DE1418264C - Verfahren zur Erzeugung von niedermo lekularen. insbesondere athylenreichen Kohlenwasserstoffen - Google Patents

Description

238 005 betrifft ein Verfahren edermolekularen, insbesondere Wasserstoffen durch thermische siedenden Kohlenwasserstofflich Rohölen in Gegenwart von hperaturen oberhalb 1100° C ipf als Wärmeträger, wobei das jedoch noch flüssige Ausgangsgut

vorgewärmte

unter erhöhtem Druck in den durch einen außen gekühlten, venturirohrartig sich erweiternden Mischkanal mit einer Geschwindigkeit von lOOm/Sek. und mehr strömendem Wasserdampfstrom eingespritzt wird, worauf das weitgehend homogene Stoffgemisch aus dem Mischkanal unmittelbar in einen in bekannter Weise gestalteten, von Einbauten freien *5 Reaktionsraum geführt wird, dessen Strömungsquerschnitt sprunghaft um ein Vielfaches gegenüber dem Strömungsquerschnitt des Mischkanals erweitert ist.

Die Anwendung von Regeneratoren zur Erhitzung des Wasserdampfes hat sich dabei für die Durchfüh- ^o rung der Spaltungsreaktion als vorteilhaft erwiesen.

Die Ausbeute an den gewünschten niedermolekularen, insbesondere äthylenreichen Kohlenwasserstoffen lag jedoch bei Anwendung der regenerativen Erhitzung des Wasserdampfes bisher unterhalb derjenigen, die bei indirekter bzw. rekuperativer Erhitzung erreicht wurde.

Es wurde nun gefunden, daß man diesen Mangel der regenerativen Beheizung des Wasserdampfes dadurch beseitigen kann, daß dem aus dem Regenerator kommenden heißen Wasserdampfstrom vor dem Eintritt in den Reaktionsraum eine während jeder regenerativen Wechselperiode stetig abnehmende Menge einer verdampfbaren Flüssigkeit, insbesondere Wasser, zugesetzt wird, so daß die Temperatur im Reaktionsraum unabhängig von den Temperaturschwankungen des aus dem Regenerator kommenden Wasserdampfstromes konstant bleibt.

Es ist an sich bekannt, daß die Äufheizungsteniperatur eines gas- oder dampfförmigen Mediums in einem Regenerator von Beginn der Wechsel-, periode bis zu deren Ende sinkt. Um diese Temperaturschwankungen in praktisch unerheblichen · Grenzen zu halten, wurden für solche Fälle kurze Wechselperioden angewandt. Da aber mit dem haufigen Umstellen der Wechselorgane des Regenerators ein erheblicher Verschleiß verbunden ist, kann man das Hilfsmittel der kurzen Wechselperiode praktisch nur bei vergleichsweise kleinen Apparaten anwenden, deren Leistung begrenzt ist. Bei großen Regeneratoren muß man aber Wechselzeiten von mindestens K) Minuten in Kauf nehmen, wenn eine ausreichende Wirtschaftlichkeit der Anlage erreicht werden soll. Solche vergleichsweise langen Wechselperioden führen aber zu einem beträchtlichen Temperaturabfall in der Gas- bzw. Dampfatmosphäre oberhalb des Regeneratorgitterwerkes. Da sich diese Temperaturschwankungen bis in den Reaktor auswirken, arbeiten die bisher bekannten derartigen Anlagen nicht mit der notwendigen Gleichmäßigkeit der Reaktionsteinperatur.

Aus der französischen Patentschrift 947 257 ist ferner ein Olefinerzeugungsverfahren bekannt, das als Wärmeträger keramisches feuerfestes Material verwendet und bei dem den zu spaltenden Kohlen-Wasserstoffen ein Inertgas, wie z. B. Wasserdampf, /.uyeset/t wird. Da das keramische feuerfeste Material im Laufe der Reaktionszeit an Temperatur ^verliert, verändern sich auch die Spaltbedingungen. Um trotzdem ein Spaltgas mit konstanter Dichte zu erhalten, wird durch den Inertgaszusatz, dessen Menge bei konstant bleibender Kohlenwasserstoffmenge mit abnehmender Temperatur des Wärmeträgers verringert wird, die Kohlenwasserstoffkonzentration pro Volumeinheit den jeweiligen Spaltbedingungen angepaßt. Im Gegensatz dazu dient beim erfindungsgemäßen Verfahren der Zusatz der verdampfbaren Flüssigkeit der Temperaturstabilisierung des Wärmeträgers, so' daß bezüglich der Zufuhr der zu spaltenden Kohlenwasserstoffe und der übrigen Reaktionsbedingungen keine Veränderungen erforderlich sind. Außerdem hat die Arbeitsweise nach der französischen Patentschrift den Nachteil, daß immer eine mehr "oder weniger große Ballastmenge an Inertgas mit durch den Reaktionsraum geschleppt werden muß.

Durch den erfindungsgemäßen Zusatz einer verdampfbaren Flüssigkeit zu dem aus dem Regenerator abziehenden aufgeheizten Wasserdampf in einer Menge, die sich von Beginn jeder Wechselperiode an nach Maßgabe des Temperaturabfalles stetig vermindert, kann man eine praktisch konstante bzw. nur in äußerst engen Grenzen schwankende Temperaturlage im Reaktionsraum halten.

.Als Einspritzflüssigkeit kann man vorteilhaft Wasser anwenden, das in Form eines feinen Nebels, beispielsweise durch Zerstäubung aus Düsen unter erhöhtem Druck, eingeführt wird. Der Wasserzulauf wird von einem Regler beherrscht, der seinerseits von den Impulsen eines im Reaktionsraum angeordneten Wärmefühlers beeinflußt wird. Die Konstanthaltung der Temperatur im Reaktionsraum kann bei Bearbeitung von flüssigem Ausgangsgut auch dadurch erreicht werden, daß die Menge des in den Wasserdampfstrom einzuführenden Ausgangsgutes entsprechend dem Temperaturabf all innerhalb jeder Wechselpenode verringert wird.

Es sei beispielsweise angenommen, daß die Temperatur des Wasserdampfes beim Verlassen des Regeneratorgitterwerkes zu Beginn jeder Wechselperiode von 10 Minuten 1250° C ist und bis zum Ende der Wechselperiode auf 1200° C fällt. In diesem Fall veränderte sich bisher bei der Erzeugung äthylenreicher Gase die Reaktionstemperatur im Reäktionsraum von 825 auf 800° C, was zu einer Verminderung der Ausbeute an Äthylen führt.

Durch Einspritzen von verdampfbarer Flüssigkeit gemäß der Erfindung in den heißen Wasserdampfstrom in stetig abnehmender Menge während jeder Wechselperiode kann im gleichen Falle die Temperatur im Reaktionsraum konstant auf 800° C gehalten werden, wobei die optimale Äthylenausbeute erreicht wird.

Beispiel

Der Spaltung soll ein schweres Heizöl (Bunker-C-Ül) unterworfen werden. Das spezifische Gewicht beträgt 0,962, sein Heizwert 9 633 kcal/kg.

Das öl wird erst auf 70° C vorgewärmt und dann dem Mischkanal zugeführt, in welchem es mit 1200° C heißem Wasserdampf unter Zerstäubung gemischt und dann in einen Reaktionsraum eingeführt wird. Im Mischkanal entfallen auf 1 kg öl etwa 2,78 kg Wasserdampf.

Der Wasserdampf ist in einem Regenerator auf die hohe Temperatur vorerhitzt worden. Durch den Regenerator werden 2,65 kg Wasserdampf geführt, der

zu Beginn der Wechselperiode mit einer Temperatur von etwa 1250° C aus dem Regenerator austritt. Vor Eintritt des heißen Wasserdampfes in den Mischkanal werden 0,13 kg Wasser in den heißen Dampfstrom eingedüst, so daß dessen Temperatur unter Verdampfung des Wassers auf etwa 1205° C heruntergeht. Während der Wechselperiode wird die Menge des eingespritzten Wassers bis auf praktisch Null reduziert. Die Regelung der eingespritzten Wassermenge erfolgt mittels der sich im Reaktionsraum einstellenden Temperatur von im Mittel 800° C. Diese kann mit Hilfe des erfindungsgemäßen Prinzips bis auf eine Schwankung von höchstens 3° C wäh-. rend einer Wechselperiode konstant gehalten werden.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zur Erzeugung von niedermolekularen, insbesondere äthylenreichen Kohlenwasserstoffen durch thermische Spaltung von hochsiedenden Kohlenwasserstoffgemischen einschließ-. Hch Rohölen in Gegenwart von regenerativ auf Temperaturen oberhalb 1100° C erhitztem Wasserdampf als Wärmeträger, wobei nach Patent 1238 005 das vorgewärmte, jedoch noch flüssige Ausgangsgut unter erhöhtem Druck in den durch einen außen gekühlten, yenturirohrartig sich erweiternden Mischkanal mit einer Geschwindigkeit von 100 m/Sek. und mehr strömenden Wasserdampfstrom eingespritzt wird, worauf das weitgehend homogene Stoffgemisch 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, dadurch gekennzeichnet, daß dem aus dem Regenerator kommenden heißen Wasserdampfstrom vor dem Eintritt in den Reaktionsraum eine während jeder regenerativen Wechselperiode stetig abnehmende Menge einer verdampfbaren Flüssigkeit, insbesondere Wasser, zugesetzt wird, so daß die Temperatur im Reaktionsraum unabhängig von den Temperaturschwankungen des aus dem Regenerator kommenden Wasserdampfstromes konstant bleibt