DE2007996C3 - Process for the preparation of gas mixtures containing acetylene and ethylene - Google Patents
Process for the preparation of gas mixtures containing acetylene and ethyleneInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Acetylen und Äthylen enthaltenden Gasgemischen durch thermische Spaltung von schweren Kohlenwasserstoffölen in Gegenwart von heißem Trägergas.The invention relates to a process for the production of acetylene and ethylene containing Gas mixtures through thermal cracking of heavy hydrocarbon oils in the presence of hot ones Carrier gas.
Wenn Acetylen, Olefine, Aromaten oder aromatische Teere in guter Ausbeute durch thermische Spaltung von schweren flüssigen Kohlenwasserstoffölen, beispielsweise Rohölen oder Schwerölen, bei über 8000C liegenden Temperaturen hergestellt werden sollen, wird üblicherweise ein Verfahren angewandt, bei dem das Beschickungsöl in den Reaktor in Form von feinen flüssigen Tropfen eingesprüht wird. Wenn jedoch in diesem Fall der Umsetzungszeitraum nicht innerhalb einer so kurzen Zeitraumes wie 0,01 bis 0,001 Sekunden liegt, schreitet die Umsetzung der durch die thermische Spaltung gebildeten Produkte unter starker Koksbildung od. dgl. fort. Deshalb ist es bei derartigen Systemen notwend-g, daß das als Beschickung dem Reaktor zugeführte Kohlenwasserstofföl sehr rasch verdampft wird, wodurch die Temperatur der zugeführten Kohlenwasserstofföle unmittelbar auf die Reaktionstemperatur erhöht wird. Da die Verdampfungsgeschwindigkeit der flüssigen Tröpfchen in weitem Umfang von der Größe der Flüssigkeitströpfchen abhängt, ist es in diesem Fall ebenfalls erforderlich, das Kohlenwasserstofföl fein zu versprühen oder zu zerstäuben.If acetylene, olefins, aromatics or aromatic tars are to be produced in good yield by thermal cleavage of heavy liquid hydrocarbon oils, for example crude oils or heavy oils, at temperatures above 800 ° C., a process is usually used in which the feed oil into the reactor in Is sprayed in the form of fine liquid droplets. In this case, however, if the reaction period is not within as short a period as 0.01 to 0.001 seconds, the reaction of the products formed by the thermal cracking proceeds with coke formation or the like. It is therefore necessary in such systems that the hydrocarbon oil fed as feed to the reactor is vaporized very rapidly, whereby the temperature of the fed hydrocarbon oils is immediately increased to the reaction temperature. In this case, too, since the rate of evaporation of the liquid droplets largely depends on the size of the liquid droplets, it is necessary to finely spray or atomize the hydrocarbon oil.
Zur feinen Versprühung der Flüssigkeit sind Verfahren bekannt, bei denen die Flüssigkeit mittels einer Gaseindüsung mit hoher Geschwindigkeit zerstäubt wird, sowie ein Verfahren, bei dem die Flüssigkeit durch Versprühen der Flüssigkeit selbst durch eine Düse oder mehrere Düsen mit hoher Geschwindigkeit zerstäubt oder versprüht wird.For fine spraying of the liquid methods are known in which the liquid by means of a Gas injection is atomized at high speed, as well as a process in which the liquid is through Spray the liquid itself atomized through one or more nozzles at high speed or is sprayed.
Bei dem ersteren Verfahren ist jedoch praktisch die gleiche Menge an Trägergas, beispielsweise Dampf, wie die Menge des Beschickungsöles erforderlich, um feine Flüssigkeitströpfchen in solchem Ausmaß zu erhalten, daß die Verdampfung der Flüssigkeitströpfchen innerhalb des vorstehend aufgeführten kurzen Zeitraumes beendet wird, wodurch die thermische Wirksamkeit erheblich verringert wird. Andererseits kann beim zweiten Verfahren, selbst wenn die Sprühgeschwindigkeit des Beschickungsöles oder der Flüssigkeit oberhalb bestimmter Grenzen erhöht wird, die Größe der versprühten Flüssigkeitströpfchen nicht weiterhin ver-In the former method, however, practically the same amount of carrier gas, e.g. steam, is as the amount of feed oil required to obtain fine liquid droplets to such an extent that that the evaporation of the liquid droplets within the short period of time listed above is terminated, whereby the thermal efficiency is significantly reduced. On the other hand, the second method even if the feed oil or liquid spray speed is above certain limits is increased, the size of the sprayed liquid droplets no longer
feinen werden und auch die Minimalgröße der bei diesem Verfahren erhaltenen Flüssigkeitströpfchen befriedigt die vorstehende Bedingung 2ur Verhinderungand also the minimum size of the liquid droplets obtained in this process satisfies the above condition for prevention
der Bildung von Koksmaterialien nicht.the formation of coke materials does not.
Aus der DT-AS 1049 851 ist ein Verfahren zur Herstellung gasförmiger Kohlenwasserstoffe von niedrigem Molekulargewicht, insbesondere olefinischer Kohlenwasserstoffe, wie Äthylen, Propylen oder Butylen, aus flüssigen Kohlenwasserstoffen, insbesondere hochsiedenden Erdölfraktionen durch thermische Um-Wandlung, bekannt, bei dem das Ausgangsgut und ein heißer Wärmeträger unter hoher Strömungsgeschwindigkeit des letzteren gemischt und das Gemisch durch Düsen versprüht wird. Aufgabe des bekannten Verfahrens ist die thermische Spaltung von Kohlenwasserstoifen bei verhältnismäßig tiefen Temperaturen, (z. B. 86O0C) unter Bildung von Äthylen, Propylen oder Butylen. Bei dem bekannten Verfahren können nich! gleichzeitig Acetylen und Äthylen in guter Ausbeute erhalten werden.From DT-AS 1049 851 a process for the production of gaseous hydrocarbons of low molecular weight, in particular olefinic hydrocarbons such as ethylene, propylene or butylene, from liquid hydrocarbons, in particular high-boiling petroleum fractions by thermal conversion, is known, in which the starting material and a hot heat carrier mixed at high flow rate of the latter and the mixture is sprayed through nozzles. The task of the known process is the thermal cleavage of hydrocarbons at relatively low temperatures (z. B. 86O 0 C) with the formation of ethylene, propylene or butylene. With the known method, nich! at the same time acetylene and ethylene can be obtained in good yield.
In der US-PS 21 76 962 ist ein Verfahren zur Herstellung von Äthylen durch thermische Spaltung von verdampfbaren Kohlenwasserstoffölen beschrieben. Die thermische Spaltung bei dem bekannten Verfahren erfolgt unter solchen Bedingungen hinsicht- !ich des Ausgangsmaterials, der Vorerhitzung der zu spaltenden öle und Einspritzung in eine heißere Reaktionskammer, daß in erster Linie Äthylen mit geringerem Anteil von anderen Olefinen mit nicht mehr als 4 Kohlenstoffatomen je Molekül erzeugt wird, wobei vergleichsweise geringe Mengen an Acetylen erzeugt werden.In US-PS 21 76 962 is a process for the production of ethylene by thermal cleavage of vaporizable hydrocarbon oils. The thermal cleavage in the known Process takes place under such conditions with regard to the starting material, the preheating of the too splitting oils and injection into a hotter reaction chamber that primarily uses ethylene a smaller proportion of other olefins having not more than 4 carbon atoms per molecule is produced, with comparatively small amounts of acetylene are generated.
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens zur Herstellung von Acetylen und Äthylen enthaltenden Ga· gemischen durch thermische Spaltung von schweren Kohlenwasserstoffölen wie Rohöl oder Schweröl, bei dem Acetylen und Äthylen in guter Ausbeute erhältlich ist und die Bildung von Koksablagerungen in der Reaktionskammer weitgehend vermieden wird.The object of the invention is to create a process for the production of acetylene and ethylene containing gas mixtures by thermal cleavage of heavy hydrocarbon oils such as crude oil or Heavy oil, in which acetylene and ethylene can be obtained in good yield, and the formation of coke deposits is largely avoided in the reaction chamber.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Herstellung von Acetylen und Äthylen enthaltenden Gasgemischen durch thermische Spaltung von schweren Kohlenwasserstoffölen in Gegenwart von heißem Trägergas durch Versprühen der auf 200 bis 500° C vorerhitzten Kohlenwasserstofföle in eine bei einer Temperatur oberhalb 800° C und auf einem Druck zwischen Normaldruck und 10 kg/cm2 gehaltene Reaktionskammer, das dadurch gekennzeichnet ist, daß ein nicht vollständig verdampfbares, vorerhitztes, schweres Kohlenwasserstofföl durch eine oder mehrere Düsen unter einem Druck von 20 bis 100 kg/cm2 in die Reaktionskammer unter Entspannungsverdampfung von 5 bis 50 Gewichtsprozent des Beschickungsöles eingesprüht und zu Tröpfchen einer mittleren Größe von 18 bis 50 μηι fein zerstäubt wird.This object is achieved according to the invention by a process for the production of acetylene and ethylene-containing gas mixtures by thermal cleavage of heavy hydrocarbon oils in the presence of hot carrier gas by spraying the hydrocarbon oils preheated to 200 to 500 ° C in a at a temperature above 800 ° C and on a pressure between normal pressure and 10 kg / cm 2 maintained reaction chamber, which is characterized in that a not completely vaporizable, preheated, heavy hydrocarbon oil through one or more nozzles under a pressure of 20 to 100 kg / cm 2 in the reaction chamber with flash evaporation of 5 to 50 percent by weight of the feed oil is sprayed in and finely atomized to form droplets with an average size of 18 to 50 μm.
Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung wird die Schnellverdampfeigenschaft der in dem Kohlenwasserstofföl enthaltenen flüchtigen Materialien bei derIn the method according to the invention, the flash evaporation property becomes that in the hydrocarbon oil volatile materials contained in the
Zerstäubung der schweren Kohlenwasserstofföle ausgenützt, <L h-, nach dem erfindungsgemäßen Verfahren kann ein schweres Kohlenwasserstofföl leichi fein zerstäubt werden und die Größe der zerstäubten feinen Flüssigkeitströpfchen erreicht überraschenderweise nur s 1/10 der Größe der Flüssigkeitströpfchen, die bei dem bekannten Sprühverfahren ei halten werden. Bei der praktischen Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Beschickung des schweren Kohlenwasserstofföls auf eine solche Temperatur vorerhitzt, die eine abrupte Schnellverdampfung oder Entspannungsverdampfung des Kohienwasserstofföles unter diesem Druck direkt nach dem Versprühen des Kohlenwasserstofföles durch die Düse verursacht.Using the atomization of the heavy hydrocarbon oils, <L h-, according to the method according to the invention, a heavy hydrocarbon oil can easily be finely atomized and the size of the atomized fine liquid droplets surprisingly reaches only 1/10 of the size of the liquid droplets that are retained in the known spraying process . In practicing the process of the present invention, the heavy hydrocarbon oil feed is preheated to a temperature which causes abrupt flash or flash evaporation of the hydrocarbon oil under that pressure immediately after the hydrocarbon oil has been sprayed through the nozzle.
Im Rahmen der Erfindung wurde festgestellt, daß die Wirkung der Entspannungsverdampfung niedriger wird, wenn der Anteil des entspannungsverdampften Beschikkungsöles weniger als 5% des gesamten Beschickungsöles beträgt, während andererseits, wenn der Anteil des entspannungsverdampften Beschickungsöles höher als 50% des gesamten Kohienwasserstofföles liegt, der Entspannungseffekt nicht weiterhin erhöht wird.In the context of the invention it was found that the The effect of flash evaporation is lower when the proportion of flash evaporated feed oil is less than 5% of the total feed oil, while on the other hand, if the proportion of the flash evaporated feed oil is higher than 50% of the total hydrocarbon oil that The relaxation effect is no longer increased.
Wenn ein zu schweres öl als Beschickungsöl beim erfindungsgemäßen Verfahren angewandt wird, kann die Erscheinung auftreten, daß die Vorerhitzungstemperatur zur Erfüllung der vorstehenden Bedingungen zu hoch ist und infolgedessen die Gefahr besteht, daß das Beschickungsöl eine thermische Spaltung erfährt, bevor das öl der Düse zugeführt ist. In derartigen Fällen ist es zweckmäßig, die Vorerhitzungstemperatur des Beschikkungsöles durch Einmischen eines Kohlenwasserstofföles, welches leicht verdampft werden kann, zu verringern, so daß 5 bis 50% des gesamten Beschikktingsöles entspannungsverdampft werden, ohne daß das schwere Beschickungsöl auf zu hohe Temperaturen vorerhitzt wird.If too heavy an oil is used as the feed oil in the process of the present invention, then the phenomenon occur that the preheating temperature to meet the above conditions increases is high and, as a result, there is a risk that the feed oil will undergo thermal cracking before the oil is fed to the nozzle. In such cases it is expedient, the preheating temperature of the feed oil by mixing in a hydrocarbon oil which can easily be evaporated decrease so that 5 to 50% of the total feed oil can be decompressed without the heavy feed oil is preheated to excessively high temperatures.
Die Vorerhitzungstemperatur für das Beschickungsöl hängt von der Art und Beschaffenheit des zu verwendenden Beschickungsöles und des Anteils des der Entspannungsverdampfung unterworfenen Beschikkungsöles ab, sie beträgt vorzugsweise 200 bis 400° C.The preheating temperature for the feed oil depends on the nature and nature of the feed oil the feed oil to be used and the proportion of the feed oil subjected to flash evaporation from, it is preferably 200 to 400 ° C.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand eines Beispiels näher erläutertThe invention is explained in more detail below using an example
Eine Reihe von Versuchen zum thermischen Spalten eines Rohöles bei einer Temperatur von 13000C und einem Reaktionsdruck von 5 kg/cm2 Überdruck bei x-inem Reakiionszeitraum von 0,005 Sekunden in einem thermischen Crackofen mit einem Reaktor von 3 I Inhalt wurde durchgeführt Hierzu wurde ein Rohöl mit einem spezifischen Gewicht von 0.8398 in eine auf 20000C geregelte Wasserstoff-Sauerstoff-Flamme durch Wasserdampf in den Reaktor durch Düsen mit jeweils einem Durchmesser von 0,3 mm bei einem Druck von 100 kg/cm2 und einer Geschwindigkeit von 100 I/Std gesprüht. Bei den Versuchen die angewandten Vorerhitzungstemperaturer. 70, 200, 300, 350 und 4000C. Die Ergebnisse der thermischen Spaltung sind in folgender Tabelle zusammengefaßt.A series of experiments for the thermal cracking of a crude oil at a temperature of 1300 0 C and a reaction pressure of 5 kg / cm 2 pressure at x-INEM Reakiionszeitraum of 0.005 seconds in a thermal cracking furnace with a reactor of 3 l capacity was carried out For this a Crude oil with a specific gravity of 0.8398 in a hydrogen-oxygen flame regulated to 2000 0 C by steam into the reactor through nozzles each with a diameter of 0.3 mm at a pressure of 100 kg / cm 2 and a speed of 100 l / Hr sprayed. The preheating temperature used in the experiments. 70, 200, 300, 350 and 400 ° C. The results of the thermal cleavage are summarized in the following table.
Bedingungenconditions
Vorheiztemperatur (0C)Preheating temperature ( 0 C)
Entspannungsverdampfter Anteil nach dem SprühenFlash evaporated portion after spraying
(Gewichtsprozent)(Weight percent)
Mittlere Größe der versprühten Tröpfchen (μηι)Mean size of the sprayed droplets (μηι)
Vergasungsverhältnis (Gewichtsprozent)Gasification ratio (weight percent)
Ausbeute an Acetylen und Äthylen (Gewichtsprozent)Yield of acetylene and ethylene (percent by weight)
Bei den Versuchen (1) und (2) war die Ablagerung von Koks auf den Innenwänden der Reaktionskammer sehr stark und die Entstehung wurde auf die Verursachung durch eine Verkokung der nichtverdampften, an der Innenwand der Reaktionskammer anhaftenden Flüssig-In experiments (1) and (2) the deposition of Coke very much on the inner walls of the reaction chamber strong and the emergence was caused by a coking of the non-evaporated, at the Liquid adhering to the inner wall of the
keitströpfchen bei der Atmosphäre von hoher Temperatur zurückgeführt. Andererseits war bei den Versuchen (3), (4) und (5) gemäß der Erfindung die Innenwand der Reaktionskammer sehr sauber und es trat keine Ansammlung von Koks an der Wand auf.droplets in the atmosphere of high temperature returned. On the other hand, in experiments (3), (4) and (5) according to the invention, the inner wall was the Reaction chamber very clean and no build-up of coke on the wall.
Claims (2)
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
| JP1254469 | 1969-02-21 | ||
| JP44012544A JPS4811681B1 (en) | 1969-02-21 | 1969-02-21 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2007996A1 DE2007996A1 (en) | 1970-09-03 |
| DE2007996B2 DE2007996B2 (en) | 1976-03-18 |
| DE2007996C3 true DE2007996C3 (en) | 1976-11-04 |
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