DE1418253C - Verfahren zur Erzeugung von nieder molekularen, insbesondere athylenreichen Kohlenwasserstoffen - Google Patents

Description

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Das Hauptpatent 1 238 005, betrifft ein Verfahren findung das Reaktionsprodukt mit einer wesentlich zur Erzeugung von niedermolekularen, insbesondere höheren Temperatur als in dem Verfahren gemäß äthylenreichen "Kohlenwasserstoffen durch thermische dem Hauptpatent angegebenen aus dem Reaktions-Spaltung von hochsiedenden Kohlenwasserstoffge- raum abzieht, vermeidet man, daß sich bereits am

mischen einschließlich Rohölen in Gegenwart von 5 Fuße des Reaktionsraumes gegebenenfalls Ansätze

regenerativ auf Temperaturen oberhalb HOO⁰C er- von zähflüssigen Spaltungsrückständen bilden. Bei der

hitztem Wasserdampf, wobei das vorgewärmte, jedoch angegebenen Ausgangstemperatur von etwa 700⁰C

noch flüssige Ausgangsgut unter erhöhtem Druck in sind diese Spaltungsrückstände noch ausreichend

den durch einen außen gekühlten, venturirohrartig dünnflüssig bzw. liegen sie in Dampf- bzw. Nebelform

sich erweiternden Mischkanal mit einer Geschwindig- io vor. Durch die nachfolgende direkte Behandlung des

keit von 100 m/sec und mehr strömendem, Wasser- heißen Reaktionsproduktes mit Wasser in einer Vor-

dampfstrom eingespritzt wird, worauf das weitgehend lage wird einerseits die Verdampfungswärme des

homogene Stoffgemisch aus dem Mischkanal un- Wassers in vorteilhafter Weise zur Kühlung ausgenutzt

mittelbar in einen in bekannter Weise gestalteten, und andererseits durch das. nichtverdampfte Wasser

von Einbauten freien Reaktionsraum geführt wird, 15 erreicht, daß alle bei der betreffenden Temperatur

dessen Strömungsquerschnitt sprunghaft um ein kondensierbaren Bestandteile verflüssigt werden, ohne

Vielfaches gegenüber dem Strömungsquerschnitt des Ansätze bilden zu können. Die erwähnten Rußteilchen

Mischkanals erweitert ist. und Tröpfchen aus hochsiedenden Kohlenwasser-

Das mit diesem Verfahren erzeugte äthylenreiche, stoff rückständen liegen jedoch in einer so feinverteilten

gasförmige Reaktionsprodukt enthält neben den gas- 20 Form vor, daß sie bei der direkten Wasserbehandlung

bzw. dampfförmigen Anteilen noch Schwebestoffe, praktisch nicht aus dem Reaktionsprodukt abge-

die aus feinverteiltem Ruß und daneben feinsten schieden werden, so daß in der Vorlage lediglich ein

Tröpfchen von hochsiedenden Kohlenwasserstoffen, Gemisch von Wasser und mittelsiedenden Kohlen-

die sich der thermischen Spaltung entzogen haben, Wasserstoffen anfällt.

bestehen, insbesondere dann, wenn man als Ausgangs- 25 In das auf die vorgenannte Weise gekühlte Re-

gut Erdöl oder hochsiedende Erdölfraktionen ver- aktionsprodukt wird deshalb nun das sogenannte

wendet. Diese Schwebestoffe müssen aus dem Re- Verdünnungsöl eingespritzt, welches, weil es in feiner

aktionsprodukt entfernt werden, ehe diese in dem Tröpfchenform vorliegt, in dem nachgeschalteten

direkten Schlußkühler auf. Normaltemperatur ab- elektrostatischen Gasreiniger zusammen mit dem Ruß

gekühlt werden. Das gegebene Mittel dazu sind die 30 und den sonstigen Schwebetröpfchen abgeschieden

bekannten elektrostatischen Gasreiniger, die bekannt- wird, jedoch nunmehr in einer solchen Form, daß das

lieh so arbeiten, daß die Schwebeteilchen des Gases Gemisch im Bereich zwischen 50 und 150° C gut

durch eine Spriihentladung aufgeladen und dann an pumpfähig und verdüsbar ist. Der elektrostatische

einer Niederschlagselektrode aus dem Gas abgeschieden Gasreiniger bleibt infolgedessen frei von störenden

werden. 35 Ablagerungen und die Gasreinigung erfolgt mit

Bei den Untersuchungen des Erfinders, derartige maximalem Wirkungsgrad.

elektrostatische Gasreiniger dem Schlußkühler vor- Die erfindungsgemäße Arbeitsweise läßt sich dabei zuschalten, stellte sich heraus, daß am Boden des nicht aus dem Stand der Technik herleiten. Zwar ist elektrostatischen Gasreinigers, der mit einer Eingangs- aus der USA.-Patentschrift 2 520 149 ein Verfahren temperatur von etwa 15O⁰C arbeitet, eine pechartige 40 bekannt, bei dem die Reaktionsprodukte des Pyrolyse-Substanz anfällt, die bei der betreffenden Temperatur prozesses einer zweistufigen Abkühlung unterworfen fast nicht mehr fließt und infolgedessen den Gas- werden. Dabei sollen jedoch die am höchsten siedenden reiniger nach kurzer Zeit völlig verlegt. Bei Normal- Produkte im wesentlichen bereits in der ersten Stufe temperatur ist diese abgeschiedene pechartige Substanz ausgeschieden werden, und erst dann soll das Gas ein spröder Körper, der bis zu 35% in Xylol unlösliche 45 zwecks weiterer Kühlung und Abscheidung von Anteile und ferner bis zu 30"/,, Wasser enthält. Der Reaktionsprodukten der zweiten Kühlstufe zugeführt Rückstand aus dein Gasreiniger stellt zum mindesten werden. Dabei kann in der ersten Kühlstufe an Stelle in dieser Form ein praktisch völlig wertloses Produkt von Wasser auch ein Waschöl als Kühl- und Lösungsdar, obwohl er noch einen beträchtlichen Anteil mittel verwendet werden. Das heißt, es können also brennbarer Substanz enthält. 50 in diesem Falle beide Kühlstufen mit Waschöl be-,

l:s wurde nun gefunden, daß man die Betriebs- trieben werden. Damit steht die Arbeitsweise nach der

Schwierigkeiten innerhalb des elektrostatischen Gas- USA.-Patentschrift jedoch im klaren Gegensatz zur

reinigers völlig beseitigen und außerdem einen mit erfindungsgemäßen Arbeitsweise, bei der die direkte

Vorteil verwendbaren Abscheidungsrückstand erhalten Behandlung des Pyrolyseproduktes mit Wasser prak-

kann, wenn erfindungsgemäß das Reaktionsgemisch 55 tisch nur der Kühlung dient, während die hochsiedenden

mit einer Temperatur von etwa 700'C aus dem .Reaktionsbestandteile sowie der Ruß erst in dem

Reaktionsraum abgezogen und in üblicher Weise nachgeschalteten elektrostatischen Gasreiniger nach

durch direkte Berührung mit Wasser auf eine Tem- Zugabe des Verdünnungsöles abgeschieden werden,

peratur von 200 bis 250''C abgekühlt wird, worauf in Die Anwendung eines derartigen Gasreinigers ist

das so abgekühlte Reaktionsgemisch in an sich be- 60 demgegenüber bei der Arbeitsweise nach der USA.-

kannter Weise vor der Einführung desselben in einen Patentschrift überhaupt nicht vorgesehen. Ebenso

elektrostatischen Ciasreiniger eine höhersiedende enthält die USA.-Patentschrift keine genauen Angaben

Kohlenwasserstoffe enthaltende Flüssigkeit (Ver- bezüglich der Austrittstemperatur, mit der das

dünnungsölj in einer solchen Menge eingespritzt Pyrolyseprodtikt aus dem Reaktionsraum abgezogen

wird, daß das aus dem elektrostatischen Gasreiniger 65 wird. Diese Temperatur spielt jedoch bei der Durch-

ablaufendc Rückstaiulsgut bei Temperaturen zwischen führung des erfimlungsgemäßeii Verfahrens eine wich-

etwa 50 und 150 'C pumpfällig und verdüsbar ist. lige Rolle.

Dadurch, tlaß man yeinäll der vorliegenden Vs- Zwar enthält die deutsche Palentschrift 567 600

den Hinweis, daß klebrige Stoffe aus Gasen vor dem Eintritt in einen elektrostatischen Gasreiniger durch Zugabe von leichtflüssigen Lösungsmitteln wie Tetrahydronaphthalin, Trichloräthylen u. a. abgeschieden werden können. Weitergehende Hinweise, welche gleichzeitig die Anwendung der anderen, erfindungsgemäß angewandten Maßnahmen nahelegen könnten, sind dieser deutschen Patentschrift jedoch nicht zu entnehmen. Sie vermittelt deshalb ebenfalls keine Anregung für das Zustandekommen der vorliegenden Erfindung.

Als Verdünnungsöl für den angegebenen Zweck kommen die verschiedensten Kohlenwasserstofföle in Frage, beispielsweise Teere, insbesondere Steinkohlenteere und Schwelteere, ferner Teerfraktionen, z.B. Waschöl und/oder Anthracenöl, oder auch aus der Entbenzolierung von Kohlendestillationsgasen stammendes aufgebrauchtes Benzolwaschöl; schließlich auch Erdölfraktionen, beispielsweise Bunker-C-Öl. Die Menge des dem gekühlten Reaktionsprodukt zuzusetzenden Verdünnungsöles richtet sich nach dem Ausgangskohlenwasserstoff, der der thermischen Zerlegung unterworfen wird. Es wurde festgestellt, daß, wenn man Erdöl oder hochsiedende Erdölfraktionen verwendet, man im allgemeinen mit einem Zusatz an Verdünnungsöl von etwa 12 bis 15%, bezogen auf das Ausgangsgut, auskommt, um einen gut pumpfähigen und verdüsbaren Rückstand zu erhalten, der dann als Brennstoff für die Aufheizung des Wärmespeichers dient.

Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß man auch den Ruß, der bei einer solchen thermischen Zerlegung von hochsiedenden Kohlenwasserstoffen prinzipiell zum mindesten in einem gewissen Umfange unvermeidlich ist, zur Wärmeerzeugung und damit zur Verbesserung der Wirtschaftlichkeit des Verfahrens heranziehen kann.

Die Abkühlung des den Reaktionsraum mit einer Temperatur von etwa 700 bis 750'C verlassenden Reaktionsproduktes mittels direkter Berührung mit Wasser ist insofern vorteilhaft, als sie die Anwendung von etwa 80 bis 90³C warmen Wassers ermöglicht und bei einer geeigenten Führung des Wasserumlaufes den Anfall von Schmutzwasser vermeidet, dessen Unterbringung immer ein kostspieliges Problem ist. Man kann, wenn man die Kühlung in der erfindungsgemäßen Weise durchführt, erreichen, daß in der gesamten Anlage kein Schmutzwasser anfällt, welches vernichtet werden muß, so daß man nur soviel Ersatzwasser in den Kühlmittelkreislauf eingeben muß, wie durch das fertig abgekühlte Reaktionsprodukt und gegebenenfalls durch den Produktionsanteil, der zwecks anderer Verwendung, beispielsweise Wassergaserzeugung, vorher abgezweigt wird, aus dem Verfahren insgesamt herausgeführt wird.

In der Zeichnung ist eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in schematischer Form dargestellt.

Das zu spaltende Kohlenwasserstofföl wird durch die Leitung 11 dem gegebenenfalls wassergekühlten, venturirohrartig sich erweiternden Mischkunal 4 zugeführt, in den gleichzeitig durch Leitung 17 der im Regenerator 19 hoch vorerhitzte Wasserdampf eingeleitet wird. Der hoch vorerhitzte Wasserdampf strömt mit hoher Geschwindigkeit aus dem Mischkanal 4 unter feinster Zerstäubung des Kohlenwasscrstofföls in den von Einbauten freien Reaktionsraum 1, in welchem die thermische Spaltung abläuft. Das Reaktionsprodukt verläßt den Reaktionsraum 1 und gelangt in die Vorlage 69, in die durch Leitung 61 Wasser mit einer Temperatur von etwa 80 C eingedüst wird. Das teilweise abgekühlte Reaktionsprodukt gelangt dann in das Sammelrohr 62, in welches durch Leitung 61« weiteres Wasser eingespritzt wird, so daß sich die Temperatur des Reaktionsproduktes bei Eintritt in die Leitung 63 auf

ίο etwa 203 bis 25O°C erniedrigt hat. In die Leitung 63 wird durch Leitung 64 ein Verdünnungsöl, z. B. getoppter Straßenteer oder Waschöl, eingespritzt. Dieses Verdünnungsöl gelangt aus einer Zuführungsleitung 65 zunächst in einen Vorratsbehälter 66 und von dort mittels der Pumpe 67 in die Leitung 64. Das Reaktionsprodukt tritt dann in den elektrostatischen Gasreiniger 33 mit einer Temperatur von etwa 120 bis 150'C ein und verläßt diesen durch Leitung 3!) mit einer Temperatur von 80 bis 120''C. Anschließend gelangt das Reaktionsprodukt über das Gebläse 39 und die Leitung 4!) in den indirekten Gaskühler 32, in welchem es auf Nonnaltemperatur abgekühlt wird. Es verläßt den indirekten Gaskühler durch Leitung 36. Die sich im Sammelrohr 62, in der Leitung 3D und in dem indirekten Gaskühler 32 ansammelnden Kondensate, die im wesentlichen aus einem Gemisch von Wasser und niedrig- und mittelsiedenden Kohlenwasserstoffen bestehen, werden zunächst in den Sammeltöpfen 68, 69 bzw. 70 angesammelt und von dort über die Leitungen 71 und 72 in den Scheidebehälter 73 geführt. In dem Scheidebehälter tritt eine Dekantierung ein. Das spezifisch leichtere Öl wird durch Leitung 74 abgezogen und in den Sammelbehälter 75 gebracht, dem gleichzeitig durch Leitung 76 frisches Kohlenwasserstofföl, welches gespalten werden soll, zugeführt wird. Aus dem Sammelbehälter 75 fördert eine Pumpe 77 dieses Öl durch Leitung 11 zum Mischkanal 4.

Das sich im Sammelbehälter 73 absetzende Wasser wird durch Leitung 78 abgezogen und in den Wasserbehälter 79 geführt, dem durch Leitung 89 laufend Frischwasser zufließt. Aus dem Sammelbehälter 79 gelangt das warme Wasser mit einer Temperatur von etwa 80'C über die Leitung 61 auf die Vorlage 60 bzw. in das Sammelrohr 62.

Das am Fuß des elektrostatischen Gasreinigers 3i anfallende . Rückstandsgut gelangt zunächst in den Zwischenbehälter 82 und von dort durch die Leitung 28 in den Vorratsbehälter 29, dem gegebenenfalls durch Leitung 83 weiteres Heizöl zugeführt wird. Aus dem Vorratsbehälter 29 wird das Rückstandsgut, welches ausreichend pumpfähig ist, durch Leitung 84 abgezogen und über die Pumpe 42 und die Leitung 43 der Verblasedüse 20 in der Kuppel 18 des Regenerators 19 zugeführt. Gleichzeitig wird durch Leitung 85 Luft in diese Düse 20 geleitet. Die Verbrennung des Rückstandsgutes aus dem elektrostatischen Gasreiniger in der Kuppel des Regenerators findet natürlich nur in den Perioden statt, in denen kein Wasserdampf durch Leitung 17 entnommen wird, d. h. immer dann, wenn das Ventil 25, welches den Zustrom des Wasserdampfes zum Regenerator regelt, geschlossen ist.

Das das Gebläse 39 verlassende Reaktionsprodukt kann zum Teil über das Ventil 86 durch Leitung 87 in {.kn Regenerator eingeführt werden, wenn dieses sich nach Aiifhei/iing auf hoher Temperatur belitnlet. Wegen der direkten Waschung des Reaktionsprodukte*

mit Wasser in der Vorlage 60 enthält es unmittelbar soviel Wasserdampf, daß es an dem heißen Regeneratorbesatz zu Wassergas gespalten werden kann. In diesem Falle wird also der Mischkanal 4 nicht mit Wasserdampf, sondern mit hcil.iem Wassergas beaufschlagt, so daß sich ein Produktionsgas ergibt, welches bezüglich seines Heizwertes Stadtgasqualität aufweist.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Erzeugung von niedermolekularcn, insbesondere äthylcnrcichen Kohlenwasserstoffen durch thermische Spaltung von hochsiedenden Kohlenwasserstoffgemischen einschließlich Rohölen in Gegenwart von regenerativ auf Temperaturen oberhalb 1100°C erhitztem Wasscidampf als Wärmeträger, wobei nach Patent 1 238 005 das vorgewärmte, jedoch noch flüssige Ausgangsgut unter erhöhtem Druck in den durch einen außen gekühlten, venturirohrartig sich erweiternden Mischkanal mit einer Geschwindigkeit von 100 in/see und mehr strömendem Wasserdampfstrom eingespritzt wird, worauf das weitgehend homogene Sloffgemisch aus dem Mischkanal unmittelbar in einen in bekannter Weise gestalteten, von Einbauten freien Reaktionsraum geführt wird, dessen Strömungsquerschnitt sprunghaft um ein Vielfaches gegenüber dem Strömungsquerschnitt des Mischkanals erweitert ist, d adurch gekennzeichnet, daß das Reaktionsgemisch mit einer Temperatur von etwa 700°C aus dem Reaklionsraum abgezogen und in üblicher Weise durch direkte Berührung mit Wasser auf eine Temperatur von 200 bis 250°C abgekühlt wird, worauf in das so abgekühlte Reaktionsgemisch in an sich bekannter Weise vor der Einführung desselben in einen elektrostatischen Gasreiniger eine höher siedende Kohlenwasserstoffe enthaltende Flüssigkeit in einer solchen Menge eingespritzt wird, daß das aus dem elektrostatischen Gasreiniger ablaufende Rückstandsgut bei Temperaturen zwischen etwa 50 und 15O⁰C pumpfähig und verdüsbar ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das aus dem elektrostatischen Gasreiniger ablaufende Rückstandsgut als Heizmittel für die regenerative Aufheizung des als Wärmeträger dienenden Wasserdampfes verwendet wird.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Verdünnungsöl Teere, insbesondere Steinkohlenteere, ferner Teerfraktionen, z. B. Waschöl und/oder Anthracenöl oder auch die aus der Entbenzolierung von Kohlendestillationsgasen stammenden aufgebrauchten Benzol waschöle verwendet werden.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von Erdöl oder hochsiedenden. Erdölfraktionen als Ausgangsgut die Zusatzmenge des Verdünnungsöles etwa 12 bis 15%. bezogen auf das Ausgangsgut, beträgt.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die direkte Kühlung des Reaktionsgemisches mit etwa 80 bis 9O⁰C warmen Wassers in der Weise erfolgt, daß das ablaufende Kühlwasser wieder auf die Kühlvorlage zurückgeführt wird und in diesen Kreislauf nur soviel frisches Kühlwasser eingespeist wird, wie durch das abgekühlte Reaktionsgemisch ausgetragen wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen