DE1568148A1

DE1568148A1 - Process for cracking heavy hydrocarbons, especially crude oil

Info

Publication number: DE1568148A1
Application number: DE19661568148
Authority: DE
Inventors: Dr Karl Buschmann; Dipl-Ing Ferdinand Markert; Dr Hermann Meyer; Dr Karl Schuhmann; Dr Armin Schweitzer
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1966-07-27
Filing date: 1966-07-27
Publication date: 1970-01-02

Description

Verfahren zum Spalten von schweren Kohlenwasserstoffen, insbesondere Rohöl. Process for cracking heavy hydrocarbons, in particular Crude oil.

Es ist bekannt, durch Spalten von Kohlenwasserstoffen in der Wirbelschicht olefinhaltige Gase zu erzeugen. Diese Spaltung in der Wirbelschicht ermöglicht es auch, schwere Kohlenwasserstoffe, insbesondere Rohöle, zur Olefinerzeugung zu verwenden, während in den üblichen Röhrenöfen nur die Spaltung von leichteren Kohlenwasserstoffen des Naphthasiedebereiches durchgeführt werden kann. Zur Deckung des Wärmebedarfes der endothermen Spaitreaktion wurden bisher im allgemeinen zwei Verfahren angewandt.It is known by splitting hydrocarbons in the fluidized bed to generate olefin-containing gases. This split in the fluidized bed makes it possible also to use heavy hydrocarbons, especially crude oils, for olefin production, while in the usual tube furnaces only the cracking of lighter hydrocarbons the naphtha boiling range can be carried out. To cover the heat demand In general, two methods have heretofore been used in the endothermic split reaction.

Bei dem einen Verfahren wird laufend Wirbelgut aus der Spaltzone bzw. dem Reaktor abgezogen und außerhalb desselben in einer getrennten Aufheizzone bzw einem Regenerator durch Verbrennen von Koksansätzen oder Heizmitteln mit tuft aufgeheizt und anschließend wieder in die Reaktorwirbelschicht zurückgeführt.In one process, fluidized material is continuously removed from the fissure zone or withdrawn from the reactor and outside of the same in a separate heating zone or a regenerator by burning coke deposits or heating agents with tuft and then fed back into the reactor fluidized bed.

Das Wirbelgut wird mithin gleichzeitig als Wärmeträger verwendet. Dieses Prinzip bedingt aber einen großen Umlauf erodierender Feststoffe bei hohen Temperaturen.The fluidized material is therefore used as a heat transfer medium at the same time. However, this principle requires a large circulation of eroding solids at high levels Temperatures.

Bei der anderen Verfahrenswe;se wird die benötigte Wärme in der Spaltzone bzw. dem Reaktor selbst durch eine exotherme Teilverbrennung der Kohlenwasserstoffe mit Sauerstoff aufgebracht <autotherme Spaltung). Bei Verwendung von Rohöl als Ausgangs-Stoff wird der erzeugte Petrolkoks als Wirbelmittel verwendet.With the other method, the heat required is in the crevice zone or the reactor itself through exothermic partial combustion of the hydrocarbons applied with oxygen <autothermal cleavage). When using crude oil as a The starting material is the petroleum coke produced as a fluidizing agent.

Vergleicht man beide Verfahren miteinander, so findet man, daß das Feststoff-Umlauf-Verfahren eine höhere Konzentration von Olefinen im Spaltgas liefert, wodurch sich, bezogen auf die gleiche Olefinausbeute, die Kompression der Spaltgase und die Abtrennung der Olefine aus den Spaltgasen vereinfacht. Der Nachteil dieses Verfahrens ist der größere Aufwand für die Spaltung selbst, da außer dem Reaktor ein Regenerator mit Umlauf- und Aufheizsystem nötig ist. Die großen Mengen der zu fördernden Feetstoffe führen zu Erosionen. Beim autothermen Verfahren steht dem Vorteil einer sehr einfachen Spaltapparatur aus einem Reaktor, in dem keine Erosionen beobachtet werden, der Nachteil einer geringeren Konzentration der Olefine im. Spaltgas gegenüber sowie die Verwendung von Sauerstoff.If one compares the two methods with one another, one finds that the Solids circulation process delivers a higher concentration of olefins in the cracked gas, which, based on the same olefin yield, the compression of the cracked gases and simplifies the separation of the olefins from the fission gases. The downside to this Process is the greater effort for the cleavage itself, as apart from the reactor a regenerator with a circulation and heating system is required. The large amounts of too promoting moisture substances lead to erosion. With the autothermal process, this is the case Advantage of a very simple cleavage apparatus from a reactor in which no erosion occurs be observed, the disadvantage of a lower concentration of olefins in the. Cracked gas versus as well as the use of oxygen.

Es wurde nun gefunden, daß man bei der Spaltung von schweren Kohlenwasserstoffen, insbesondere Rohöl, in einer Wirbelschicht aus Wärmeträgern die Vorteile der bekannten Verfahren verbinden kann, wenn man der Wirbelschicht die zur Spaltung notwendige Wärme über beheizte Wärmeaustauschflächen zuführt. Es ist zweckmäßig, der Wirbelschicht die Wärme mittels innenbeheizter Rohre, z.B. durch Strahlungsheizrohre, mit in den Rohren brennenden Diffusioneflammen zuzuführen.It has now been found that in the splitting of heavy hydrocarbons, especially crude oil, in a fluidized bed of heat carriers the advantages of the known Process can combine if the fluidized bed provides the necessary for splitting Heat is supplied via heated heat exchange surfaces. It is convenient to use the fluidized bed the heat by means of internally heated pipes, e.g. by radiant heating pipes, into the Feed pipes to burning diffusion flames.

Als Wärmeträger kann man in der Wirbelschicht sowohl inerte Stoffe als auch Petrolkoks verwenden.Both inert substances can be used as heat transfer media in the fluidized bed as well as petroleum coke.

Eine indirekte Beheizung der Wirtelschicht hat nicht ohne weiteres nahegelegen. Bei der praktischen Durchführung eines Spaltverfahrens waren Schwierigkeiten bei der Konstruktion der Heizrohre zu befürchten, die, um große Wärmemengen übertragen zu können, für hohe Wandtemperaturen ausgelegt werden müssen.Indirect heating of the whorl layer is not easy nearby. There were difficulties in practicing a cleavage process in the construction of the heating pipes to be feared that in order to transfer large amounts of heat to be able to have to be designed for high wall temperatures.

In den zu spaltenden Ölen sind auch Schwefel und Vanadium enthalten, die zumindest teilweise in die Spaltgase gelangen.The oils to be split also contain sulfur and vanadium, which at least partially get into the fission gases.

Diese Verbindungen wirken normalerweise korrosiv auf die Hieizrohre. Außerdem müssen die I Heizrohre auf der Außenseite vor Koksablagerungen geschützt sein, da diese zu tiberhitzungen und damit zum Bruch der Heizrohre führen, d.h. aber, daß diese Rohre mit dem eingespritzten Rohöl und dem entstehenden Spaltgas nicht in Berührung kommen dürfen. Es hat sich weiterhin gezeigt, daß man diese Schwierigkeiten, z.B. Heizrohrschiden, vermeidet, wenn man in einer gemeinsamen Wirbelsehicht die Aufheizzone mit den Heizrohren von der Spaltzone trennt, z.B. indem man die Spaltzone in das zu dem nachgeschalteten Zyklon führende Rohr verlegt.These compounds are normally corrosive to the heating pipes. In addition, the outside of the heating pipes must be protected from coke deposits as these lead to overheating and thus to breakage of the heating pipes, i.e. but that these pipes with the injected crude oil and the resulting cracked gas must not come into contact. It has also been shown that these difficulties e.g. heating pipe sheaths, avoiding the Separating the heating zone with the heating pipes from the gap zone, e.g. by removing the gap zone laid in the pipe leading to the downstream cyclone.

Um einen guten Wirkungsgrad sicherzustellen, ist eine Luftvorwärmung erforderlich. Bei Strahlrohren kann man die Aufheizung der Verbrennungsluft durch die Verbrennungsabgase für jedes einzelne Rohr getrennt vornehmen. Es ist jedoch bei der Verbrennung großer Gasmengen in Heizrohren zweckmäßiger, die Verbrennungsluft durch die die Heizkörper der Wirbelschicht verlassenden Rauchgase in einem oder in mehreren Wärmetauechern aufzuheizen und die vorgeheizte Verbrennungsluft den Heizelementen bzw. Heizrohren durch eine oder mehrereVerbrennungsluftkammern zuzuführen und das die Heizkörper bzw.Air preheating is essential to ensure good efficiency necessary. In the case of radiant tubes, the combustion air can be heated by carry out the combustion gases separately for each individual pipe. However, it is When burning large amounts of gas in heating pipes, it is more useful to use the combustion air through which the radiators of the fluidized bed leaving flue gases in one or more heat exchangers and the preheated combustion air the heating elements or heating pipes through one or more combustion air chambers and that the radiators or

Heizrohre verlassende Rauchgas in einer Rauchgaskammer zusammemzuführen.Combine flue gas leaving heating pipes in a flue gas chamber.

Vorteilhaft ordnet man die Verbrennungsluftkammer und die Rauchgaskammer auf gegenüberliegenden Seiten des Wirbelbettes an.It is advantageous to arrange the combustion air chamber and the flue gas chamber on opposite sides of the fluidized bed.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird in den 3 folgenden Zeichnungen näher erläutert: In Fig. 1 ist die Spaltzone der Wirbelschicht (1) über der Heizzone (2) angeordnet. Die waagrecht liegenden Heizrohre (3) werden mit Gas beheizt, das über die Leitung (12) zugeführt wird. Die vorgeheizte Verbrennungsluft strömt durch die Leitung (10) in die Verbrennungsluftkammer (11) ein und gelangt durch Bohrungen in die Heizrohre (3). Das aus den Heizrohren (3) abströmende Rauchgas wird in der Abgaskammer (16) gesammelt und strömt über die Konvektionezone (17), in welcher das zu spaltende Ö1, das Wirbelmittel und die Verbrennungsluft aufgeheizt werden, über den Kamin (18) ins Freie. Als Wirbelmittel wird Dampf verwendet, der über die Leitung (13) in die Dampfkammer (14) und aus dieser über den Rost (15) in die Wirbelschicht einströmt. In der Spaltzone (1) wird über die Düsen (4) das zu spaltende Öl in die Wirbelschicht eingesprüht. Das erzeugte Spalt6gas strömt über das Rohr (5) in einen Zyklon (6) ein und von dort über das Reingasrohr (19) in den Spaltgaskühler t20), in welchem das aus dem Reingasrohr (19) kommende Spaltgas mit kaltem Öl, welches über die Düsen (8) eingespritzt wird, von der Spalt-temperatur von 7500C auf etwa 3500C gekühlt wird. Über die leitung (9) verlässt das abgekühlte Spaltgas und das aufgewärmte Öl den Spal tgaskühler (20). Das mit dem Spal tgass trom mitgerissene Wirbelgut wird im Zyklon (6) abgeschieden und durch das Rohr (7) in die Wirbelschicht zurückgeführt Durch den intensiven Wärmetausch wirbelnder Teilchen wird die von den Heizrohren abgegebene Wärme in die Spaltzone transportiert und gibt hier die Spaltwärme ab.The method according to the invention is illustrated in the 3 following drawings explained in more detail: In Fig. 1, the gap zone of the fluidized bed (1) is above the heating zone (2) arranged. The horizontal heating pipes (3) are heated with gas that is supplied via line (12). The preheated combustion air flows through the line (10) enters the combustion air chamber (11) and passes through bores in the heating pipes (3). The flue gas flowing out of the heating pipes (3) is in the The exhaust chamber (16) is collected and flows over the convection zone (17), in which the oil to be split, the fluidizing agent and the combustion air are heated up, via the chimney (18) to the outside. Steam is used as the fluidizing agent, which flows over the Line (13) into the steam chamber (14) and from there via the grate (15) into the fluidized bed flows in. In the cleavage zone (1) is about the Nozzles (4) the one to be split Oil sprayed into the fluidized bed. The cracked gas generated flows over the pipe (5) into a cyclone (6) and from there via the clean gas pipe (19) into the fission gas cooler t20), in which the cracked gas coming from the clean gas pipe (19) is mixed with cold oil, which is injected via the nozzles (8), from the gap temperature of 7500C to about 3500C is cooled. The cooled cracked gas and the warmed up oil the gap gas cooler (20). That which has been carried away with the Spal tgass flow Fluidized material is separated in the cyclone (6) and into the fluidized bed through the pipe (7) returned By the intensive heat exchange of swirling particles, the from The heat given off by the heating pipes is transported into the crevice zone and releases the Heat from the gap.

In Fig. 2 ist ein Schema für eine Vcrrichtung wiedergegebenf bei der die Heizzone (39) konzentrish um die Spaltzone (38'; angeordnet ist. Heiz- und Spaltzone sind durch die Wand (21) voneinander getrennt. Die Heizrohre (22) erhalten über die Zeitungen (31) das zu verbrennende Heizgas und aus der Verbrennungsluftkammer (30) die Verbrennungsluft, die dieser durch die leitung (29) zugeführt wird. Die durch die Verbrennungsluftkammer (30) hindurch gehenden Heizrohre (22) besitzen Bohrungen, durch welche die Verbrennungsluft einströmt. Der Wirbeldampf gelangt-ber die Leitung (32) in die Wirbeldampfkammer (33) und strömt durch den Rost 34) in die Wirbelschicht, deren Feststoffteilchen durch den Dampf in auf- und abwirbelnder Bewegung gehalten werden.In Fig. 2 is a scheme for a device shown in the the heating zone (39) is arranged concentrically around the gap zone (38 ';). Heating and gap zone are separated from one another by the wall (21). The heating tubes (22) get over the newspapers (31) the fuel gas to be burned and from the combustion air chamber (30) the combustion air that is fed to it through line (29). the have heating pipes (22) passing through the combustion air chamber (30) Holes through which the combustion air flows. The eddy steam gets over the line (32) into the vortex steam chamber (33) and flows through the grate 34) in the fluidized bed, whose solid particles are swirled up and down by the steam Movement are kept.

Das die Heizrohre (22) verlassende Abgas gelangt über die Abgassammelkammer (35) in die Konvektionszone (36), in der die Verbrennungsluft, der Wirbeldampf und der zu spaltende Kohlenwasserstoff aufgeheizt werden. Das abgekühlte Gas wird durch den Schornstein (37) ins Freie geleitet.The exhaust gas leaving the heating pipes (22) passes through the exhaust gas collecting chamber (35) in the convection zone (36), in which the combustion air, the vortex steam and the hydrocarbon to be split is heated. The cooled gas is through the chimney (37) led into the open.

Der zu spaltende Kohlenwasserstoff wird durch die Leitungen (23) in die Spaltzone (38) eingesprüht. Das erzeugte Spaltgas strömt über das Rohr (24) in einen Zyklon (40), von dort über das Reingasrohr (41) in den Spaltgaskühler (42), in dem Öl aus Düsen (27) kommend das heiße Spaltgas abkühlt. Über die Leitung (28) verlässt das abgekühlte Spaltgas und das aufgewärmte Öl den Spaltgaskühler (42). Das mit dem Spaltgasstrom mitgerissene Wirbelgut wird im Zyklon abgeschieden und durch das Rohr (43) in die Wirbelschicht zurückgeführt.The hydrocarbon to be split is through the lines (23) in sprayed into the gap zone (38). The cracked gas generated flows through the pipe (24) into a cyclone (40), from there via the clean gas pipe (41) into the fission gas cooler (42), in the oil coming from nozzles (27) cools the hot cracked gas. About the line (28) the cooled cracked gas and the heated oil leave the cracked gas cooler (42). The fluidized material entrained with the fission gas flow is separated in the cyclone and returned through the pipe (43) into the fluidized bed.

Bei dieser Anordnung fließt das Wirbelgut durch die Spaltzone nach oben und durch die Aufheizzone nach unten und bringt von der Aufheizzone die zur Spaltung benötigte Wärme in die Spaltzone.With this arrangement, the fluid flows through the gap zone up and through the heating zone down and brings the from the heating zone to the Cleavage required heat in the cleavage zone.

In Fig. 3 ist die Heizzone (44) mit den senkrechten Heizrohren (45) ähnlich angeordnet wie in Fig. 1. Die Spaltzone ist jedoch in die Verbindungsleitung (46) zu dem Zyklon (47) verlegt. In das Aufstromrohr (48) wird das vorgewärmte und mit Dampf vermischte Rohöl eingedüst und durch den notwendigen umlaufenden heißen Feststoffstrom gekrackt. Die Aufrechterhaltung eines umlaufenden Feststoffstroms ist notwendig, da sich sonst in den Leitungen (46), (50) und im Zyklon (47) aus dem Spaltgas Kohlenstoff in Form von Petrolkoks in großen Mengen absetzen würde und damit vorzeitig Unterbrechungen verursachen Wurde.In Fig. 3, the heating zone (44) with the vertical heating pipes (45) arranged similarly as in Fig. 1. The gap zone is, however, in the connecting line (46) relocated to the cyclone (47). The preheated and Crude oil mixed with steam is injected and hot through the necessary circulating Cracked solids stream. Maintaining a circulating flow of solids is necessary, otherwise the lines (46), (50) and in the Cyclone (47) from the cracked gas carbon in the form of petroleum coke in large quantities would discontinue and thus cause premature interruptions.

Die Krackgase gelangen in die Abschreckvorrichtung (49) und das Wirbelgut läuft über den Zyklon (47) und das Ablaufrohr (50) in das Wirbelbett zurück.The cracked gases enter the quenching device (49) and the fluidized material runs back into the fluidized bed via the cyclone (47) and the drain pipe (50).

Claims

Patent claims 1. Process for splitting heavy hydrocarbons, in particular crude oil, to olefinic gases in a fluidized bed of heat carriers, preferably the petroleum coke produced during the cracking, at an elevated temperature, characterized in that the fluidized bed is given the heat necessary for splitting supplied via heated heat exchange surfaces.

2. The method according to claim 1, characterized in that the Heat is supplied via internally heated pipes.

3. The method according to claim 1 and 2, characterized. that he the heating and the actual cleavage takes place in different separate zones.

4. The method according to claim 1 to 3, characterized in that the Combustion air through the flue gases leaving the heating elements of the fluidized bed is heated in one or more heat exchangers and the preheated combustion air the heating elements in the fluidized bed by one or more combustion air chambers is supplied while the flue gases leaving the radiators in an or merges several smoke chambers.

5. The method according to claim 1 to 4, characterized in that the Combustion air chamber and the flue gas chamber on opposite sides of the Fluidized bed are arranged.

Sign.

L e r s e i t e