DE1568113A1

DE1568113A1 - Process for the production of olefins, in particular ethylene, by thermal cracking of hydrocarbons

Info

Publication number: DE1568113A1
Application number: DE19661568113
Authority: DE
Inventors: Dr Karl Buschmann; Dr Hermann Meyer; Dr Helmut Nonnenmacher; Dr Wilhelm Rittinger
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1966-05-14
Filing date: 1966-05-14
Publication date: 1970-04-30
Also published as: BE698426A; GB1177181A; FR1522863A; ES340563A1; NL6706698A

Description

BADISCHE ANILIN- & SODA-FABRIK AG 1 ^RR 1 1 QBADISCHE ANILINE- & SODA-FABRIK AG 1 ^ RR 1 1 Q

unsere Zeichen: O.Z. 24 229 Hp/sb Ludwigshafen/Rh., den 13.Mai 1966 our reference: OZ 24 229 Hp / s b Ludwigshafen / Rh., May 13, 1966

Verfahren zur Erzeugung von Olefinen, insbesondere Äthylen, durch thermische Spaltung von Kohlenwasserstoffen Process for the production of olefins, in particular ethylene, by thermal cracking of hydrocarbons

Es ist bekannt, olefinische Kohlenwasserstoffe zu erzeugen, indem man gasförmige oder vollständig verdampfbare flüssige Kohlenwasserstoffe in Metallrohr en, 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.It is known to produce olefinic hydrocarbons, by gaseous or vaporizable liquid hydrocarbons completely in metal pipe en which are heated from the outside, subjecting a mixture with water vapor at temperatures above 75O ⁰ C to a thermal cleavage. This gives fission gases that are rich in olefins, such as ethylene and propylene, and also contain higher olefins as well as diolefins and other fission products.

Im allgemeinen, verwendet man Metallschlangen mit horizontaler oder vertikaler Parallelanordnung der Rohre, die entweder durch Bodenbrenner oder von zwei Seiten durch eine Vielzahl von Brennern beheizt werden, welche an den langen Seitenwänden einer rechteckigen Ofenkammer angebracht sind. Die lichte Weite des im allgemeinen kreisförmigen Querschnitts der Rohrschlangen beträgt 50 bis 150 mm, die Länge 130 bis 200 m. Die Wärmebelastung, mit der die Schlangen beheizt werden, beträgt ungefähr 20 000 bis 30 000 Kal/m /h und die Reaktionsausgangstemperatür zwischen 750 und etwa SOO⁰C.In general, metal coils with horizontal or vertical parallel arrangement of the tubes are used, which are heated either by bottom burners or from two sides by a plurality of burners which are attached to the long side walls of a rectangular furnace chamber. The clear width of the generally circular cross-section of the pipe coils is 50 to 150 mm, the length 130 to 200 m and about SOO ⁰ C.

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Im laufe des Betriebes tritt an den Innenwandungen der Rohre Koksbildung ein. Die Spaltung muß daher von Zeit zu Zeit unterbrochen und die Rohre müssen entkokt werden, z.B. durch Ausbrennen mit luft; dies soll selbstverständlich nur in möglichst langen Zeitabständen erforderlich sein, so daß lange ununterbrochene Betriebszeiten erreicht werden.During operation, coke formation occurs on the inner walls of the pipes. The fission must therefore be interrupted from time to time and the pipes must be decoked, e.g. by burning them out with air; Of course, this should only be done as far as possible long time intervals, so that long uninterrupted operating times can be achieved.

Um dementsprechend bei hohen Äthylenausbeuten lange Betriebszeiten zu erzielen, ist schon vorgeschlagen worden, die Rohrteile am Anfang der Rohrschlange mit höherer Wärmebelastung als gegen Ende der Rohrschlange zu beheizen. Um dies zu erreichen, wurde vorgeschlagen, den Ofenräum durch Trennwände oder andere Einbauten in mehrere Räume mit unterschiedlicher Heizintensität aufzuteilen. Auch andere Maßnahmen, z.B. Verwendung von Rohren mit ungleichen, z.B. ovalem Querschnitt, oder eines Rohres mit beliebigem, vorzugsweise kreisförmigem Querschnitt, das auf> der Außenseite Rippen oder Lamellen trägt, sind schon vorgeschlagen worden. Diese Maßnahmen sind konstruktiv aufwendig oder schwer zu verwirklichen und bringen dazu nur eine teilweise Verbesserung.In order to achieve long operating times with high ethylene yields, it has already been proposed to heat the pipe parts at the beginning of the pipe coil with a higher heat load than towards the end of the pipe coil. In order to achieve this, it has been proposed to divide the furnace room into several rooms with different heating intensities by means of partitions or other built-in components. Other measures, such as the use of tubes with unequal, for example oval, cross-section, or a tube with any desired, preferably circular, cross-section which has ribs or lamellas on the outside, have already been proposed. These measures are structurally complex or difficult to implement and only bring about a partial improvement.

Es ist auch schon bekannt, die Selektivität der Reaktion, d.h. die bevorzugte Bildung von Äthylen, dadurch zu erhöhen, daß man höhere Spalttemperaturen zwischen 800 und 900⁰C anwendet und ^; die gleiche Krackschärfe durch entsprechend kürzere Verweilzeiten von weniger als 0,7 see, vorteilhaft von weniger als 0,5 see, bezogen auf den Zustand des Reaktionsgemisches am Aus-It is also already known, the selectivity of the reaction, ie, the preferred formation of ethylene, to increase the fact that higher cracking temperatures between 800 and 900 ⁰ C and ^applying; the same cracking severity through correspondingly shorter residence times of less than 0.7 seconds, advantageously less than 0.5 seconds, based on the state of the reaction mixture at the outlet

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gang der Gase aus dem Spaltrohr, erreicht. Das bedingt sehr viel kürzere Rohrschlangen mit einer länge von z.B. 20 bis .-12-0'Oi₄ die mit sehr hoher Wärme belastung von ungefähr 40 Kal/m/h und mehr beheizt werden. Man kann in diesen Spaltsystei&en hohe Äthylenausbeuten mit einer großen Selektivität der Reaktion_t die durch ein niedriges Gewichts verhältnis von ILj+dL·:. Äthylen von 0,6 und weniger charakterisiert ist, erhalten. Unter Krackschärfe, auch Spalttiefe, Kracktiefe oder Umwandiungsgrad genannt, wird der Prozentsatz des in der Pyrolyse umgewandelten Ausgangsmaterials verstanden. Die Krackschärfe kann jedoch nur für einheitliche Ausgangsmaterialien, ζ.B. für Pentan oder Me thy1-cyciopehtan, zahlenmäßig angegeben werden. Man mißt dazu die Menge des Ausgangsstoffes, die den Ofen unverändert passiert hat. Da es sioh bei den üblicherweise verwendeten Ausgangsmat4rialien um Mischungen der verschiedensten Kohlenwasserstoffe handelt und die Komponenten der Mischungen eine verschiedehe Abhängigkeit der Krackschärfe von der Temperatur und der Vferweilzeit aufweisen, dient dieser Begriff hier nur zur qualitativen Charakterisierung.passage of the gases from the can. This requires much shorter pipe coils with a length of, for example, 20 to.-12-0'Oi _4, which are heated with a very high heat load of around 40 cal / m / h and more. One can in this Spaltsystei en & Äthylenausbeuten high with a large selectivity of the reaction, the _t by a low weight ratio of IL j + dL · :. Ethylene is characterized by 0.6 and less. Cracking severity, also called crack depth, cracking depth or degree of conversion, is understood as the percentage of the starting material converted in the pyrolysis. However, the cracking sharpness can only be achieved for uniform raw materials, ζ.B. for pentane or methy1-cyciopehtane, are given numerically. To do this, measure the amount of the starting material that has passed through the furnace unchanged. Since the starting materials usually used are mixtures of the most varied of hydrocarbons and the components of the mixtures show a different dependence of the cracking severity on the temperature and the residence time, this term is only used here for qualitative characterization.

Dem Vorteil der hohen Selektivität steht jedoch eine Reihe von Nachteilen gegenüber: Bei gleicher Krackschärfe ist die Betriebszeit bis zum Entkoken häufig kürzer als bei den Spaltsystemen, die bei niedrigerer Temperatur, längerer Verweilzeit und entsprechend geringerer Wärmeintensität betrieben werden. Außerdem ist die Lebensdauer der Rohrschlangen wegen der außerordentlich hohen Wandtemperaturen, die schon bei geringfügigerHowever, there are a number of advantages of high selectivity of disadvantages: With the same cracking severity, the operating time until decoking is often shorter than with the cracking systems, those at lower temperature, longer residence time and operated with a correspondingly lower heat intensity. In addition, the service life of the pipe coils is extraordinary because of the high wall temperatures, which are already slight

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- 4 - O.Z. 24 229- 4 - O.Z. 24 229

Verkokung der Schlangen auftreten, verhältnismäßig niedrig.Coking of the snakes occur relatively low.

Es wurde nun gefunden, daß eine wesentliche Verbesserung in dieser Hinsicht,insbesondere eine längere Betriebszeit bis zum Entkoken, bei der thermischen Spaltung von verdampfbaren Kohlenwasserstoffen mit einer C-Zahl von etwa Cp bis etwa C,_Q in einer von außen beheizten Rohrschlange mit kreisförmigem Querschnitt bei Temperaturen von 800 bis 90O⁰C und Verweilzeiten von weniger als 0,7 see, bezogen auf den Zustand der Spaltstoffe am Ausgang der Schlange, und bei einer Wärmebelastung der Rohrschlange von mehr als 40 000 Kal/m /h, vorzugsweise von mehr als 60 000 Kal/m /h erreicht wird, wenn man die Spaltung der ineiner vorgeschalteten Konvektionszone verdampften Kohlenwasserstoffe in Gegenwart von Wasserdampf in einer Menge von 0,3 bis 1 kg Wasserdampf je kg Kohlenwasserstoffgemisch in Rohrschlangen mit rundem Querschnitt der Rohre, die eine glatte Oberfläche aufweisen und in einem einzigen Strahlungsraum durchführt und gleichzeitig die Wärmezufuhr zu den einzelnen Rohrabschnitten der Rohrschlange durch Strahlungsheizung durch eine Vielzahl, von Brennern, bei Rohraußenwandtemperatüren von 850 bis 110O⁰C so regelt, daß die Rohraußenwandtemperaturen über den gesamten Verlauf der Rohrschlangen, d.i. vom Ofeneingang zum Ofenaus-.gang um höchstens 120⁰C, zweckmäßig um höchstens 70⁰C, ansteigen oder vorzugsweise annähernd gleichbleiben.It has now been found that a substantial improvement in this regard, in particular a longer operating time before decoking, is achieved in the thermal cracking of vaporizable hydrocarbons with a C number of about Cp to about C, _Q in an externally heated pipe coil with a circular cross-section at temperatures from 800 to 90O ⁰ C and residence times of less than 0.7 seconds, based on the state of the fissile materials at the exit of the coil, and with a heat load of the pipe coil of more than 40,000 cal / m / h, preferably more than 60,000 cal / m / h is achieved if the splitting of the hydrocarbons evaporated in an upstream convection zone in the presence of water vapor in an amount of 0.3 to 1 kg of water vapor per kg of hydrocarbon mixture in coils with a round cross-section of the pipes, which have a smooth surface have and carries out in a single radiation space and at the same time the heat supply to the individual pipe sections of the Coil by radiant heating by means of a plurality of burners, wherein outer tube wall temperature doors of 850 to 110o ⁰ C so controls that the outer tube wall temperatures over the entire course of the tube coils, di from the furnace entrance to Ofenaus-.gang by a maximum of 120 ⁰ C, advantageously at most 70 ⁰ C, increase or preferably remain approximately the same.

Die Brenner sind dabei zweckmäßig in Reihen angeordnet und die Achsen der Brenner sind vorteilhaft senkrecht zur Ebene der Rohrschlange angeordnet.The burners are expediently arranged in rows and the axes of the burners are advantageously perpendicular to the plane of the Coiled pipe arranged.

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Λ - 5 - O.Z. 24 229Λ - 5 - O.Z. 24 229

Als Ausgangsmaterialien für die Spaltung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren kommen allgemein verdampfbare Kohlenwasserstoffe mit einer Kohlenwasserstoffzahl von Cp bis C,_o in Betracht. Beispielsweise seien Kohlenwasserstoffe, insbesondere paraffinische Kohlenwasserstoffe, mit dem Siedebereich der Benzine, d.s. "alle Fraktionen* die zwischen ungefähr 30 bis ungefähr 200⁰C sieden, genannt. Diese Fraktionen enthalten in der Regel Kohlenwasserstoffe mit 5 bis 12 Kohlenstoffatomen. Ausgangsmaterialien mit höherem Molekulargewicht,· z.B. mit einer Kohlenstoffzahl bis zu 30 Kohlenstoffatomen, können auch verwendet worden, sofern sie verdampfbar sind. Als Beispiel einer höhersiedenden Fraktion sei eine Gas-Öl-Fraktion mit einem Siedebereich von 160 bis 32O⁰C genannt..Kohlenwasserstoffe oder Kohlenwasserstoffmischungen, die von 2 bis 5 Kohlenstoffatome enthalten, können ebenfalls verwendet -werden.The starting materials for the cleavage by the process according to the invention are generally vaporizable hydrocarbons with a hydrocarbon number of Cp to C, _o . For example, hydrocarbons, especially paraffinic hydrocarbons, with the boiling range of gasoline, ie "all fractions * boiling between approximately 30 to approximately 200 ^° C. These fractions generally contain hydrocarbons with 5 to 12 carbon atoms. · eg with a carbon number up to 30 carbon atoms, can also been used, provided that they are vaporized. As an example, a higher boiling fraction is a gas oil fraction having a boiling range of 160 to 32O ⁰ C genannt..Kohlenwasserstoffe or hydrocarbon mixtures, of Containing from 2 to 5 carbon atoms can also be used.

Der Reaktionsdruck am. Ausgang der Rohrschlangen beträgt in der Regel zwischen ungefähr 0,2 und 2 atü. Je nach dem Durchmesser der Rohrschlangen und dem gewählten Durchsatz können dabei Drucke von 5 bis 20 atm am Rohreingang erforderlich sein.The reaction pressure at the outlet of the pipe coils is in Usually between about 0.2 and 2 atm. Depending on the diameter of the pipe coils and the selected throughput, you can Pressures of 5 to 20 atm at the pipe entrance may be required.

Die durchgesetzte Menge Wasserdampf-KohlenwasserstoffgemischThe amount of water vapor-hydrocarbon mixture passed through

beträgt bei diesen Drücken ungefähr 20 bis 100 kg/cm Rohr-Querschnitt und Stunde.at these pressures is approximately 20 to 100 kg / cm of pipe cross-section and hour.

Die erfindungsgemäße Regelung der Strahlungsheizung kann auf verschiedene Weise erfolgen. Man kann die Brenner, die zweckmäßig mit Gas beheizt sind, z,B. so regeln, daß man beispiels- The inventive regulation of the radiant heating can be based on done different ways. You can use the burners, which are expediently heated with gas, z, B. regulate so that one example

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weise der ersten Brennerreihe oder den ersten Brennerreihen erheblich mehr Gas zuführt, als den letzten Brennerreihen, während die Gasmenge, die den Reihen der mittleren Brenner zugeführt wird, zwischen diesen Mengen liegt. Dabei sind bei einer horizontal angeordneten Rohrschlange die horizontalen Brennerreihen, bei einer vertikal angeordneten Rohrschlange die vertikalen Brennerreihen gemeint.wise to the first row of burners or the first rows of burners considerably supplies more gas than the last rows of burners, while the amount of gas supplied to the rows of middle burners is between these quantities. In the case of a horizontally arranged pipe coil, the horizontal rows of burners, in the case of a vertically arranged pipe coil, this means the vertical rows of burners.

Wird eine Rohrschlange verwendet, deren parallele, gerade Rohrteile etwa gleichen lichten Abstand besitzen, so werden z.B. die ersten Brennerreihen zur Strahlungsheizung der Eingangsrohre, z.B. des ersten Drittels der Gesamtrohrlänge, mit Düsen von mindestens dem 1,5-fachen, zweckmäßig dem 2-fachen, Querschnitt derjenigen Brennerreihen ausgerüstet, die zur Strahlungsheizung der mittleren Rohre dienen, während die· Brennerreihen zur Strahlungsheizung der letzten Rphre vor dem Ofenausgang, beispielsweise des letzten Drittels oder Viertels der Gesartrchrlän^, Düsen mit höchstens 50$, vorteilhaft mit höchstens 30$, dieses Querschnitts aufweisen. Sämtliche Brenner werden dabei mit der gleichen Luftifcerschußmenge betrieben.If a pipe coil is used, its parallel, straight pipe parts have approximately the same clearance, for example the first rows of burners are used for radiant heating of the inlet pipes, e.g. the first third of the total pipe length, with nozzles of at least 1.5 times, expediently twice, the cross-section of those rows of burners that are used for radiant heating the middle tubes are used, while the rows of burners are used for radiant heating of the last tube in front of the furnace outlet, for example of the last third or quarter of the Gesartrchrlän ^, Nozzles with a maximum of $ 50, advantageously with a maximum of $ 30, this one Have cross-section. All burners are operated with the same amount of air shot.

Im Laufe des Betriebes einer so beheizten Rohrschlange nehmen die. Rohraußenwandtemperaturen der letzten Rohrstrecke der Rohrschlange vor dem Ofenausgang wegen stärkerer Koksbildung schneller als die Rohraußenwandtemperatüren der Rohrstrecke am Anfang der Rohrschlange zu. Es ist daher vorteilhaft, im Laufe des Betriebes die den Brennern der letzten Reihen zugeführten Gasmengen entsprechend weiter zu drosseln, so daß insgesamt dieIn the course of the operation of a coil heated in this way, the. Outer pipe wall temperatures of the last pipe section of the coil faster in front of the furnace exit due to more coke formation than the pipe outer wall temperatures of the pipe section at the beginning to the pipe coil. It is therefore advantageous to check the gas quantities supplied to the burners in the last rows during operation to throttle accordingly further, so that a total of the

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Rohraußenwandtemperatür en der gesamten Rohrschlange in Strömunggrichtung höchstens 120°, zweckmäßig höchstens 70⁰C, ansteigen oder vorteilhaft annähernd gleich sind. Wie sich aus dem Obengesagten ergibt, ist die iemperaturdifferenz zwischen den Röhraußenwandtemperatüren am Anfang und Erde der Schlange von 120° ein Grenzwert, der sich in der Regel nur nach'längerer_ Betriebszeit ergibt. Bei Inbetriebnahme einer entkokten Anlage wird es im allgemeinen möglich sein, wesentlich geringere Temperatürdifferenzen einzuhalten.Outer tube wall temperature of the entire door en coil in Strömunggrichtung most 120 °, advantageously at most 70 ⁰ C, to rise or are advantageously approximately equal. As can be seen from the above, the temperature difference between the tube outer wall temperatures at the beginning and the ground of the snake of 120 ° is a limit value which, as a rule, only arises after a long period of operation. When starting up a decoked system, it will generally be possible to maintain significantly lower temperature differences.

Die Drosselung der Gasmenge bzw.-die Zufuhr größerer Gasmengen zu den einzelnen Brennerreihen kann beispielsweise auch so ' erfolgen;, daß man für bestimmte Reihen von Brennern einen getrennten Gasweg vorsieht und in diesem Gasweg den Druck erhöht bzw. vermindert. Man kann ferner während des Betriebes die Düsen durch andere kleineren Querschnitts auswechseln und so die.erfindungsgemäße* Regelung erzielen. Es ist ferner.möglich, die Strahlungsheizung in der Welse zu regeln, daß sämtliche Brenner zwar den gleichen Düsenquerschnitt aufweisen, aber in Richtung von Öfeneingäng.zum Ofenausgang mit steigendem Luftüberschuß■"".betrieben werden. Dabei wird beispielsweise den Brennern bei gleicher Gaszufuhr zur Heizung des ersten RohröchlahgenäbSchnitts nur ein so" geringer Luftüberschuß zugeführt, daß gerade die Grenze der vollständigen Verbrennungnicht unterschritten wird, während bei den Brennern zur Heizung der letzten Bohrschlangenabschnitte ein größerer Luftüberschuß angewandt wird. In manchen Fällen kann es dabei zweckmäßig sein, beide Maßnahmen miteinander zu kombinieren.The throttling of the amount of gas or the supply of larger amounts of gas for the individual rows of burners, for example 'take place; that for certain rows of burners a separate Provides gas path and increases the pressure in this gas path or reduced. You can also use the Replace nozzles with other smaller cross-sections and so on achieve the * regulation according to the invention. It is also possible to regulate the radiant heating in the catfish that all Burners have the same nozzle cross-section, but in Direction from furnace inlet to furnace outlet with increasing excess air ■ "". For example, the Burning with the same gas supply for heating the first tube hole only such a small excess of air is supplied that it does not fall below the limit of complete combustion is, while at the burners for heating the last A greater excess of air is applied to drill coil sections. In some cases it can be useful to do both Combine measures with each other.

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Eine weitere Maßnahme, die zur Erzielung der gewünschten gleichmäßigen Temperaturverteilung entlang der Rohrschlange beiträgt, besteht darin, Krackschlangen zu verwenden, bei denen der lichte Abstand der parallel verlaufenden Rohrteile in Richtung des Ofenausgangs in der Weise abnimmt, daß dieser Abstand im ersten Drittel der Gesamtrohrlänge mindestens das 1,5—fache des äußeren Rohrdurchmessers beträgt und im letzten Drittel höchstens gleich dem äußeren Rohrdurchmesser ist. Bei dieser Rohranordnung kann man durch Kombination der oben geschilderten Maßnahmen'die Brenner in der Weise regeln, daß die Außenwände der einzelnen Rohre auch im Laufe langer Betriebszeiten auf gleicher Temperatur gehalten werden können.Another measure necessary to achieve the desired uniform temperature distribution along the coil is to use cracking coils which the clear distance between the parallel pipe parts in the direction of the furnace outlet decreases in such a way that this The distance in the first third of the total pipe length is at least 1.5 times the outer pipe diameter and in the last Third is at most equal to the outer pipe diameter. With this pipe arrangement you can combine the above The described measures regulate the burner in such a way that the outer walls of the individual tubes also last for a long time Operating times can be kept at the same temperature.

Bei Verwendung senkrecht angeordneter Schlangen mit Haltevorrichtungen an den Krümmern der Rohrschlangen hat es sich weiterhin als zweckmäßig erwiesen, die Brenner, die direktWhen using vertically arranged snakes with holding devices at the bends of the pipe coils it has furthermore proven to be expedient to use the burners directly

gegenüber diesen Krümmern angebracht sind, durch die beschriebenen Maßnahmen mit geringerer Strahlungsintensität als die benachbarten Brenner zu betreiben, um die gewünschte Regelung zu erreichen. Es hat sich nämlich gezeigt, daß im Laufe des Betriebes gerade an diesen Krümmern durch einen etwas stärkeren Koksbelag sich ein Wärmestau ausbildet. Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen können gegenüber dem Stand der Technik, bezogen auf die gleiche Krackschärfe, und bei gleicher Äthylenausbeute erheblich längere Betriebszeiten bis zur Entkokung erreicht werden. Darüber hinaus ist es möglich, höhere Umwandlungsgrade mit höherer Äthylenausbeute bei langen Betriebszeiten zu opposite these bends are attached by the described Measures to operate with lower radiation intensity than the neighboring burner in order to achieve the desired control to reach. It has been shown that in the course of operation, especially at these manifolds, by a somewhat stronger one Coke build-up builds up heat. By the measures according to the invention, compared to the prior art, based on the same cracking severity and with the same ethylene yield considerably longer operating times can be achieved before decoking. In addition, it is possible to achieve higher degrees of conversion with a higher ethylene yield with long operating times

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erreichen. Auch die Lebensdauer der Schlangen wird durch diese Maßnahmen wesentlich größer, insbesondere kann Inkohlung des Materials in den letzten Schlangenrohren selbst bei hohen Umwandlungsgraden und hohen Äthylenausbeuten in jahrelangem Betrieb vermieden werden.reach. The lifespan of the snakes is also increased by this Measures much larger, in particular, can carbonization of the material in the last coiled pipes even with high degrees of conversion and high ethylene yields can be avoided in years of operation.

In dem folgenden Beispiel wird das neue Verfahren näher erläutert,The following example explains the new procedure in more detail,

example

In einer in einem einzigen Strahlungsraum angeordneten Rohrschlange mit gleichen lichten Rohrabständen wird ein auf 600⁰C vorgeheiztes Gemisch von 2,2 t Leichtbenzin (mit einem Siedebereich von 30 bis 170⁰C) und 1,2 t Dampf bei einer Ofenausgangstemperatur von 850⁰C und einer Yerweilzeit von 0,25 see, bezogen auf den Zustand am Ausgang der Rohrschlange, gespalten. Die Rohrschlange« wird durch Strahlungsheizung mit einer Wärmebelastung von mehr als 40 000 Kal/m /h durch eine Vielzahl von gasbefeuerten und in vertikalen Reihen angeordneten Brennern geheizt, die an den beiden langen, parallel zur Rohrschlange ver-. laufenden Seiten des rechteckigen Spaltofens angebracht sind.In an arranged in a single radiation space coil with the same clear tube intervals a preheated to 600 ⁰ C mixture of 2,2 t is light naphtha (boiling in the range from 30 to 170 ⁰ C) and 1.2 tons of steam at a furnace outlet temperature of 850 ⁰ C. and a dwell time of 0.25 seconds, based on the condition at the exit of the coil. The pipe coil «is heated by radiant heating with a heat load of more than 40,000 cal / m / h by a large number of gas-fired burners arranged in vertical rows, which are connected to the two long, parallel to the pipe coil. running sides of the rectangular cracked furnace are attached.

a) Haben alle Brennerdüsen den gleichen Durchmesser und werden mit der gleichen Gas- und Luftmenge betrieben, so steigt die Rohraußenwandtemperatur des frisch in Betrieb genommenen Ofens von etwa 870⁰C auf dem Eingangsrohr bis etwa 1020⁰C auf dem Ausgangsrohr an. Die Äthylenausbeute beträgt zu diesem Zeitpunkt etwa 28,5 Gew.%:. Nach einer Laufzeit von 45 Tagen wurde am Einganga) If all burner nozzles have the same diameter and are operated with the same amount of gas and air, the pipe outer ^{wall temperature of the freshly commissioned furnace rises from about 870 °} C. on the inlet pipe to about 1020 ^° C. on the outlet pipe. The ethylene yield at this time is about 28.5 wt.% :. After a period of 45 days, the entrance was made

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in die Krackzone eine Rohrwandtemperatür von 880⁰C und am Ausgang 1050⁰C gemessen. Der Ofen mußte abgestellt und entkokt werden, da eine höhere Rohrwandtemperatur nicht zugelassen werden kann.measured in the cracking zone, a tube wall temperature of 880 ⁰ C and door at the output of 1050 ⁰ C. The furnace had to be turned off and decoked, as a higher pipe wall temperature cannot be permitted.

b) Der Spaltofen wurde so betrieben, daß nur die Brenner, die die mittleren Rohre bestrahlen, mit den gleichen Düsen ausgestattet waren wie unter a). Die erste von beispielsweise vier vertikalen Brennerreihen der Brenner zur Beheizung der Eingangsrohre war mit Düsen vom 1,7-fachen Querschnitt ausgerüstet, dafür hatte die vertikale Brennerreihe, die zur Bestrahlung des letzten Rohrabschnitts vor dem Ofenausgang dient, Düsen mit nur 30$ des Querschnitts der Düsen der mittleren Reihen. Dabei zeigte sich, daß die Rohrwandtemperatur des ersten Teils der Krackschlangen etwa konstant bei 880⁰C blieb. Die Rohrwandtemperatur des Schlangenabschnitts am Ofenausgang stieg auf etwa 920⁰C, also um 100⁰C weniger als unter a). Die Äthylenausbeute lag bei 29,5$, also 1$ über der früher gefundenen Ausbeute. Nach einer Laufzeit von 60 Tagen war die Rohrwandtemperatur am Ausgang der Rohrschlange auf etwa 99O⁰C angestiegen. Zu diesem Zeitpunkt würde die Gaszuführung zur letzten Brennerreihe ganz eingestellt. Durch diese Maßnahme konnte die Rohraußenwandtemperatur der letzten Schlange nochmals um 4O⁰C gesenkt werden. Anschließend wurde unter den gleichen Spaltbedingungen und bei etwa gleichen Spaltergebnissen nochmals eine Laufzeit von 60 Tagen erzielt.b) The cracking furnace was operated in such a way that only the burners which irradiate the central tubes were equipped with the same nozzles as under a). The first of, for example, four vertical rows of burners for heating the inlet pipes was equipped with nozzles 1.7 times the cross-section, whereas the vertical row of burners, which is used to irradiate the last pipe section in front of the furnace outlet, had nozzles with only 30 $ the cross-section of the Middle row nozzles. It was found that the pipe wall temperature of the first part of the cracking coils about remained constant at 880 ⁰ C. The tube wall temperature of the coil portion at the furnace outlet rose to about 920 ⁰ C, so 100 ⁰ C less than under a). The ethylene yield was $ 29.5, which is $ 1 higher than the yield found earlier. After a running time of 60 days, the pipe wall temperature at the exit of the pipe coil had risen ^{to about 99O 0 C.} At this point the gas supply to the last row of burners would be completely stopped. By this measure the pipe outer wall temperature of the last line could be reduced by another 4O ⁰ C. Then, under the same cleavage conditions and with roughly the same cleavage results, another period of 60 days was achieved.

BADORiGINAL. 009818/1754 BADORiGINAL. 009818/1754

Claims

- 11 - .0.Z-. 24 229 1 5.6 S 113 claims.

1. Process for the thermal splitting of vaporizable hydrocarbons with a C number of about C ₂ to about C ^ ₀ in an externally heated pipe coil with a circular cross section at temperatures of 800 to 90O ⁰ C and residence times of less than 0.7 seconds, based on the condition of the fissile materials at the exit of the queue and in the event of a thermal load

2 of the pipe coil of more than 40,000 cal / m / h, preferably more than 60,000 cal / m / h, characterized in that the splitting of the in an upstream convection ζ one. evaporate -r th hydrocarbons in the presence of water vapor in an amount of 0.3 to 1 kg of water vapor per kg of hydrocarbon mixture in a pipe coil that is located in a single radiation room, and at the same time the heat is supplied to the individual pipe sections of the pipe coil by radiant heating a plurality of burners at outer tube wall temperatures of 850 to HOO regulates ⁰ C, that the outer tube wall temperatures over the entire course of the coil to at most 120 °, expediently by at most 70 ⁰ C, increase, or preferably approximately equal to remain.

2 . A method according to claim 1, characterized in that the pipe outer wall temperatures are regulated by using burners of different nozzle cross-sections, the cross-section of the nozzles in the part of the furnace in which the first third of the insulated pipe length is at least 1.5 - times the cross section of the burner nozzles for heating the

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middle part of the pipe coil and the cross-section of the nozzles of those rows of burners that are used for radiant heating of the last Section of the pipe coil, not more than 50 $ of the cross section the nozzle of the burner is in the middle of the furnace.

3. The method according to claim 1, characterized in that the control of the radiant heating of the rows of burners at the furnace inlet and furnace outlet is carried out by changing the excess air supplied to the burners.

4. The method according to claim Ί, characterized in that a coil is used in which the clear distance between the parallel pipe sections in the direction of the furnace outlet decreases in such a way that it is at least 1.5 times the outer pipe diameter in the first third of the total pipe length and in the last third is at most equal to the outer pipe diameter.

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