DE1945139A1 - Verfahren zum Abschrecken eines Gases - Google Patents

Description

Dr. O. DFTTMANN - λ

K. L SCHIFF ⁱ

Dr. A. v. FÜNER . DA-3332

PATENTANWÄLTE

München 9, Bereiteranger 1.5

Telefon 297369

Beschreibung zu der Patentanmeldung

der Firma

• MITStJBISHI PETROCHEMICAL CO. ,LTD. 4, 2-chome, Marunouchi,' Chiyoda-ku, Tokyo / Japan

betreffend
Verfahren zum Abschrecken eines Gases

Priorität: 6.9.196S, Nr. 64196/68, Japan

e ISrfinehmg bezieht sich auf ein Verfahren, welches das Abschrecken bei hoher Temperatur gecrackter Gase, die durch thermisches Gracken von Kohlenwasserstoffen erhalten wurden, in wirksamer und wirtschaftlicher Weise gestattet.

Bei hoher Temperatur gecracktes Gas, das durch thermisches Crac'ten von Kohlenwasserstoffen erhalten wurde, enthält polymere teerartige Stoffe und Koks und ist außerdem noch so reaktiv, daß es solche unerwünschte Nebenprodukte bildet. Die Neigung dazu ist umso stärker ausgebildet, je höher der volumetrische Durchschnittssiedepunkt der zu

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crackenden Einsatz-Kohlenwasserstoffe ist. Es konnte daher "bisher kein zufriedenstellendes Verfahren zum Abschrecken der. Gase mit hoher Temperatur gefunden werden, die durch thermisches Gracken von Kerosin, leichtem Gasöl oder schwerem Gasöl etc. gewonnen wurden.

Das durch thermisches Cracken von Kohlenwasserstoffen erhaltene Orackgas hat im allgemeinen eine Temperatur von 700 bis 900° C. Es ist daher erforderlich, das hoch erhitzte Grackgas abzuschrecken, bevor es dann in eine Trennzone geleitet wird, in der das Crackgas in zahlreiche wertvolle Fraktionen getrennt wird. Vom wirtschaftlichen Standpunkt aus ist gs gleichseitig notwendig, die Wärmeenergie in Form von Hochdruckdampf zu gevirni^i. Das Abschrecken muß äußerst rasch erfolgen, um die Polykondensation oder Polymerisation von Olefinen oder aromatischen Kohlenwasserstoffen su vermeiden, die in dem orackgas vorliegen. Wenn das hoch erhitzte Crackgas in der Abschreckvorrichtung eine längere Yerweilseit hat, treten in erheblichem Ausmaß unerwünschte Nebenreaktionen des Crackgases ein und das Gas wird in wertlosere Produkte, beispielsweise Gase, wie Wasserstoff und Methan, schwereres Cracköl und Koks übergeführt, der sich auf den Flächen der Rohre niederschlägt, durch die das Gas strömt.

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Im allgemeinen wird das Abschrecken des Crackgases aus leichteren Kohlenwasserstoffen als Naphtha in einer indirekten Abschreckvorrichtimg durchgeführt, die mit dem

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Crackofen verbunden ist.

Wenn das durch thermisches Cracken schwererer Kohlenwasserstoffe als Kerosin erhaltene Crackgas in der üblichen, indirekten Abschreckvorrichtung durchgeführt wird, die für leichtere Kohlenwasserstoffe als Naphtha verwendet wird, lagern sich in dem Crackgas enthaltene teerartige Stoffe und Koks an den Rohrflächen des Abschreck-Wärmeaustauschers ab und -diese Rohre werden infolgedessen in-r nerhalb kurzer Zeit völlig verstopft.

Wie beschrieben, besteht der storendste Nachteil des konventionellen Abschreckverfahrens, bei dem das thermisch gecrackte Gae von 750 bis 850° G durch einen üblichen Wärmeaustauscher auf eine Temperatur unterhalb 400° 0 abgeschreckt wird, darin, daß an den Rchrflachen des Abschreck-Wänneaustauschers, speziell aen Rohrflächen am Austrittsende das Austauschers, starke Koksbildung auftritt.

Wenn, schwerere Kohlenwasserstoffe als Kerosin, wie Kerosin, leichtes Gase! oder schweres Gasöl gecrackt werden und schärfere Craekbedingungen angewendet werden, tritt eine noch stärkere Koketildung ein. Wegen dieser Koksbildung

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H 194513?

wird der Druck des thermischen Crackofens durch eine Erhöhung des Druckabfalls innerhalb des Abschreck-Wärmeaus tauschers erhöht, was zu einer niedrigeren Olefinausbeute führt.

Der Betrieb des thermischen Crackofens und des Abschreck-Wärmeaustauschers mußte daher gezwungenermaßen nach einer kursen Dauer unterbrochen werden, um den an den Rohrflächen des Wärmeaustauschers abgelagerten Koks zu entfernen. Dies stellte ein.großes Hindernis und einen Nachteil im Hinblick auf einen kontinuierlichen Betrieb des thermischen Crackofens dar.

Aufgrund des erwähnten störenden Nachteils war es praktisch unmöglich., das konventionelle Abschreckverfahren für Crackgas bei Verwendung schwererer Kohlenwasserstoffe als Kerosin anzuwenden. ₍

Es v/ur-den sahireiche direkte Ölabschreekverfahren vorgeschlagen, in denen .flüssige Kohlenwasserstoffe direkt in das Crackgas eingesprüht v/erden. Diese Verfahren sind jedoch für die industrielle Anwendung unwirtschaftlich, weil sie Schwierigkeiten im Hinblick auf eine gleichmäßige Durchführung und auf die Betriebssicherheit bringen. Beim .Abschrecken ven Crackgas, das durch Cracken unter strengen Bedingungen, bei dem verstärkte Bildung wertvoller Gasbestandteile stattfindet, erhalten wurde, bildet

BAD OSfQiNAL 009811/1068 - -

sich während des Abschreckverfahrens durch Polykondensation und Polymerisation des Quenchöls ein großer Anteil an teerartigen Stoffen und Koks, weil das Quenohöl in Berührung mit dem heißen Crackgas steht und bei einer zu hohen Temperatur gehalten wird, um die Wärmeenergie als Hochdruckdampf zu gewinnen.

Diese teerartigen Stoffe und der Koks stören die gleichmäßige Verfahrensführung und die Gewinnung von Hochdruckdampf.

Wenn andererseits die Einsatz-Kohlenwasserstoffe bei einer mittleren Temperatur thermisch gecrackt werden, wird die Ausbeute an wertvollen Komponenten in dem Crackgas erniedrigt und es ist schwierig, Hochdruckdampf als Energiequelle zu gewinnen. Darüber hinaus ist es in diesem Verfahren erforderlich, eine gr©ße Menge Quenchöl in der Fähe des Oraekofens su verwenden, was vom Sicherheitsstandpunkt aus unerwünscht ist» Um den in der Öl-Abschreekvorrichtung abgelagerten Koks abzutrennen und zu entfernen, könnten mechanische Mittel eingesetzt werden; diese Maßnahme hat jedoch das unerwünschte Ergebnis, die VorrAchtung zu verkomplizieren. Das direkte Abschreckverfahren mit Quenchöl ist daher beim Abschrecken von Crackgas, das durch thermisches Oracken bei hoher Temperatur erhalten wurde, nicht vorteilhaft.

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Ziel der. Erfindung ist daher ein Abschreckverfahren, welches das Abschrecken eines durch thermisches Cracken von schwereren Kohlenwasserstoffen als Kerosin unter Bildung von Olefinkohlenv/asserstoffen erhaltenen Gases mit hoher Ausbeute und unter stabilen Betriebsbedingungen gestattet.

Dieses Ziel wird durch das erfindungsgemäße Verfahren dadurch erreicht, daß man das auf hohe Temperatur erhitzte Crackgas dui"ch indirekten Wärmeaustausch in einem Abschreok-Wärmeaustauscher auf eine sv/isehen 450 und 600° G liegende Temperatur T, die durch die Gleichung

T - 0.56 χ t ·»■ α

dargestellt wird, abschreckt, in der t äen volumetrische» Durchsclmittssiedepunkt des Einsats-KohlenwasserstoffÖls * * "1O ^{+ t} 3ö_^_%0_ * ho * ^t90

bedeutet und t^Q, t^_0> t_co, t_?Q und t„₀ die Temperatur in ⁰C ist, bei der 10, 30, 50, ?0 bsw. 90 Volumprozent des Binsatz-Kohlenv/asserstoffs bei der Destillation gemäß ASTM überdestilliert sind und α eine Temperatur· im Bereich von 340 bis 420° bedeutet, und das Gas dann durch Einsprühen von schwererem Öl auf eine Temperatur von 150 bis 250° C abschreckt.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die bei hohör Temperatur gecrackten Gase, die niedere Kohlenwasserstoffe, wie Äthylen und Propylen enthalten und durch thermisches

009811/1068 bad ORIGtMAL -

Cracken eines schwereren KohlenwasserstoffÖls als Kerosin, wie Kerosin selbst, leichtem Gaeöl und schwerem Gasöl erhalten wurden, in· einem Abschreck-Wärmeaustauecher mit einer Massengeschwindigkeit von 50 bis 120 kg/m . see, vorzugsweise 60 bis 110 kg/m . see. während einer Dauer von nicht mehr als 0,05 Sekunden, vorzugsweise nicht mehr ale 0,04 Sekunden abgeschreckt»

Die durch die obengenannte Gleichung gegebene Temperatur T, auf die das Orackgas erfindungsgemäß abgeschreckt wird, ist die Temperatur des Gases am Austritt des Abschreck-Wärme-Austauschers .

Das indirekt abgeschreckte Orackgas wird dann durch Einsprühen von schwererem öl direkt auf eine !Temperatur von 150 bis 250° C abgeschreckt, wobei vorzugsweise ein schwereres öl verwendet wird, das entsprechend der ASTM-Destillation eine Destillationstemperatur, bei der 50 $> Uberdestilliert sind, im Bereich von 200 bis 400° C und vorzugsweise im Bereich von 250 bis 350° C aufweist.

Die Erfindung stützt sich· auf die Feststellung, daß die Ablagerung von Koks auf den Rohrfläohen des Abschreck-Wärmeaustauschers beim thermischen Cracken schwerer Kohlenwasserstoffe, wie Kerosin, leichtem Gasöl oder schwerem Gasöl, die der vorherrschende Faktor bei der Störung

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der kontinuierlichen Arbeitsweise ist, vermieden werden kann, wenn man das Abschrecken unter speziellen Bedingungen durchführt. Zu diesem Zweck wird erfindungegemäß die Temperatur des Crackgases am Austritt des Abschreck-Wärmeaustauschers auf einen speziellen Wert eingestellt, der von den Crackbedingungen und von dem Siedepunkt der Einsatz-Kohlenwasserstoffe abhängt und der in dem gecrackten Gas enthaltene Teer und Koks kann ohne Ablagerung durch nachfolgendes direktes Abschrecken mit öl aus dem System entfernt werden. Außerdem wird vorzugsweise die Massengeschwindigkeit des durch den Wärmeaustauscher strömenden Crackgases auf 50 bis 120 kg/m . see. und die Kühldauer auf nicht mehr als 0,05 Sekunden beschränkt.

Wenn eine Massengeschwindigkeit von mehr als 120 kg/m . see. angewendet wird, erhöht sich der Druckabfall in dem Abschreck-Wärmeaustauscher und bewirkt so eine Druckerhöhung in dem thermischen Crackofen, die zu einer unerwünschten Verringerung der Olefinausbeute und einer erhöhten Koksbildung führt.

Bei einer Massengeschwindigkeit von weniger als 50 kg/m see. neigen in dem Crackgas vorliegende schwere Praktionen dazu, sieb an dj.e Rohrflächen des Abschreck-Wärmeaustauschers anzulagern und bewirken dadurch eine unerwünschte Koksablagerung. Das Abschrecken in dem Abschreck-Wärme-

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austauscher bewirkt eine Verringerung der Polymerisation oder der Polylcondensationsreaktion des Quenchöls in der nachfolgenden, durch Einsprühen von Öl betriebenen Abschreckvorrichtung.

Erfindungsgemäß ist es möglich, die Ablagerung von Koks auf den Flächen der Rohre des Abschreck-Wärmeaustauschers zu unterdrücken, die durch Polykondensation, Polymerisation und Karbonisieren von Olefinen, Diolefinen und polyeyelisehen aromatischen Verbindungen mit hohen Siedepunkten bewirkt wird, die in dem Craekgas enthalten sind. Dies erfolgt durch Einstellung der Massengeschwindigkeit, mit dar das Craokgas durch den Abschreck-Wärmeaustauscher £11813«; und der Verweilzelt des Crackgases in dem Jlbschreek-Wärraeaustauscher auf einen speziellen Bereich sowie durch Einstellen der Temperatur des Craokgases am Austritt des /'bschre^lc-Wärmeaustaiischers, in Abhängigkeit von der- Art dös 'cüB Aus gangsman er .1 al verwendeten Kühlenwassers tofföls und -lon angewendeten Bedingungen des thermischen Crackens. l^]'e öv.findungsgemäß angewendete hohe Massengeschwindigi:iit bewirkt die physikalische Entfernung des an den Rohrt'läoxi.on haftenden Kokses.
D'Q Temperatur T des Orackgases am Austritt d©s Abschreck-

auac'heis ist eine Temperatur im Bereich von 450 ε. 600° G ..MUi hängt von d,em volumetrisch en Durchschnittsfc t der Einsatz-Kohlenwasserstoffβ ab.

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BADORfQiNAL

Sie wird durch die folgende Gleichung dargestellt:

I » 0,56 χ t + α

in der _α eine Temperatur Im Bereich von 340 bis 420° C darstellt, die von den Bedingungen des thermischen Crackens und den Eigenschaften der Einsatz-Kohlenwasserstoffe abhängt. Figur 1 zeigt den Zusammenhang von volumetrischera Durchschnittssiedepunkt der Einsatz-Kohlenwasserstoffe und der Temperatur des Crackgases am Austritt des Abschreck-Wärmeaustauschsrs. In den in Figur 1 gezeigten Temperaturbereichen des Grackgases am Austritt des Abschrec-k-Wärmeaustausehers und für ein gegebenes Kohlenwasserstoff-Einsatamaterial erhöht sich der Wert von α » wenn die Bedingungen des thermischen Crackens strenger v/erden und umgekehrt.

So liegt beispielsweise bei Kerosin mit einem Siedebereich von 160 bis 230° C die Temperatur das Crackgases am Austritt des Abschreck-Wärmeaustauschers etwa im Bereich von 460 bis 540° ö, bei leichtem Gasöl mit einem Siedebereich von 210 bis 350° C bei 500 bis 575° C und bei schwerem Gasöl mit einem Siedepunkt von 230 bis 420° O bei 520 bis 590° G. \Jegen der Koksbildung an den Rohrflächen war es bisher unmöglich, den Abschreck-Wärmeaustauscher kontinuierlich zu betreiben, wenn das gecrackte Gas auf 300 bis 380° G am Austritt des Austauschers abgeschreckt wurde;

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wenn jedoch die Temperatur des gecrackten Gases am Austritt des Absehreck-Wärmeaustauschers in Einklang mit der angegebenen Gleichung eingestellt wird, ist ein kontinuierlicher Betrieb während einer langen Dauer möglich, weil sich kein Koks bildet und niederschlägt. Die obere Grenztemperatur für das Crackgas am Austritt des Abschreck-Wärmeaustauschers ist nach verschiedenen Gesichtspunkten festgelegt, die das Unterdrücken von thermischen Crackreaktionen, die Verhütung unerwünschter Nebenreaktionen des hochreakt:^:.ven Orackgasgemisches, die Verbesserung der Wärmegewinnung und das Vermeiden von Polymerisations- oder Konderi8ationc;.'eaktion<;n des Quenchöls berücksichtigen, das Xn der danach verwendeter Quenchöl-Einsprühvorrichtung angewenaet wird. Diese Temperatur liegt vorzugsweise unter 600° C. j)ie u'-iteröGrensö hängt ν cn dor Koksbildung auf den Rnhrf]ä.ht:n or·s Abschreck-Wärme&uste-.uaohers e.h. Bei einer Temperatur von v/eri.ger sis 450° C γ/'.rd die in dem Crackgae vot"* !.»gc.nüe -?öhwsre fraktion an ö.3n Rohrflachen des Λ iGv lire;.]f-'»viiri"ervi-.3tavs'.cneiⁱs kondensiert und "bildet urxer- \/v;nschte "oLs.i" κ rei-mgen. Daher ..st eine Temperatur von weniger als.A:·-*,·> i'icht wünschc-nsv/ert.

Die V/'irMe^:iljer_t apgsf'.'-äche des erfindungsgenäß verwendeten Abscnre^k-V.'ärmeaustausahers karn unter Zugrundelegung der Temperatur des Craekgases am Austritt des Abschreck-Wärmeaustaiischcrs tersohnet v;erden, die durch die angegebene

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Gleichung festgelegt ist. Wenn für die Wahl der Einsatz-Kohlenwasserstoffe und der thermischen Crackbedingungen eine große Variationsbreite gewünscht wird, stellt es eine wirksame Methode dar, den Absehreck-Wärmeaustauscher mit einer möglichst großen Wärmeaustauschfläche auszubilden, um diese Erfordernisse zu erfüllen und die Temperatur des Crackgases am Austritt des Abschreck-Wärmeaustauschers durch Veränderung des Drucks und des Niveaus des Kühlmittels zu variieren. Es ist erforderlich, die Temperatur des Crackgases am Austritt des Abschreck-Wärraeaustauschers zu erhöhen, wenn schwerere Einsatz-Kohlenwasserstoffe verwendet werden und schärfere Crackbedingungen zur Anwendung kommen.

Zur wirksamen Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann ein Abschreck-Wärmeaustauscher des vertikalen Typs verwendet werden, der aus einem Kühlrohr, das zahlreiche gekrümmte Rohre umfaßt, und einem zylindrischen Gefäß besteht, welches das gesamte, in Berührung mit der äußeren Wandung des Kühlrohrs stehende Kühlmittel aufnimmt. So wird beispielsweise das auf eine hohe Temperatur erhitzte Crackgas vom unteren Abschnitt des zylindrischen vertikalen Abschreck-Wärmeaustauschers in Richtung zum oberen Abschnitt geleitet und es ist daher möglich, die Temperatur des Crackgases am Austritt des Abschreck-Wärmeaustauschers einzustellen, indem die Wärmeübergangs-

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fläche des Kühlrohrs oder das Niveau des Kühlmittels in Abhängigkeit von den Eigenschaften der Einsatz-Kohlenwasserstoffe und von den thermischen Crackbedingungen verändert werden.

Außer dem vertikalen Abschreck-Wärmeaustauscher können zahlreiche Arten konventioneller Abschreck-Wärmeaustauscher und Austauschverfahren vorteilhaft verwendet werden.

Anhand von Figur 2 soll ein erfindungsgemäßes Verfahren erklärt werden, wonach das auf hohe Temperatur erhitzte Crackgas nach dem erfindungsgemäßen Verfahren abgeschreckt und das erhaltene Gas in eine Trennzone eingeführt wird, in der es in wertvolle Bestandteile zerlegt wird. Der Dampf zum Verdünnen der Einsatz-Kohlenwasserstoffe wird durch eine Zuführung a in einen thermischen Crackofen 1 eingeführt und die Einsatz-Kohlenwasserstoffe werden durch die Zuführung b dem Crackofen 1 zugeleitet. Der thermische Grackofen 1 besteht aus einem Konvektionsabsehnitt 2 des Ofens 1 wird ein Gemisch aus Einsatz-Kohlenwasserstoffen und Dampf vorerhitzt und in dem Strahlungsabsühnitt 3 findet das thermische Cracken des Kohlenwasserstofföle statt. Das thermisch gecrackte Gasgemisch aus dem Ofen 1 wird in dem Abschreck-Wärmeaustauscher 4 abgeschreckt. Leitung 5, die den Ofen 1 .mit dem Abschreck-Wärmeaustausoher 4 verbindet, besteht aus einer möglichst kur-

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zen Rohrleitimg. Das durch Craeken erhaltene Gasgemisch wird rasch in den Abschreck-Wärmeaustauscher eingeführt, in dem das Gemisch auf eine Temperatur abgekühlt werden kann, bei der das thermische Cracken unterbrochen wird. Das Crackgas-Gemisch aus dem Ahschreck-Warraeaustauscher strömt dann durch Leitung 6 zu der Quenenöl-Einsprühvorrichtung 7 und wird dort durch das schwerere Öl abgekühlt, das durch Leitung 10 eingespritzt wird. Das so gekühlte Gas wird durch Leitung 8 in die Trennzone 9 geführt. Das Gemisch wird in dieser Trennzone 9 in das durch thermisches Cracken entstandene Gas und das schwerere öl getrennt und das Crackgas wird durch Leitung 11 einem nicht gezeigten Destillationssystem zugeführt, um Äthylen oder andere entstandene Kohlenwasserstoffe au gewinnen. Das abgetrennte schwerere Öl wird zur Gewismung von Dampf über Leitung 10 durch den Wärmeaustauscher 12 geleite ; und in die Einsprühvorricht-ung 7 für das Quenehöl zurückgeführt,. Dabei wird ein'Teil dieses Öls über Leitung 13 ans dsm System entfernt.

Erfindungsgeisäß wird die Temperatur dss Grackgases am Austritt des Abschreck-Wärmeaustauschers 4 in Abhängigkeit von den Eigenschaften der Einsatz-Kohlenwasserstoffe und den Bedingungen des thermischen Craekens eingestellt. Das bedeutet, daß bei einer Erhöhung des voluraetrisehen Durchschnittssiedepunkts der Einsatz-Kohlenwasserstoffe

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oder der Temperatur des thermischen Crackens, die Temperatur des Crackgases am Austritt des Abschreck-Wärmeaustauschers 4 erhöht werden muß. Durch diese Methode kann die Koksbildung in dem Abschreck-W&naeaustauscher 4, welche ein kontinuierliches Verfahren unmöglich macht, verhindert werden und das in den Crackgas vorliegende teerartige Material wird in der Einspritzvorrichtung 7 für das Quenchöl verflüssigt und kontinuierlich über Leitung 13 aus dem System entfernt. In der Quenchöl-Einsprühvorrichtung 7 wird 2 bis 8 mal soviel Quenchöl wie Crackgas eingespritzt. Die Temperatur des durch Leitung 10 rückgeführten Quenchöls wird bei einem Optimalwert gehalten, der von den Eigenschaften der zu crackenden Einsatz-Kohlenwasserstoffe und den Crackbedingungen abhängt, weil die Eigenschaften des Quenchöls in Abhängigkeit von den Eigenschaften der Einsatz-Kohlenwasserstoffe und den Crackbedingungen eingestellt werden und bei einer zu hohen Temperatur des Quenchöls eine Zersetzung des Quenchöls und Koksbildung in der Abschreckvorrichtung auftritt. TJm ,die Keksbildung in der Quenchöl-Einspritzvorrichtung 7 und eine Sersetzung des Quenchöls zu verhindern, ist eine niedrigere Temperatur des Quenchöls vorteilhaft: es hat jedoch den Nachteil, daß der Druck des in dem Wärmeaustauscher "»2 gewonnenen Dampfes niedriger wird oder die Kosten der Vorrichtung zur Wärmerückgewinnung ansteigen.

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Es ist allgemein üblich, in einem Kreislaufsystem für das Quenchöl die höchste Temperatur anzuwenden, bei der das Quenchöl stabile Eigenschaften besitzt und diese Temperatur des Quenchöls liegt vorzugsweise im Bereich von 150 bis 250° C.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der folgenden Beispiele genauer beschrieben, ohne daß sie jedoch darauf beschränkt sein soll.

Vergleichsbeispiel 1

Mit Dampf verdünntes Kerosin wurde in einem röhrenförmigen, thermischen Crackßfen mit äußerer Heizung thermisch gecraekt. Die Eigenschaften des als Einsataprodukt verwendeten Kerosins sind in Tabelle 1 angegeben.

Tabelle 1

Eigenschaften des Einsatz-Kerosins Spezifisches Gewicht 0.792
ASIK-Destillation

10.Vol.-95 überdestilliert	,Temp.	19O0G
30		2010C
50 "		2080C
70 H .■		2160C
90 "		23O0C
Gesamtdestillat	97.0 J

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Fortsetzung Tabelle 1

ASTM-Destillation Schwefelgehalt 0.02 Gew.-#

Paraffine 59.4 Vol.-#

Olefine 0.3 ^M

Naphthene 23.6 "

Aromaten · . 16,7 "

Das thermische Cracken wurde mit einer Durchflußgeschwindigkeit von 3000 kg/Std. Kerosin, 1950 kg/Std. Dampf und bei einer Temperatur von 780° C am Austritt des thermischen Crackofens durchgeführt. Die Zusammensetzung eines am Austritt des Ofens entnommenen Gases ist in Tabelle angegeben.

Tabelle 2
Zusammensetzung des aus Kerosin erhaltenen Crackgases

H₂ 0.6

CH₄ 10.6

C₂H₄ 22.5

C₂E₆ .4.1

C₅ 15.0

C₄ 8.8

C_c - 180° O 22.2

über 180° O 16.2

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Der Abschreck-Wärmaaustauscher wurde mit Wasser unter einem Druck von 90 kg/cm Überatmosphärendruck gekühlt. Wenn das Crackgas kontinuierlich mit einer Massengeschwindigkeit von 48 kg/m . see. durch den Abschreck-Wärmeaustauscher geleitet wurde, erhöhte sich nach 15-tägigem kontinuierlichen Betrieb die anfängliche Austritts temperatur von 360° C auf 430° C. Während der Druckabfall anfänglich 0,31 kg/cm² betrug, erhöhte er sich nach

15 Tagen auf 0,5 kg/cm . Der Druckabfall zeigte eine Tendenz au einer weiteren Vergrößerung. Als Ergebnis davon wurde die Olefinausbeute verringert und es war erforderlich, den Koks aus der Vorrichtung zu entfernen. Das den Abschreek-Wärmeaustauscher verlassende Gas wurde in der Quebhöl-Sprühvorrichtung mit schwererem Öl besprüht, wobei das Gas auf 200° C abgeschreckt wurde„ Das als Quenchöl verwendete schwerere Öl war eine schwere Fraktion, die aus dem Crackgas abgetrennt worden war und die in der Tabelle 3 gezeigten Eigenschaften aufwies.

Tabelle 3

Eigenschaften des Quenchöls Spezifisches Gewicht ASTM-Destillaition

höls 1.037	185.	O0C
Sie&efeeginn	286 ο	5
50 i>	325.	5
70 %	75	*
öesamtdestillat

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Das Quenchöl enthielt 10,3 Gewichtsprozent einer in n-Heptan unlöslichen Substanz; es trat jedoch keine Koksbildung in der Rohrleitung für das Verfahren oder in dem Teil der Vorrichtung auf, in welchen das Quenchöl eingespritzt wurde. In den folgenden Beispielen war die verwendete Quenchöl-Einsprühvorrichtung identisch mit der im Vergleichsbeispiel 1 verwendeten Vorrichtung.

Beispiel 1

Wie beschrieben, trat in dem Abschreck-Wärmeaustauscher des Vergleichsbeispiels 1 starke Koksbildung und ein starker Druckabfall auf. In diesem Beispiel wurden Verfahrensschritte des Vergloichsbeispiels 1 wiederholt mit der Ausnahme, daß die Massengeschwindigkeit des Craokgases 70 kg/cm . see. betrug und daß ein Abschreck-Wärmeaustauscker verwendet wurde, dessen Wärmeübergangsfläche 70 S$ der des in Vergleichsbeispiel 1 verwendeten Wärmeaustauschers betrug. Während die Temperatur des Crackgnses r.m A-astrr'tt des Absckreck-WärmeaustauBchers ursprünglich A5C° C betrug, hatte sie sich nach 25 Tagen auf 510° C erhäht. Bar ursprüngliche Druckabfall, der Of 22 kg/cir** betrug, e.-"h.clrse sich nach. 23 Tagen auf 0,31 kg/cm . Es bestand ke'ne Notwendigkeit, die Vorrichtung vo-i Koks EU befreie?!. Nacä 90 Tagen hatten der Druckverlust und die Austrittrteraperatur naheau dieselben Werte beibehalten χινΛ es bestand keine Notwendigkeit, die Vorrichtung vor. Koks su befreien.

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^BAD

Vergieichsbeispiei 2

Das thermische Cracken von leichtem Gasöl mit den in Tabelle 4 gezeigten Eigenschaften wurde unter Verwendung des Craekofens und Abschreck-Wänaeauetauschers wie in Vergieichsbeispiel 1 durchgeführte

Tabelle A

f Eigenschaften des verwendeten leichten Gasöls	0.837	Temp.	243°C
Spezifisches Gewicht	10 V0I.-5S, überdestil-; liert		2610O
ASTM-Destillation	3ü )r		2750G
	so "		295°C
	70 "		3310O
	90 "		99.0
	Gesamtdestillat	0.6	Gew.-
	Schwefelgehalt	64.1	VoI.-
	Paraffine	2,7	n
	Olefine	13d	η
	Naphthene	20.1	η
	Aromaten

Das thermische Cracken wurde mit einer Durchflußgeschwindlgkelt von 3000'kg/Std, des leichten Gasöle, 2250 kg/Std. Dampf und bei einer Temperatur von 790° C am Austritt des thermischen Crack^fens durchgeführt.

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194513a

Zusammensetzung des durch Graeken von leichtem Gasöl bei 790° G erhaltenen Crackgases

H2	ί80°	G	0.48	Gew
CH4	^30°	σ	10,5	η
O2H4		23,0.
°2H6		3.4	II
°3		14.2	Il
°4		8.0	π
		8ο 5	ιί
üb ar		21ο92	If

.Bas Orackgas würde rait einer Massengesohwindigkeit von 58»4 kg/m , see. durch den Abs3hreek~''/ärmeaustauscher gtil-sitei;. Obwohl die Temperatur des Craokgases ant Aus-

tritt des Abschreck-Wärmeaustauschers ursprünglich 390° G betrug, hatte sie nach 15 lagen den Wert von 440° G er-Leicht. Während der Druckabfall ursprünglich 0,24 kg/cm betrsig, nahm er nach 15 Tagen den Wert von 0,50 kg/cm ar* und zeigte eine Neigung zu einer weiteren Erhöhung» Bedingungen hatten eine Verringerung der Dlefin-

zur Folge und es wurde erforderlich, die Vorrich-Umj; von Koks zu befreien.

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ORIGINAL

a*

In dem Abschreck-Wäraeaustauecher gemäß Vergleichsbeispiel 2 wurde starke Xoksbildung beobachtet und es trat ein starker Druckabfall ein. Die Verfahrensschritte des Vergleichsbeispiels 2 wurden" daher wiederholt, mit der Ausnahme, daß der verwendete Abschreek-Wärraeaustauseher eine Wärmeaustauschfläche hatte, die 56 # der des Abschreck-Wärmeaustauschers gemäß Vergleichsbeispiel 1 hatte und daß die

2

Massengeschv/indigkeit des Crackgases 75 kg/m bzw. kg/cm see, betrug= Die Temperatur des Crackgases am Austritt des Absohreck-V/ärmoaiistausohers "betrug anfänglich 480° "C und erreichte naoh 20 Tagen den Wert von 550° C, 2)°r ursprüngliehe Bruekacfg.Il betrug 0,25 kg/cm*" und erreichte nach 20 Tagen 0,38 kg/cm*". Danach blieben dar Druckabfall und die Tsmperatf-r das Craokgases am Austritt des Abschreok-Wärmsaustauschars annähernd konstant und es war nach 60 Tagen nicht erforderlich, den Abschreck-Wärmgaustauscher von Koks ZXX befreien.

Wie aus den vorstehenden Beispielen klar ersichtlich ist, tritt in dem At-schreck-Wärmeaustausehsr starke Koksbildung ein, ήβώώ. die Massengeschwindigkeit des durch den Absehreek-Wärmeaus-tausühsr strömenden Gases gering ist und wenn das Craekgas am Austritt dea Abschreok-Wärnieaustausehers eine niedrige Tempsratiar hat. Im Gegensatz dazu ist es erfindungs-

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BAQ ORiQfNAL

gemäß möglioh, daß Verfahren kontinuierlich durchzuführen, ohne daß Koksbildung an den Rohrflächen stattfindet, indem man die Temperatur des Crackgases am Austritt des Abschreck-Wärmeaustauscherö in dem festgelegten Bereich hält. Dies erfolgt durch Regeln der Wärmeübergangsfläche des Abschreck-Wärmeaustauschers und Erhöhen der Massengeschwindigkeit des Gases, das durch den Abschreck-Wärmeaustauscher strömt. Bei Verwendung schwererer Einsatz-Kohlenwasserstoffe und bei Durchführung des thermischen Crackens unter schärferen Bedingungen wird die Neigung zur Koksbildung verstärkt, was eine Erhöhung des Druckabfalls zur Folge hat. Srfindungsgemäß kann diese fortschreitende Koksbildung verhindert und die Dauer des stabilen, kontinuierlichen Betriebs stark erhöht werden, indsra die tfassengeschwindigke.it und die Temperatur des Crackgases am Austritt des Abschreck-Wärineaustauschers innerhalb d«s erfindungogemäßen speziellen Bereiches gehalten wird.

Bei Verwendung schwererer Einsatz-Kohlanwasserstoffβ oder bei Anwendung schärferer Crackbedingungen wird die Menge an schwereren, polycyclischen Aromaten, die der Koksbildung unterliegt, erhöht, liaeh den wesentlichen Merkmalen des erfindimgsgeinäßen Verfahrens kann die Kondensation, die Anlagerung -and Karbonisierung der schwereren Stoffe

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'^AL

an der Oberfläche des Kühlrohrs des Abschreck-Wärmeaustauschers vermieden werden. Die schwereren Stoffe werden durch das darauffolgende Einsprühen des Quenchöls in der flüssigen Phase gehalten und in einfacher Weise als Crackrückstandsöle aus dem System entfernt. Im Vergleich mit dem konventionellen Verfahren wird erfindungsgemäß die Koksbildung bei dem Abschreckverfahren, wobei hocherhitztes Crackgas aus dem Craokofen auf unter 250° C gekühlt wird, stark verringert.

In den Beispielen wurde die Temperatur des Crackgases am Austritt des Abschreek-Y/ärmeaustauschers eingestellt, indem dia Wärmeübergangsfläche des Abschreck-Wärmeaustauschers verändert wurde. Das Einstellen der Temperatur ist jedoch auch möglich, indem man das Flüssigkeitsniveau oder ά·ΤΛ Druck des Kühlmittels regelt.

Patentansprüche

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BAD ORIGINAL

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Claims (5)

Patentansprüche

1. Verfahren zum Abschrecken eines durch thermisches Cracken von schwereren KohlenVasserstoffen aus Kerosin erhaltenen Gases, dadurch gekennzeichnet, daß man das auf hohe Temperatur erhitzte Crackgas durch indirekten Wärmeaustausch in einem Abschreck-Wärmeaustauscher auf eine zwischen 450° C und 600° C liegende Temperatur abschreckt, die durch die Gleichung

T = 0,56 χ ΐ + α

dargestellt wird, in der t den voluraetrischen Durchschnittssiedepunkt der Einsatz-Kohlenwasserstoffe t - t₁₀ + t₅₀ + t₅₀ + t₇₀ + t₉₀ bedeutet und t_1Qf t^_Q,

tc-Q, fc«Q und toQ eine Temperatur in ⁰C ist, bei der 10, 30, 50, 70 bzw. 90 Volumprozent der Einsatz-Kohlenwasserstoffe bei der Destillation gemäß ASTM überdestilliert sind und α eine Temperatur im Bereich von 340 bis 42ö° 0 bedeutet, und das Gas dann durch Einsprtihen von schwerere«·. Öl direkt auf eine Temperatur von 150 bis 250° C aböchreekt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η Ke.lehnet, daß die Temperatur T die Temperatur

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des gecrackten und abgeschreckten Gases am Austritt des Abschreck-Wärmeaustauschers ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Wärmeaustauscher eine MaB-

sengeschwindigkeit des Grackgases von 50 bis 120 kg/m see. aufrechterhalten wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Verweilzeit des Crackgases in dem Abschreck—Wärmeaustauscher nicht mehr als 0,05 Sekunden beträgt.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4» dadurch gekennzeichnet, daß man als Quenchril eine schwerere Komponente des Cra<skgases "/erv/endst _} die gemäß ASTM ainen Destillationabereich'von 200 Ms 400° C hat.

Verfahren naefe Anspruch 1 bis 5» dadurch g e k e η η a e i c h η ο 't, daS man als Einsats-Eohlenwasserstoffe Kerosin, Isiohtes Gasöl oder schweres Gasöl verwendet»

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