thermische Ausbeute zu erreichen, muß eine völlige Verbrennung des Kohlenwasserstoffes erreicht werden, wobei das Gas-zuSauerstoff-Verhältnis sehr nahe dem stöchiometrischen Wert eingesetzt wird, während gleichzeitig, um zu hohe Temperaturen zu vermeiden, eine merkliche Dampfmenge in die Verbrennungskammer eingeführt werden muß.The high-temperature gas stream with which the pyrolysis of the light gasoline is carried out is by burning part of the in the same plant after separation of acetylene and ethylene obtained residual gas in the presence of oxygen. To achieve a high thermal yield, a complete combustion of the hydrocarbon must be achieved, with the gas-to-oxygen ratio very close to the stoichiometric value is used, while at the same time to be too high To avoid temperatures, a significant amount of steam will be introduced into the combustion chamber got to.
Der Dampf wird aus den Gasen, die den Ofen verlassen, leicht durch Kondensation abgetrennt^ so daßThe vapor is easily separated by condensation from the gases leaving the furnace, so that
er die zur Abtrennung des Acetylene und Äthylens notwendigen Verfahrensschritte nicht behindert. Dennoch
werden dadurch die Kosten der Produkte merklich erhöht.
Erfindungsgemäß wird nun ein rationelles Verfahren zur Herstellung des für die Gase notwendigen Dampfes
vorgesehen, bei welchem die in den Reaktionsprodukten vorhandene Wärme ausgenutzt wird.it does not hinder the process steps required to separate the acetylene and ethylene. Nevertheless, this increases the cost of the products noticeably.
According to the invention, an efficient method for producing the steam required for the gases is now provided, in which the heat present in the reaction products is used.
Das Verfahren wird dadurch gekennzeichnet, daß der Wasserdampf dem Brennstoff und dem zur Verbrennung bestimmten Sauerstoff durch Sättigung mit Wasser, welches durch Wärmeaustausch mit den heißen Reaktionsprodukten überhitzt wurde, zugeführtThe method is characterized in that the water vapor to the fuel and the Combustion certain oxygen through saturation with water, which through heat exchange with the hot reaction products was superheated, fed
609 570/566609 570/566
3 43 4
und die Pyrolyse bei Drücken von mehr als 3 at, vor- tauscher 13 mit Hilfe der Pumpe 18 zurückgeleitef.and the pyrolysis at pressures of more than 3 at, fore-exchanger 13 fed back with the aid of the pump 18.
zugsweise zwischen 10 und 20 at durchgeführt wird. Um für den Wasserverbrauch aufzukommen, führtpreferably carried out between 10 and 20 at. To pay for the water consumption, leads
Vorteilhaft ist es, den Dampf dem zu pyrolysierenden man zusammen mit den aus den anderen Wärme-Kohlenwasserstorr vor dessen Überhitzung zuzusetzen. nutzungssteilen zurückfließenden Warmwasser, Frischin der Zeichnung wird die Arbeitsweise der Anlage 5 wasser in den Kreislauf zwischen Pumpe 18 und Ausschematisch dargestellt. tauscher 13 zu. Mittels des Kompressors 2 führt manIt is advantageous to use the steam to be pyrolyzed together with that from the other heat hydrocarbon add before it overheats. hot water that flows back using part of the use, fresh the drawing shows the operation of the system 5 water in the circuit between pump 18 and cut-out shown. exchanger 13 to. By means of the compressor 2 one leads
Der Ofen besteht im wesentlichen aus einer zylin- 1900 Nm3 brennbares Gas bei 15 at Druck in dieThe furnace consists essentially of a cylinder 1900 Nm 3 combustible gas at 15 at pressure in the
drischen vertikalen Kammer 6 aus rostfreiem Stahl, Befeuchtungskolonne 4. Das Gas hat einen Heizwertvertical stainless steel chamber 6, humidification column 4. The gas has a calorific value
welche durch einen Wassermantel gekühlt wird, aus von über 16 900 kcal/Nm3 und weist folgende Zu-which is cooled by a water jacket, from over 16 900 kcal / Nm 3 and has the following additions
welchem durch die Reaktionswärme Wasser verdampft. io sammensetzung auf: Es ist günstig, den Dampfdruck verhältnismäßig hochwhich evaporates water due to the heat of reaction. io composition on: It is favorable to have the vapor pressure relatively high
zu halten, um zu hohe Wärmeverluste in der Ver- H2 0>89 °/0 to keep in order to avoid excessive heat losses in the H2 0> 89 ° / 0
brennungskammer zu vermeiden; auf alle Fälle soll N2 0,47 °/0 to avoid combustion chamber; in any case should N2 0.47 ° / 0
der Dampfdruck höher sein als der Druck, mit welchem CO 20,41 Q/o the vapor pressure must be higher than the pressure at which CO 20.41 Q / o
der Kohlenwasserstoff in den Ofen eingespritzt wird. 15 qtt ο ^a ο/the hydrocarbon is injected into the furnace. 15 qtt ο ^ a ο /
Sauerstoff und Brenngas von den Kompressoren 1 4 ' 0,"Oxygen and fuel gas from the compressors 1 4 ' 0 , "
und 2 werden in die Sättigungskolonnen 3 und 4 ^2 °'y6 '°and 2 are in the saturation columns 3 and 4 ^ 2 ° 'y6' °
geführt und bei Vorwärmung bei 5 gelangen sie in die C3 46,19 °/oand when preheated at 5 they reach the C 3 46.19 ° / o
Verbrennungskammer 6. C4 15,74 °/0 Combustion chamber 6. C 4 15.74 ° / 0
Das Brenngas kann teilweise durch eine ent- 20 100 00°/ sprechende Menge Leichtbenzin von der Pumpe 19The fuel gas can partly be supplied by a corresponding amount of light gasoline from the pump 19
ersetzt werden. Das Leichtbenzin, welches der Pyrolyse Am Kopf der Kolonne 4 gibt man mit Hilfe derbe replaced. The light gasoline, which the pyrolysis at the top of the column 4 is given with the help of
unterworfen werden soll, wird durch die Düsen 7 und 9 Pumpe 15 das dem Boden des Krackofens entnommeneis to be subjected, is taken by the nozzles 7 and 9 pump 15 from the bottom of the cracking furnace
in den Ofen eingespritzt. Warmwasser bei 160° C auf. Das Gas tritt aus derinjected into the oven. Hot water at 160 ° C. The gas comes out of the
In der Reaktionszone 8 überwiegt infolge der hohen 35 Kolonne 4 mit 100 kg Dampf gesättigt aus; es wirdIn the reaction zone 8, due to the high column 4, saturated with 100 kg of steam predominates; it will
Temperatur die Bildung von Acetylen, während in der in 5 auf 600° C vorgewärmt und daraufhin der Brenn-Temperature, the formation of acetylene, while in the in 5 is preheated to 600 ° C and then the combustion
Zone 10, in welcher die Temperatur bis 800° C absinkt, kammer 6 zugeleitet. Über die Pumpe 19 schickt manZone 10, in which the temperature drops to 800 ° C, is fed to chamber 6. The pump 19 is used to send
die Bildung von Olefinen überwiegt. 19 000 kg Benzin zum Vorwärmer 5; nach der Pumpethe formation of olefins predominates. 19,000 kg of gasoline to preheater 5; after the pump
Schließlich werden die Reaktionsprodukte mit injiziert man 4100 kg Wasserdampf; die Dämpfe vonFinally, the reaction products are injected with 4100 kg of water vapor; the fumes from
Wasser, das durch die Düsen 11 eingespritzt wird, 30 Benzin und Wasser werden in 5 auf 600° C vorgewärmtWater injected through the nozzles 11, gasoline and water are preheated in 5 to 600 ° C
abgeschreckt. und dann bei ungefähr 12 at Druck durch 7 und 9deterred. and then at about 12 at pressure through 7 and 9
Das heiße Wasser, das sich am Boden sammelt wird in die Pyrolysekammer aufgegeben. Die PyrolyseThe hot water that collects at the bottom is fed into the pyrolysis chamber. The pyrolysis
über die Pumpe 15 in die Kolonne 4 gespritzt, um dort erfolgt bei 10 at. Das Pyrolysegas wird auf 1650Cinjected via the pump 15 into the column 4, is carried out at around there in the tenth The pyrolysis gas is at 165 0 C
das Brenngas mit Feuchtigkeit zu sättigen. Das Ver- mittels Warmwassereinspritzung (60 000 kg Warm-to saturate the fuel gas with moisture. The use of hot water injection (60,000 kg hot
hältnis Dampf zu Gas kann leicht durch Veränderung 35 wasser) durch 11 gekühlt. Am Boden des ReaktorsThe ratio of steam to gas can be easily cooled by changing 35 water) by 11. At the bottom of the reactor
der Strömungsgeschwindigkeit des Wassers eingestellt sammelt sich ein Teil des eingespritzten Wassers, dasAdjusted to the flow rate of the water, some of the injected water collects
werden. der Kolonne 4 zugeführt wird. — Das mit Wasser-will. the column 4 is fed. - The one with water
Die Gase, die den Ofen verlassen, strömen zunächst dampf gesättigte Pyrolysegas verläßt den Reaktor beiThe gases that leave the furnace initially flow; steam-saturated pyrolysis gas leaves the reactor
durch den Wärmeaustauscher 13, worin das zur An- 165° C und bei 10 at. Es besitzt ausschließlich desthrough the heat exchanger 13, in which the at 165 ° C and at 10 at. It has exclusively des
feuchtung des Sauerstoffs in Kolonne 3 und zur 40 Wasserdampfes ein Volumen von 28 500 Nm3 undhumidification of the oxygen in column 3 and for 40 water vapor a volume of 28 500 Nm 3 and
Deckung des Wärmebedarfs der Anlage notwendige weist folgende Zusammensetzung auf: Wasser vorgewärmt wird. Hierauf werden sie imThe following composition is required to cover the heating requirements of the system: Water is preheated. Then they will be in
Kühler 16 gekühlt, worin gleichzeitig mit dem Dampf H2 25,89 % ·Cooler 16 cooled, in which at the same time as the steam H 2 25.89%
die schwereren Fraktionen der gebildeten Kohlen- N2 ^53 0/the heavier fractions of the carbon formed- N 2 ^ 53 0 /
Wasserstoffe kondensiert werden; diese werden in das 45 qq 2AAA 0I Hydrogen to be condensed; these are in the 45 qq 2AAA 0 I.
Trenngefäß 17 gebracht und als Brennstoff verwendet; ' 0.°Brought separation vessel 17 and used as fuel; ' 0. °
schließlich werden die bei 14 austretenden Gase zu ^O2 " '° finally the gases exiting at 14 become ^ O 2 "'°
Acetylen und Äthylen aufgearbeitet. CH4 9,33 °/oAcetylene and ethylene worked up. CH 4 9.33%
Das Verfahren kann weitgehend abgewandelt werden C2H4 18,14 °/0 The process can be modified to a large extent: C 2 H 4 18.14 ° / 0
und gestattet das Verhältnis von Acetylen zu Äthylen 50 qjj g;420;and the ratio of acetylene to ethylene permits 50 qjj g ; 420;
innerhalb eines weiten Bereiches je nach der vor- q π η'βΐ ο/within a wide range depending on the q π η'βΐ ο /
gesehenen industriellen Verwertung zu verändern. * β ' .°seen industrial recovery. * β '. °
Cn 6,01 /o Cn 6.01 / o
Beispiel WÖßÖ% Example WÖßÖ%
Die angegebenen Mengen sind stündliche Förder- Das Gas wird im Austauscher 13 auf ungefährThe indicated amounts are hourly delivery. The gas is in the exchanger 13 to approx
mengen. 100° C und im Austauscher 16 auf Raumtemperaturamounts. 100 ° C and in exchanger 16 to room temperature
8300 Nm3 Sauerstoff werden mit HiKe des Korn- abgekühlt. Das das Acetylen und das Äthylen ent-8300 Nm 3 of oxygen are cooled with HiKe des Korn-. That the acetylene and the ethylene
pressors 1 bei einem Druck von 13,2 ata in die Be- haltende Gas tritt durch 14 aus, worauf es zur Trennungpressors 1 at a pressure of 13.2 ata in the retaining gas exits through 14, whereupon it separates
feuchtungskolonne 3 geführt; aus dieser Kolonne 60 aufgearbeitet wird.humidification column 3 led; from this column 60 is worked up.
tritt der Sauerstoff mit 3900 kg Dampf gesättigt aus. Nach dem Beispiel werden insgesamt 9000 kg Dampf Die Sättigung erfolgt bei 16O0C mit Hilfe von 40 m3 in den Reaktor eingeführt. Von diesen 9000 kg stam-Wasser, das aus dem Austauscher 13 kommt und am men mehr als die Hälfte, d. h. 4900 kg aus der BeKopf der Säule 3 eingespeist wird. Der feuchte Sauer- feuchtung der Reaktionsteilnehmer. Dies bedeutet stoff wird im Austauscher 5 auf 600° C vorgewärmt, 65 einen sehr beachtlichen Vorteil angesichts der Tatbevor er in die Brennkammer 6 eintritt. Aus dem sache, daß der genannte Anteil von 4900 kg Dampf Boden der Kolonne 3 tritt das verbhebene Wasser bei in sehr wirtschaftlicher Weise ohne Kosten aus der einer Temperatur von 1000C aus und wird in den Aus- Befeuchtung der Reaktionsteilnehmer gewonnen wird.the oxygen emerges saturated with 3900 kg of steam. According to the example a total of 9000 kg steam are Saturation is carried out at 16O 0 C with the aid of 40 m 3 introduced into the reactor. Of these 9000 kg, stam water that comes from the exchanger 13 and more than half, ie 4900 kg, is fed in from the head of the column 3. The moist, acidic dampening of the reaction participants. This means that material is preheated to 600 ° C. in exchanger 5, 65 a very considerable advantage in view of the fact before it enters combustion chamber 6. From the thing, characterized in that said proportion of 4900 kg of steam enters the bottom of the column 3 verbhebene water at in a very economical way without the cost of a temperature of 100 0 C and is of the reactants is obtained in the initial moistening.
Man beachte, daß man sonst diesen Anteil an Dampf von außen mit beträchtlichen Kosten zuführen müßte.It should be noted that otherwise this proportion of steam would have to be supplied from the outside at considerable costs.
Claims (2)
USA.-Patentschriften Nr. 2 176 962, 2 394 849;
österreichische Patentschrift Nr. 202 122;
Petroleum Refiner, 38 (1959), Nr. 11, S. 206;
A s i η g e r, Chemie und Technologie der Monoolefine, Berlin, 1959, S. 117.Considered publications:
U.S. Patent Nos. 2,176,962, 2,394,849;
Austrian Patent No. 202 122;
Petroleum Refiner, 38 (1959), No. 11, p. 206;
A si η ger, Chemistry and Technology of Monoolefins, Berlin, 1959, p. 117.
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