DE2007269C3

DE2007269C3 - Verfahren zur Wärmerückgewinnung aus einem bei der thermischen, auf Acetylenerzeugung gerichteten, Spaltung von Kohlenwasserstoffen entstandenen Gasgemisch

Info

Publication number: DE2007269C3
Application number: DE2007269A
Authority: DE
Inventors: Klaus Dr. 6230 Frankfurt-Hoechst Guenther; Klaus 6000 Frankfurt-Sossenheim Noha; Erich Dr. 6000 Frankfurt Schneck; Hartmut 6230 Frankfurthoechst Voigt
Original assignee: Farbwerke Hoechst AG
Current assignee: Hoechst AG
Priority date: 1970-02-18
Filing date: 1970-02-18
Publication date: 1974-02-28
Also published as: CH558314A; DE2007269B2; FR2081009B1; NL7101912A; FR2081009A1; SE359290B; ES388223A1; CS157096B2; US3725491A; PL76471B1; GB1343045A; CA952545A; NO128538B; AT306686B; RO63512A; BR7101103D0; DE2007269A1; BE763030A

Description

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

Die thermische Spaltung von Kohlenwasserstoffen oder Kohlenwasserstoffgemischen, wie Rohöl, wird bekanntlich bei Spaltendtemperaturen zwischen 1000 und 1500' C durchgeführt. Die Höhe der Spaltendtemperatur bestimmt in Verbindung mit dem Einsatz das Spalte ι gebnis.

Bei einer auf Acetylenerzeugung gerichteten thermischen Spaltung von Kohlenwasserstoffen entstehen u. a. asphaltartige 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 ölteüstrom 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 beschriften wird, dann soll die Wärme in der Regel auf möglichst hoher Temperaturlage gewonnen werden, z. B. um Dampf von möglichst großer Arbeitsfähigkeit in möglichst großer Menge zu erzeugen. Diesem Bestreben sind jedoch bei der bekannten Verfahrensweise durch das Siedeverhalten des Waschöls deutliche Grenzen gesetzt. Wird das Waschöl zur Vermeidung von Verdampfungsverlusten auf niedriger Temperatur gehalten, dann kann mehr Wärme zurückgewonnen werden als bei höherer Temperatur des Waschöls, es kann jedoch nur Was-

serdampf von entsprechend niedriger Qualität erzeugt werden. Bei höherer Waschöltemperatur wird zwar ein Teil der Wärme auf höherer Temperaturlage zurückgewonnen, der andere Teil wird aber mit dem in größerem Maße erzeugten Gldampf weitergeschleppt

ίο 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 problema-

tisch, 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 dimensio

ao nierte Austausche! und laut nur kurze Betriebszeiten

zu.

Dei Erfindung lieg! die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung der beschriebenen Nachteile aus den bei der thermischen Spaltung von Kohlenwasserstoffen

»5 entstehenden acetylenhaUigen Gasgemischen mog liehst grotJe Wärmemengen von hohen Temperaturen zurückzugewinnen und die asphaltartigen Ausfallun gen abzuführen.

Zur Losung der Aulgabe wird ein Verfahten /w Ruckgewinnung von Warme aus einem bei der thermischen, auf Acetylenerzeugung gerichteten. Spal tung von KohlenwasM 1 stoffen entstandenen Gasge misch, bei dem dieses abgeschreckt und einer zweistufigen Olwasche unterworfen wird, vorgeschla gen. das dadurch geki nn/eichnet ist, daß man die abgeschreckten Spaltgase in einer ersten Waschstufe einem im Gleichstrom /ugefuhrten Wascholgemisch aussetzt, dessen schweisicdender Anteil in flüssigem Zustand ohne Kühlung im Kreislauf geführt wird, dessen lciclitsiedender 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 al· 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 zweiten Waschstufe in an sich bekannter Weise der Trennung unterworfen werden.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird in der zweiten Waschstufe Wärme 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 - in Form 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 verwerdeten Waschöls liegt. Zur Einsteuerung der Temperatur kann die Menge des über Leitung 4 eingedösten Quenchmittels und/oder die Einstellung dei 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 Turmieil verbunden. Über diese Leitungen wird flüssiges Waschöi im Kreislauf geführt.

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

Die indet zweiten Waschstufe von dem Waschmittel aufgenommene Wärme wird an den Kessel 7 abgegeben und dort zur Dampferzeugung genutzt.

Wie ersichtlich, werden im stationären Ablauf des Verfahrens zwei Wasehölkieisläufe 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 Anzapfung 14 ausgetragen. Der zweite Kreislauf läuft unter Phasenwechsel ab, er führt über beide Waschstufen In der ersten Waschstufc sind die an diesem Kreislauf teilnehmenden, leichtersiedenden Komponenten des Waschöls der Verdampfung, in der zweiten der Kondensation ausgesetzt.

Die zweite Waschstufe bedarf keines weiteren Waschölkrei»laufes, weil das kondensierende Waschöi die Kühlflächen ausreichend benetzt und die aus dem Dampf ausfallenden Verunreinigungen in die erste Waschstufe zurückspült.

In der zweiten Waschstufe können durch Anordnung mehrerer Kondensatoren, die - auf den Durchüber Leitung 16 ersetzt.

Beispiel:

Bei einem thermischen Spaltprozeß zur Herstellung von Acetylen werden pro 1000 Normalkubikmeter Spaltgas mit einem Wärmeinhalt von 0,6 Mio kcal (bezogen auf 0^f C, gasförmig) 330 kg Wasser von HO'' C zum Abschrecken eingesetzt. Nach dem Ab- »5 schrecken auf 700' C sind daraus 1410 Nm¹ Gemisch mit einem Wärmeinhalt von 0,43 Mio kcal entstanden. Dieses Gemisch wird dem Verfahren gemäß der Erfindung unterworten.

Die Ölwascht: wird mit Öl \»m mittleren Mokku- *o largewicht 240 kg kmol betrieben. In der ersten Stufe der ölwasche werden etwa SOiH) kg'h öl in Umlauf gehalten. 3000 kg h Öl. überwiegend aus der zweiten Waschstufe zurückgeführtes Ol und ein Teil Frischol, werden verdampft. Damit ist in der ersten Waschstufc »5 eine Gleichgewichisiempcratur von 250° C eingestellt. Das aus der ersten Waschstufe austretende Gas-Dampf-Gemisch setzt sich zusammen aus Spaltgas plus Wasserdampf und Oldampf. auf Spaltgas plus Wasserdampf entfallen (1,13 Mio kcal, auf den Ol 3" dampf 0.3 Mio kcal Die Spaltgaswärme ist also /um größeren Teil in der ersten Stufe zur ölverdampfung aufgewendet worden.

In der zweiten Stufe kondensiert der größere Teil des öldampfcs. Das entstehende Kondensat stellt die Waschflüssigkeit dar, es bespult die Austauschflächen und nimmt aus dem Gas-Dampf-Gemisch ausfallende Verunreinigungen mit. Das aus der zweiten Stufe austretende Dampf-Ga^-Gemisch hat eine Temperatui von 200' C, es enthalt einen Olrest von 600 kg und tragt im Spaltgas (plus Wasserdampf) 0,105 Mio kcal und im Oldampf 0,06 Mio kcal aus.

V'on der aus dem Spaltgas verfugbaren Wärmemenge von 0.325 Mio kcal wurden in der zweiten Waschstufe 0,265 Mio kcal an das Kühlmittel abgegcben. Unter Verwendung son Siedewasserkühlung kann daraus Dampf mit einer Qualität von 180° CV9 atu erzeugt werden Da* entspricht einer Abwärmeausbeute von S 1,5 'Ί

Bei konventionellen einstuiigen Waschverfahren mit Kühlung in einem ölkieislauf könnte bei Kl,5^f(igcr Abwärmeausbeute bestenfalls eine Dampfquaiitat von 136" C 2.3 atü oder bei 55 %iger Wdrineauibeuteeine Dampfquaiitat von 180° C/9atü 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 einer ersten Waschstufe einem im Gleichstrom zugeführten Waschötgemisch 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 zweiten Waschstufe in an sich bekannter Weise der Trennung unterworfen werden.