DE1443521A1 - Verfahren zur Erzeugung von Olefinen,insbesondere AEthylen,durch thermische Spaltung von Kohlenwasserstoffen - Google Patents
Verfahren zur Erzeugung von Olefinen,insbesondere AEthylen,durch thermische Spaltung von KohlenwasserstoffenInfo
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Description
Dr. Expl.
Unser Zeichens O.Z. 23 038 J/Dr
ludwigshafen a.Rh., den 15.5.1964-
Verfahren zur Erzeugung von Olefinen, insbesondere Äthylen, durch thermische Spaltung von
Kohlenwasserstoffen.
Es ist bekannt, olefinische Kohlenwasserstoffe zu erzeugen, indem man gasförmige oder vollständig verdampfbare flüssige
Kohlenwasserstoffe in Metallrohren, die von außen beheizt werden, in Mischung mit Wasserdampf bei Temperaturen oberhalb
75O0C einer thermischen Spaltung unterwirft. Hierbei
erhält man Spaltgase, die reich an Olefinen, wie Äthylen und
Propylen, sind und daneben noch höhere Olefine sowie Diolefine und andere Spaltprodukte enthalten. Zur Vermeidung von
Sekundärreaktionen muß das sehr reaktionsfähige Gasgemisch abgekühlt werden. Diese Abkühlung erfolgt in der Technik entweder
durch direktes Einspritzen von Kühlmitteln, zum Beispiel von flüssigen Kohlenwasserstoffen in das Reaktionsgut,
oder durch indirekte Kühlung, z.B. mit Hilfe von Wasser, in einem Spaltgaskühler.
Im allgemeinen wird zwecks Verbesserung der Wärmerückgewinnung die indirekte Kühlung vorgezogen. Ein Kachteil der
indirekten Kühlung besteht jedoch darin, daß hierbei sich
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häufig Ablagerungen von Koks oder anderen Krackprodukten bilden,
die besonders in der Verbindungsleitung zwischen dem
Spaltofen und dem Spaltgaskühler oder auch in den einzelnen
Kühlrohren des Spaltgaskühlers auftreten. Durch diese -Ablagerungen wird die Druckdifferenz in dem System erhöht und die
gleichmäßige Verteilung der heißen Spaltgase auf die Kühlflächen'
gestört. In mehr oder weniger kurzen Zeitabständen muß dann die Anlage stillgelegt und von Verkokungsprodukten gereinigt werden.
Das Verbindungsstück zwischen Spaltofenund Spaltgaskühler
für die Zuführung der Spaltgase zu den Kühlrohren wird in der
Weise ausgebildet, daß sein Durchmesser sich vom Durchmesser des Krackrohres auf den'Durchmesser des Kühlerbodens erweitert. In vielen Fällen hat es sich als zweckmäßig erwiesen,
dieser Erweiterung die Form eines Kegels oder einer Kalotte
zu geben. Bei großem Durchmesser des Kühlerbodens wird ein verhältnismäßig großer Raum in dem Verbindungsstück gebildet,
und es hat sich gezeigt, daß infolge der langen Verweilzeit
der Spaltgase in diesem Raum eine Bildung von Koksablagerungen unqL eine Verminderung der Ausbeute an Olefinen stattfindet.
Es wurde nun gefunden, daß diese Nachteile nicht auftreten ' I-
und Koksablagerungen selbst in langen Betriebsperioden'ver- c
mieden werden können, wenn man bei der thermischen Spaltung
von gasförmigen und/oder flüssigen, verdampfbaren Kohlen-" *
Wasserstoffen bei Temperaturen oberhalb 75O0G, vorzugsweise
zwischen etwa 800 und 8500G, und indirekter Abkühlung der
Spaltgase in Spaltgaskühlern auf Temperaturen unter 4000C,
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- 3 - O.Z. 23 038
v'orzugsweise' unter 35O0C, Wasserdampf tangential in das erweiterte
Verbindungsstück zwischen Spaltofen und Spaltgaskühler
mit hoher Geschwindigkeit einführt.
Die Menge des zugeführten Wasserdampfes beträgt hierbei -0.02
bis 1.0 Tonnen pro Tonne trockenes Spaltgas. Vorteilhaft wendet man 0.05 bis Oo2 Tonnen an. .
Die Temperatur des zugeführten Wasserdampfes soll nicht höher sein als die Temperatur der Spaltgase bei ihrem Eintritt in
den Kühler* Zweckmäßig wählt man eine Temperatur zwischen 110 und 40O0C0
Die Geschwindigkeit des zugeführten Wasserdampfes soll hoch
sein, um die Bildung von Koksablagerungen zu vermeiden. Zweckmäßig soll sie unterhalb der Schallgeschwindigkeit liegen*
jedoch mindestens 10 m/sec. betragen. Als vorteilhaft hat sich die Anwendung einer Geschwindigkeit zwischen 20 bis 300
m/sec., insbesondere zwischen 40 bis 200 m/sec, erwiesen.
Ist W1 die Geschwindigkeit der Spaltgase beim Eintritt in
das sich erweiternde Verbindungsstück zum Spaltgaskühler, J^1 die Dichte der Spaltgase an dieser Stelle, W2 die Geschwindigkeit
des eingeführten Wasserdampfes, if 2 seine Dichte,
so liegt in der Regel das Verhältnis der Staudrucke in einem besonders bevorzugten Bereich
w 2
W2
zwischen 0.01 und 2.0, insbesondere 0.1 und 1.0.
809811/1032
Der Wasserdampf wird im allgemeinen in der Nähe des Eintritts
der Spaltgase-in den Spaltgaskühler eingeführt* Man kann ihn
jedoch auch ganz öder teilweise an anderen Stellen des erweiterten
Verbindungsstückes zugeben. Vor allem.bei Spaltgasen, die durch indirekte Beheizung von Rohren mit einer Rohrwand
temperatur von Oberhalb 9000G erzeugt werden*,, empfiehlt
sich eine Aufteilung der Zugabe des Wasserdampfes an zwei
oder mehreren Stellen, z.B. in der Weise, daß mindestens die
'Hälfte in der Nähe des Eintritts der Spaltgase in den .Spaltgaskühlerv
die restliche Menge in der Nähe des Eintritts der Spaltgase in das erweiterte Verbindungsstück eingeführt werden. . ··.-■."'
Die Zuführung des Wasserdampfes in das erweiterte Verbindungsstück
zum Spaltgaskühler kann z.B. bei Anwendung eines kegelförmigen Verbindungsstückes gemäß Figur 1 erfolgen. .,,
Mitunter ist es vorteilhafter, auf das kegelförmige Yerbindungestuck
ein kurze8 zylindrisches Rohr folgen au lassen, in
■ das der Wasserdampf wie bei einem Zyklon gemäß Figuren 2 und
3 tangential zugegeben wird. ., "
Eine Vorrichtung, bei der der Wasserdampf an zwei verschiedenen
Stellen des Verbindungsstückes zugegeben wird* zeigt Figur 4. . *
In Figur 5 wird die zweckmäßige Art der Einführung des
Wasserdampf es in ein zylindrisches Ve rbindungs st üalc, dar gestellt.
!Dabei empfiehlt es sich, zusätzlich Wasserdampf durch,
mehrere Stutzen am Boden einzuführen, wobei der Wasserdampf
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• ORTGlNAL EPTEO
durch Prallplätten seitlich, d„h. quer zum Boden, umgelenkt
wird.
Es hat sich überraschend gezeigt, daß gemäß der Erfindung
verhältnismäßig kleine Mengen an Wasserdampf genügen, um den Ansatz von Koka in dem Verbindungsstück zu unterdrücken.
Als Rohstoffe für die Spaltung eignen sich z,B. gesättigte
Kohlenwas-serstoffe, vie !than, Propan, Butan und dergl'.,
oder Mischungen von flüssigen Kohlenwasserstoffen, wie Leichtbenzine , Schwerbenzine und dergl.
Die Spaltung dieser Rohstoffe erfolgt in Krackrohren, die in einem Feuerungsraum durch Verbrennung von Gasen beheizt werden.
Sie wird bei geringem Überdruck, z.B, etwa 0,7 bis 1· atü, unter Anwendung von Temperaturen oberhalb 75O0C, z.B.
bei 800 bis 8500O, ausgeführt. Von besonderer Bedeutung ist
das erfindungsgemäße Verfahren für die sogenannte Kurzzeit-■
spaltung, bei der die Anwendung von Spalttemperaturen zwischen 800 und 8500O und einer Verweilzeit im Spaltrohr von
weniger als 0,3 see, z.B. vorzugsweise 0,2 se.c oder darunter,'
bezogen auf den Zustand des Reaktipnsgemisches am Austritt der Gase aus dem Spaltrohr, stattfindet. Das Verbindungsstück
zwischen Krackrohr und den Kühlrohren des Spaltgaskühlers soll möglichst kurz gehalten werden, damit die
Spaltgase auf die Kühlrohre in dem Verbindungsstück diffusorartig
und wirbelfrei verteilt werden.
, 80981 r/roaz
ORIGINAL INSPECTED
.;■..■ ;. ι
3700 kg/h Leichtbenzin von einem Siedebereich von 35 bis
17O0C werden mit 1850 kg/h Wasserdampf gemischt, auf 60O0C
aufgeheizt und in einem durch Gasflammen von außen beheizten
Rohr bei Temperaturen, die bis zu 82O0C ansteigen, thermisch
gespalten. Die Verweilzeit des heißen Reakt ionsgemis.che s beträgt vom Anfang der Spaltreaktion bis zum Austritt der Spaltgase
aus dem Spaltrohr etwa 0,3 see.
Die Verteilung der heißen Spaltgase auf die Kühlrohre des Spaltgaskühlers erfolgt in einem Verbindungsstück gemäß
Figur 4. -
Bei der Reaktion werden 5550 kg/h Spaltgase erhalten. Diesen
Spaltgasen werden 350 kg Wasserdampf pro Stunde mit.einer
Temperatur von 200°C und einer Geschwindigkeit von IQO m/sec,
an den in Figur 4 angegebenen Stellen zugegeben, und zwar
200 kg in die Einführung A und 150 kg in die Einführung B.
Die Spaltgase verlassen den Spaltgaskühler mit einer. Temperatur von etwa 35O0C und werden nach einer weiteren Abkühlung
auf etwa 2000C durch direkte Kühlung mit flüssigen Kohlenwasserstoffen
vom Siedebereich von 220 bis 25O0C nach den Üblichen Trennverfahren aufgearbeitet. Dabei erhält man bei
störungsfreiem Betrieb 1080 kg/h reines Äthylen.
I-"-- ■ ■■: :. ■ : - 7 ~
80 98 1 i/1032
ORIGINAL INSPECTED
Claims (1)
- PatentanspruchVerfahren zur Erzeugung von Olefinen, insbesondere Äthylen, durch thermische Spaltung von gasförmigen und/oder flüssigen verdampfbaren Kohlenwasserstoffen bei Temperaturen oberhalb 75O0C, vorzugsweise zwischen etwa 800 und 85O0O, und indirekter Abkühlung der Spaltgase in Spaltgaskühlern auf Temperaturen unter 4000O, vorzugsweise unter 35O0O, dadurch gekennzeichnet, daß man Wasserdampf tangential in. das erweiterte Verbindungsstück zwischen Spaltofen und Spaltgaskühler mit hoher Geschwindigkeit einführt.BADISCHE ANILIN- & SODA-FABRIK AGZeichn.80 9811/103 2
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