DE1543122C3

DE1543122C3 - Verfahren zur Herstellung von vorwiegend Acetylen und Äthylen enthaltenden ungesättigten Kohlenwasserstoffen

Info

Publication number: DE1543122C3
Application number: DE1543122A
Authority: DE
Inventors: Shinpei Fukushima Gomi; Toshio Tokio Kanai; Toru Chiba Sogawa
Original assignee: Kureha Corp
Current assignee: Kureha Corp
Priority date: 1964-08-24
Filing date: 1965-08-24
Publication date: 1974-01-24
Also published as: US3408417A; DE1543122B2; DE1543122A1; GB1090278A

Description

geführt, in der die Krackreaktion durchgeführt wird. Nach erfolgter Krackreaktion werden die Produkte schnell mittels Kühlwasser gekühlt, das durch ein Rohr 4 in den Endteil der Reaktionskammer 9 eingeführt wird; dann wird die Reaktion beendet. Die Reaktionsprodukte werden aus dem Rohr 10 abgezogen.

Wenn die Strömungsgeschwindigkeit an der DrosseiöfTnung 8 bei Schallgeschwindigkeit oder einer

kein schnelles Mischen erreicht, die Ausbeute an Acetylen und Äthylen nimmt ab. das Verhältnis der beiden Produkte zueinander schwankt, und an der Wand der Reaktionskammer 9 setzen sich Kohle und 5 Teer ab. Wenn man das Einsatzgut nicht mit Schallgeschwindigkeit oder einer höheren Geschwindigkeit einspritzt, wird es schwierig, selbst wenn ein Verbrennungsgas hoher Temperatur durch gleichmäßige Verbrennung bei einer Strömungsgeschwindigkeit, die

ändert sich.

Die Erfindung wird durch folgendes Beispiel veranschaulicht.

Beispiel

In dem in Abb. 1 dargestellten Ofen wurde ein thermischer Krackprozeß durchgeführt. Mit Hilfe eines Brenners wurden verbrannt: 657 m^:l h (Normal-

höheren Geschwindigkeit gehalten wird, erfolgt das io an der Drosselöffnung 8 der Schallgeschwindigkeit Mischen des Ausgangsmaterials mit dem heißen Ver- entspricht oder darüber liegt, gebildet wird, ein brennungsgas schnell und gleichmäßig ohne jede gleichmäßiges Gemisch aus dem Einsatzgut und dem Turbulenz des beigemischten Gases in der Verbren- Verbrennungsgas herzustellen. An der Wand der nungskammer, so daß nach Überführung des Ge- Drosselöffnung 8 setzen sich dann Kohle und Teer misches von der Verbrennungskammer 6 in die Re- 15 ab, die Ausbeute an Acetylen und Äthylen sinkt, und aktionskammer 9 die Krackreaktion bei konstanter das Verhältnis der beiden Produkte zueinander ver-. Reaktionstemperatur durchgeführt werden kann. Dadurch wird die Ausbeute an Acetylen und Äthylen
erhöht, wobei gleichzeitig Schwankungen in der Ausbeute an Acetylen und Äthylen und' in dem Verhält- 20
nis von Acetylen und Äthylen vermieden werden.
Diese Ergebnisse werden dadurch erzielt, daß sowohl
die Strömungsgeschwindigkeit des Ausgangskohlenwasserstoffes in Düse 7 als auch die Strömungsgeschwindigkeit des Gemisches an der Drossel- 35 bedingung) Erdölkrackgas als BrennstolT. 703 m^:! h öffnung 8 bei Schallgeschwindigkeit oder einer höhe- (Normalbedingung) Sauerstoff und 1261 kg h Dampf, ren Geschwindigkeit gehalten werden. Wenn jedoch Die Zusammensetzung des Erdölkrackgases ist folnur eine dieser beiden Maßnahmen beachtet wird, gende: 9,5⁰O CO, 12,6° <> CH₄, 30,3% CO.„ 9,5% kann die Ausbeute an Acetylen und Äthylen nicht C,H.„ 12,8% CH₁, 0,3% CjH,,, 0,5"« CH₄, 0.2% erhöht werden, und auch die Schwankung im Ver- 30 C₄H", 0,3% C₄H₄, 0.4",. C₀H₀ und 23"Ό H₂. Als hältnis der beiden Produkte und die Bildung von -- - Kohlenstoff und Teer können nicht beseitigt werden.
Wenn die Strömungsgeschwindigkeit an der Drosselöffnung 8 unter der Schallgeschwindigkeit liegt, wird,

selbst wenn der Ausgangskohlenwasserstoff ständig 35 Verbrennungskammer eingespritzt, um es mit dem mit Schallgeschwindigkeit oder einer höheren Ge- heißen Verbrennungsgas zu mischen. Dann wurde schwindigkeit in das heiße Verbrennungsgas ein- das so erhaltene Gemisch in die Reaktionskammer gespritzt und mit demselben vermischt wird, die eingespritzt, wobei die Geschwindigkeit in der Drossel-Verbrennung in der Verbrennungskammer ungleich- öffnung Mach 1 betrug, um das thermische Kracken mäßig und die Zusammensetzung des heißen Ver- 40 von Naphtha durchzuführen. Die Reaktionstempebrennungsgases verändert sich, so daß auch die Ver- ratur betrug 1120 C. die Reaktionszeit 0,001 Sekunmischung' des Ausgangskohlenwasserstoffes mit dem den, und das Krackgas belief sich auf 2122 m^!h Verbrennungsgas ungleichmäßig wird. Daher wird (Normalbedingung).

Tabelle

-» If ' TT" UU

Kohlenwasserstoff-Einsatzgut wurden 1487 1 h Naphtha (Siedepunkt zwischen 50 und 130 C) auf 500 C vorgewärmt und durch die Einspritzdüse mit einer Geschwindigkeit von Mach 1 in den unteren Teil der

	Einheit	Verfahren	1	Vergleichsverfahren	3
Versuch Nr.		gemäß der
		Erfindung	0,4	2	0.4
Strömungsgeschwindigkeit	Mach (M)
des Krackguts		1,0	1.0	1.0	0.4
Strömungsgeschwindigkeit	Mach (M)		23,4		20.8
an der Drosselöffnung ..	Gewichtsprozent	1,0	30,5	0,4	29.3
Acetylen	Gewichtsprozent	23,6	53,9	21.3	50.1
Äthylen	Gewichtsprozent	35,3	95,3	31.3	92.1
Acetylen und Äthylen ....	Gewichtsprozent	58,9		52.6
Kohlenstoffbilanz .......		98,2	geringe Ablage	95.1	geringe Ablage
Kohlenstoffablagerung			rung an der		rung rund um die
im Innern des Ofens ...		keine	Einspritzdüse	Ablagerung	Einspritzdüse
			und an der	an der Wand	und um die
			Drosselöffnung	der Reaktions	Drosselöffnung-
				kammer	Ablagerung
					an der Wand
					der Reaktions-
					iammer

Außerdem wurden weitere Versuche mit der » gleichen Hinsatzmenge bei unterschiedlichen Strömungsgeschwindigkeiten durchgeführt, indem die Gase in gleicher Zuführmenge verwendet wurden und die Strömungsgeschwindigkeit des Krackgutes an der Einspritzdüse und an der Drosselöffnung verändert wurde. Die erzielten Ergebnisse werden in der folgenden Tabelle mit den Ergebnissen des Beispiels verglichen.

Das Diagramm der A b b. 2 zeigt die Unterschiede, die sich mit dem Zeitablauf für das Verhältnis von Äthylen zu Acetylen durch die Veränderung der Strömungsgeschwindigkeiten an der Einspritzdüse und an der Drosselöffnung ergeben. Dabei stellt die Kurve mit dem Zeichen O das Beispiel dar, die Kurve mit dem X-Zeichen das Vergleichsverfahren 1, die Kurve mit dem Zeichen Q das Vergleichsverfahren 2 und die Kurve mit dem Zeichen Δ das Vergleichsverfahren 3.

Wie bereits ausgeführt, wird die höchste Ausbeute an Acetylen und Äthylen bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erzielt, wobei eine Bildung von Kohle und Teer an der Wand des Ofens nicht festgestellt werden kann. Aus A b b. 2 geht hervor, daß das Verhältnis von Äthylen zu Acetylen (in Gewichtsprozent des erzeugten Gasgemisches) unverändert bleibt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur Herstellung von vorwiegend Acetylen und Äthylen enthaltenden ungesättigten Kohlenwasserstoffen, durch thermische Spaltung von Kohlenwasserstoffen in einem Strom heißer Verbrennungsgase, bei dem in einer Verbrennungskammer Brennstoff und Sauerstoff verbrannt und der zu spaltende Kohlenwasserstoff durch

Gegenstand der Erfindung ist daher ein Verfahren zur Herstellung von vorwiegend Acetylen und Äthylen enthaltenden ungesättigten Kohlenwasserstoffen durch thermische Spaltung von Kohlenwasserstoffen in einem 5 Strom heißer Verbrennungsgase, bei dem in einer Verbrennungskammer Brennstoff und Sauerstoff ver-, brannt und der zu spaltende Kohlenwasserstoff durch einen Kranz von Düsen radial in den Strom der Verbrennungsgase eingeleitet und das erhaltene Gemisch

einen Kranz von Düsen radial in den Strom der io durch eine Drosselöffnung in den Reaktionsraum Verbrennungsgase eingeleitet und das erhaltene übergeführt und gespalten und das erhaltene Spalt-Gemisch durch eine Drosselöffnung in den Reaktionsraum übergeführt und gespalten und das er-

produkt anschließend abgeschreckt wird, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß der zu spaltende Kohlenwasserstoff, nach Vorerhitzung, mit mindestens wird, dadurch geke η nzeich ne t, daß der 15 Schallgeschwindigkeit in die Verbrennungskammer zu spaltende Kohlenwasserstoff, nach Vor- eingeleitet und das erhaltene Gemisch mit mindestens

Schallgeschwindigkeit durch die Drosselöffnung in den Reaktionsraum übergeführt wird.

Durch das Verfahren nach der Erfindung werden

haltene Spaltprodukt anschließend abgeschreckt

erhitzung, mit mindestens Schallgeschwindigkeit in die Verbrennungskammer eingeleitet und das erhaltene Gemisch mit mindestens Schallge

schwindigkeit durch die Drosselöffnung in den 20 folgende Verbesserungen erzielt: Reaktionsraum übergeführt wird. . a) Eine konstante Strömungsmenge für die Gas

ströme,

b) ein gleichmäßiges Mischen,

c) eine höhere Ausbeute an Acetylen und Äthylen, 25 d) ein gleichbleibendes Produktionsverhältnis der

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstel- gewonnenen Kohlenwasserstoffe,

lung von vorwiegend Acetylen und Äthylen enthal- _e) Vermeidung von Kohle- und Teerbildung,

tenden ungesättigten Kohlenwasserstoffen, durch ther- I_n der Zeichnung, die ein Äusführungsbeispiel

mische Spaltung von Kohlenwasserstoffen in einem einer Anlage zur Durchführung des Verfahrens geStrom heißer Verbrennungsgase, bei dem in einer 30 maß der Erfindung zeigt, ist

Verbrennungskammer Brennstoff und Sauerstoff ver- A b b. 1 ein senkrechter Schnitt durch einen für

brannt und der zu spaltende Kohlenwasserstoff durch die Ausführung des Verfahrens geeigneten — hier einen Kranz von Düsen radial in den Strom der Ver- nicht beanspruchten — Ofen,

brennungsgase eingespritzt und das erhaltene Gemisch. A b b. 2 ein Diagramm, in dem die Ergebnisse des

durch eine Drosselöffnung in den Reaktionsraum ein- 35 erfindungsgemäßen Verfahrens denen des bekannten geführt und gespalten und das erhaltene Spaltprodukt Verfahrens an Hand entsprechender Kurven veranschließend abgeschreckt wird. gleichsweise gegenübergestellt sind.

Zur Herstellung von ungesättigten Kohlenwasser- Wie aus Abb. 1 ersichtlich ist, weist der Ofen eine

stoffen, wie Acetylen und Äthylen, durch thermisches Düse I zur Einführung von Brennstoff und eine Kracken von Kohlenwasserstoffen, ist es wichtig, eine 40 Düse 2 zur gleichzeitigen Einführung von Sauerstoff hohe Ausbeute von Acetylen und Äthylen zu erhalten. und Dampf auf. Brennstoff, Sauerstoff und Dampf Es ist außerdem notwendig, eine beständige ther- werden von einem Brenner 5 in die Verbrennungsmische Spaltreaktion und Gasbildung aufrechtzuerhal- kammer 6 gespritzt, um den Brennstoff zu verbrennen ten und die Bildung von Kohle und Teer bei der und ein Verbrennungsgas hoher Temperatur zu bilden. Spaltung der Kohlenwasserstoffe zu vermeiden, damit 45 Der als Ausgangsmaterial zum Kracken in das Vereine Verschmutzung des Ofens vermieden und ein brennungsgas einzuspritzende Kohlenwasserstoff wird Dauerbetrieb ermöglicht wird und Schwankungen in
der Ausbeute an Acetylen und Äthylen sowie in dem
Produktionsverhältnis der beiden Kohlenwasserstoffe
auf ein Mindestmaß beschränkt werden.

Es ist aus der östereichischen Patentschrift 199 625
ein Verfahren zur Herstellung von Acetylen und/oder
Äthylen durch pyrolytische Spaltung von Kohlenwasserstoffen mit Hilfe von beigemischten Verbrennungsgasen bekannt. Die Spaltung wirdmit Verbren- 55 digkeit des in die Verbrennungskammer einzunungsgasen durchgeführt, die erzeugt werden, indem spritzenden Materials erreicht werden, und zwar ohne Sauerstoff und Wasserstoff bei Schallgeschwindigkeit Störung durch die Druckabweichung in der Verbrenin eine Verbrennungskammer eingespritzt werden. nungskammer, so daß das Krackgut schnell und Mit diesem bekannten Verfahren kann die Schaffung gleichmäßig mit dem heißen Verbrennungsgas vereiner gleichbleibenden Durchflußmenge jedes Stromes 60 mischt wird. Folglich bleibt die Bildung von Kohle sowie ein gleichmäßiges Mischen und die Erhöhung und Teer auf ein geringes Maß beschränkt, und an der Ausbeute an Acetylen und Äthylen nicht erreicht den Ofenwänden setzen sich keine Kohle- und Teerwerden. Ferner ist die Aufrechterhaltung eines gleich- rückstände ab, so daß günstige Reaktionsergebnisse bleibenden Verhältnisses zwischen den erzielten Pro- erzielt werden können. Das mit dem heißen Verbrendukten nicht gewährleistet, und es tritt keine Hern- 65 nungsgas gemischte 'Ausgangsmaterial wird vom mung der Bildung von Kohle und Teer auf. unteren Teil der Verbrennungskammer 6 mit Schall-

Alle diese Nachteile werden durch die vorliegende geschwindigkeit oder Überschallgeschwindigkeit durch Erfindung vermieden. eine Drosselöffnung 8 in die Reaktionskammer 9 über

vorgewärmt durch eine Düse 3 eingeführt und durch eine Einspritzdüse 7 mit Schallgeschwindigkeit oder einer höherea Geschwindigkeit in die Verbrennungs-50 kammer 6 eingespritzt, wo er mit dem eine hohe Temperatur aufweisenden Verbrennungsgas vermischt wird. Wenn das zu krackende Produkt mit Schallgeschwindigkeit in die Verbrennungskammer eingespritzt wird, kann eine konstante Strömungsgeschwin-