DE2007269B2

DE2007269B2 - Verfahren zur waermerueckgewinnung aus einem bei der thermischen, auf acetylenerzeugung gerichteten, spaltung von kohlenwasserstoffen entstandenen gasgemisch

Info

Publication number: DE2007269B2
Application number: DE19702007269
Authority: DE
Inventors: Hartmut 6230 Frankfurt Höchst Schneck Erich Dr 6000 Frank fürt Günther Klaus Dr 6230 Frank fürt Höchst Noha Klaus 6000 Frank fürt Sossenheim Voigt
Original assignee: Farbwerke Hoechst AG, vormals Mei ster Lucius & Bruning, 6000 Frankfurt
Priority date: 1970-02-18
Filing date: 1970-02-18
Publication date: 1973-06-28
Also published as: SE359290B; RO63512A; CA952545A; DE2007269C3; NO128538B; FR2081009A1; GB1343045A; BR7101103D0; US3725491A; CS157096B2; DE2007269A1; NL7101912A; BE763030A; ES388223A1; PL76471B1; FR2081009B1; CH558314A; AT306686B

Description

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Die Erfindung bezieht si_h auf ein Verfahren zur Wärmerückgewinnung aus einem bei der thermischen, auf Acetylenerzeugung ger.jhteten Spaltung von Kohlenwasserstoffen entstandenen Gasgemisch, das zur Stabilisierung seiner Komponenten abgeschreckt und dann einer ölwäsche unterworfen wird; sie betrifft insbesondere eine in bezug auf die Wärmerückgewinnung verbesserte Führung der ölwäsche.

Die thermische Spaltung von Kohlenwasserstoffen oder Kohlenwasserstoffgemischen, wie Rohö¹, wird bekanntlich bei Spaltendtemperaturen zwischen 1000 und 1500° C durchgeführt. Die Höhe der Spaltendtemperatur bestimmt in Verbindung mit dem Einsatz das Spaltergebnis.

Bei einer auf Acetylenerzeugung gerichteten thermischen Spaltung von Kohlenwasserstoffen entstehen u.a. asp^altartige Verbindungen, die sich ebenso wie Ruß und Koks schon unmittelbar nach dem Abschrekken der Spaltgase störend bemerkbar machen.

Durch die ölwäsche soll das abgeschreckte Spaltgasgemisch vor weiterer Behandlung von diesen Bestandteilen befreit und gekühlt werden. Es ist üblich, das Waschöl im Kreislauf durch die Wascheinrichtung umlaufen zu lassen und die genannten Verunreinigungen mit einem ölteilstrom auszuschwemmen. Das kreisende Waschöl wird durch indirekten Wärmeaustausch mit einem Kühlmittel, z. B. Wasser, auf einem bestimmten Temperaturniveau gehalten.

Es ist bekannt, die von dem Kühlmittel aufgenommene Wärme nutzbar zu machen, z.B. zur Dampferzeugung. Wenn dieser bekannte Weg zur Wärmerückgewinnung beschritten wird, dann soll die Wärme in der Regal auf möglichst hoher Temperaturlage gewonnen we;rden, z. B. um Dampf von möglichst großer Arbeitsfähigkeit in möglichst großer Menge zu erzeugen. Dies«: m Bestreben sind jedoch bei der bekannten Verfahrensweise durch das Siedeverhalten des Waschöls deutliche Grenzen gesetzt. Wird das Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung der beschriebenen Nachteile aus den hei der thermischen Spaltung von Kohlenwasserstoffen entstehenden acetylenhalugen Gasgemischen möglichst große Wärmemengen von hohen Temperaturen zurückzugewinnen und die asphaltartigen Ausfällungen abzuführen.

Zur Löf.ung der Aufgabe wird ein Verfahren zur Rückgewinnung von Wärme aus einem bei der thermischen, auf Acetylenerzeugung gerichteten, Spaltung von Kohlenwasserstoffen entstandenen Gasgemisch, bei dem dieses abgeschreckt und einer zweistufigen ölwäsche unterworfen wird, vorgeschlagen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man die abgeschreckten Spaltgase in einer ersten Waschstufe einem im Gleichstrom zu»eführten Waschölgemisch aussetzt, dessen schwersiedender Anteil in flüssigem Zustand ohne Kühlung im Kreislauf geführt wird, dessen leichtsiedender Anteil dagegen verdampft und zusammen mit den Spaltgasen einer zweiten, ebenfalls im Gleichstrom arbeitenden Waschstufe, die als indirekter Wärmetauscher ausgestaltet ist, zugeführt wird, wobei das Kondensat zunächst als Waschflüssigkeit dient und anschließend zur erneuten Verdampfung in die erste Waschstufe zurückgeführt wird, während die Spaltgase zusammen mit den restlichen Öldämpfen nach Austritt aus der 2weiten Waschstufe in an sich bekannter Weise der Trennung unterworfen werden.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird in der zweiten Waschstufe Wiirme aus der Dampfphase des Öls, also auf höherem Temperaturniveau, zurückgewonnen; asphaltartige Bestandteile, die in der zweiten Waschstufe anfallen, können sich nicht festsetzen, weil der Kondensatfilm dies verhindert. Im ölkreislauf der ersten Waschstufe sind Wärmeaustauscher nicht erforderlich, damit entfallen häufige, durch asphaltartige Bestandteile und andere Verunreinigungen ausgelöste Störungen.

In der Zeichnung ist ein Schema des erfindungsgemäßen Verfahrens wiedergebeben.

Dem Spaltreaktor 1 wird über Leitung 2 ein Kohlenwasserstoffgemisch und über Leitung 3 die Spaltenergie-inForm einer Sauerstoff-Flamme oder eines Wasserstoff-Plasmas - als Einsatz zugeführt. Die aus dem Reaktor 1 austretenden Spaltgase werden durch das über Leitung 4 eingedüste Quenchmittel abgeschreckt.

Die erste Waschstufe ist durch den Waschturm 5, die zweite durch den Kondensator 6 vereinfacht dargestellt. Der gestrichelt gezeichnete Kessel 7 dient der Abwärmeverwertung.

In der ersten Waschstufe wird bei angenähert atmosphärischem Druck eine Temperatur aufrechterhalten, die innerhalb des Siedebereiches des verwendeten Waschöls liegt. Zur Einsteuerung der Temperatur kann die Menge des über Leitung 4 eingedüsten Quenchmittels und/oder die Einstellung der Siedelage des Waschöls herangezogen werden, z. B. durch Ein- oder Ausschleusungen über Leitungen 14, 15 und 16.

Der Sumpf des Waschturms 5 ist durch Leitungen 8 und Pumpe 9 mit dem oberen Turmteil verbunden. Über diese Leitungen wird flüssiges Waschöl im Kreislauf geführt.

Der Weg des Spaltgases führt durch die erste Waschstufe (Waschturm 5) über Leitung 10 in die zweite Waschstufe (Kondensator 6) und schließlich über Leitung 11 zu weiteren, nicht gezeichneten Trennanlagen. Das so geführte Spaltgas bringt Öli'ampf aus der ersten Waschstufe in die zweite Waschstufe. Durch indirekten Kontakt des Spaltgas-Dampf-Gemisches mit einem Kühlmittel entsteh. Ölkondensat. Dieses Kondensat wird über Leitungen 12 und Pumpe 13 in die erste Waschstufe zurückgeführt und erneut der Verdampfung durch die Spaltgase ausgesetzt.

Die in der zweiten Waschstufe von dem Waschmitlei aufgenommene Wärme wird an den Kessel 7 abgegeben und dort zur Dampferzeugung genutzt.

Wie ersichtlich, werden im stationären Ablauf des Verfahrens zwei Waschölkreisläufe aufrechterhalten. An dem einen Kreislauf nehmen praktisch nur die schweren Waschölkomponenten teil. Wärmeaustauscher sind in diesen Kreislauf nicht eingeschaltet. Das in diesem Umlauf geführte öl bespült die Wände des Waschturms 5 der ersten Waschstufe und hält sie von Verkrustungen frei. Ausgewaschene bzw. aufgenommene Verunreinigungen werden über die Anzapi\i"f 14 ausgetragen. Der zweite Kreislauf läuft unter Phasenwechsel ab, er führt über beide Waschstufen. In tier ersten Waschstufe jind die an diesem Kreislauf teilnehmenden, leichtersiedenden Komponenten des Waschöls der Verdampfung, in der zweiten der Kondensation ausgesetzt.

Die zweite Waschstufe bedarf keines weiteren Waschölkreislaufes, weil das kondensierende Waschöl üie Kühlflächen ausreichend benetzt und die aus dem Dampf ausfallenden Verunreinigungen in die ente Waschs^ufe zurückspült.

In der zweiten Waschstufe können durch Anordnung mehrerer Kondensatoren, die - auf den Durchgang der Spaltgase bezogen - hintereinandergeschaltet sind, die mit dem Gas fortgeführten ölreste klein gehalten werden, und es kann Abwärme von verschiedenen Nutzungsgraden gewonnen werden. Das ausgeschleuste Waschöl wird durch Frischölzufuhr und Rückführung von öl aus anderen Verfahrensstufen über Leitung 16 ersetzt.

Beispiel:

to Bei einem thermischen Spaltprozeß zur Herstellung von Acetylen werden pro 1000 Normalkubikmeier Spaltgas mit einem Wärmeinhalt von 0,6 Mio kcal (bezogen auf 0^c C, gasförmig) 330 kg Wasser von 80° C zum Abschrecken eingesetzt. Nach dem Ab-

schrecken auf 700° Csind daraus 1410 Nm³ Gemisch mit einem Wärmeinhalt von 0,43 Mio kcal entstanden. Dieses Gemisch wird dem Verfahren gemäß der Erfindung unterworfen.

Die ölwäsche wird mit öl vom mittleren Motekulargewicht 240 kg/krr 1 betrieben. In der ersten Suite der ölwäsche werden etwa 8000 kg/h Öl in Umlaut gehalten, 3000 kg/h Öl, überwiegend aus der zweiten Waschstufe zurückgeführtes öl und ein Teil Fnsi Iu '. werden verdampft. Damit ist in der ersten Waschstuiu

»5 eine Gleichgewichtstemperatur von 250° C eingestellt. Das aus der ersten Waschstufe austretende Gas-Dampf-Gemisch setzt sich zusammen aus Spülgas plus Wasserdampf und öldampf; auf Spaltgas plu^ Wasserdampf entfallen 0,13 Mio kcal, auf den Öl dampf 0,3 Mio kcal. Die Spaltgaswärme ist also /um größeren Teil in der ersten Stufe zur ölverdampfune aufgewendet worden.

In der zweiten Stufe kondensiert der größere Teil des öldampfes. Das entstehende Kondensat stellt die Waschflüssigkeit dar, es bespült die Austauschflächen und nimmt aus dem Gas-Dampf-Gemisch ausfallende Verunreinigungen mit. Dar aus Her zweiten Stufe austretende Dampf-Gas-Gemisch hat eine Temperatui von 200° C, es enthält einen ölrest von 600 kg und trägt im Spaltgas (plus Wasserdampf) 0,105 Mio kca! und im öldampf 0,06 Mio kcal aus.

Von der aus dem Spaltgas verfügbaren Wärmemenge von 0.325 Mio kcal wurden in der zweiten Waschstufe 0.265 Mio kcal an das Kühlmittel abgegeben. Unter Verwendung von Siedewasserkühlung kann daraus Dampf mit einer Qualität von 180° C/9 atü erzeugt werden. Das entspricht einer Abwärmeausbeute von 81,5%.

Bei konventionellen einstufigen Waschverfahren

mit Kühlung in einem ölkreisiauf könnte bei 81,5 %iger Abwärmeausbeute bestenfalls eine Dampfqualität von 136° C/2,3 atü oder bei 55 %iger Wärmeausbeute eine Dampfqualhät von 180° C/9 atü erzielt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur Rückgewinnung von Wärme aus einem bei der thermischen, auf Acetylenerzeugung gerichteten Spaltung von Kohlenwasserstoffen entstandenen Gasgemisch, bei dem dieses abgeschreckt und einer zweistufigen ölwäsche unterworfen wird, dadurch gekennzeichnet, daß man die abgeschreckten Spaltgase in ei- »" ner ersten Waschstufe einem im Gleichstrom zugeführten Waschölgemisch aussetzt, dessen schwersiedender Anteil in flüssigem Zustand ohne · Kühlung im Kreislauf geführt wird, dessen leichfsiedender Anteil dagegen verdampft und zusam- »5 men mit den Spaltgasen einer zweiten, ebenfalls im Gleichstrom arbeitenden Waschstufe, die als indirekter Wärmetauscher ausgestaltet ist, zugeführt v,rd, wobei das Kondensat zunächst als Waschflüssigkeit dient und anschließend zur er- ^ao neuten Verdampfung in die erste Waschstufe zurückgeführt wird, während die Spaltgase zusammen mit den restlichen Öldämpfe: nach Austritt aus der zweiten Waschstufe in an sich bekannter Weise der Trennung unterworfen werden.

Waschöl zur Vermeidung von Verdarnpfungsverlusten auf niedriger Temperatur gehalten, dann kann mehr Wärme zurückgewonnen werden als bei höherer Temperatur des Waschöls, es kann jedoch nur Wasserdampf von entsprechend niedriger Qualität erzeugt werden. Bei höherer Waschöltemperatur wird zwar ein Teil der Wärme auf höherer Temperaturlagt.- zurückgewonnen, der andere Teil wird aber mit dem in größerem Maße erzeugten öldampf veitergeschleppt und kann in den folgenden Verfahrensstufen nur auf wesentlich geringerem Temperaturniveau zurückgewonnen werden.

Die Wärmerückgewinnung aus dem Kreislauf des flüssigen Waschöls ist aber auch insofern problematisch, als die zum Wärmeentzug erforderlichen Wärmetauscher trotz des in der Regel vorgenommenen Abzugs eines ölteilstromes zur Verschmutzung neigen. Dies führt zu einer zunehmenden Verschlechterung des Wärmeübergangs, bedingt groß dimensionierte Austauscher und lallt nur kur2e Betriebszeitci