DE2030410C3 - Verfahren zur thermischen Spaltung von Kohlenwasserstoffen - Google Patents

Description

Spaltung von Kohlenwasserstoffen oder einer Mi- Erdöl (Naphtha), Kerosin, Leichtöl, Schweröl, 01-

schung aus Kohlenwasserstoffen und einem Verdün- rückstände oder Rohöl werden als Erdölfraktion in nungmsittel in einem senkrecht oder waagerecht ange- flüssiger oder dampfförmiger Form und vorzugsweise ordneten, von außen beheizten Reaktionsrohr. vorerwärmt, allein oder zusammen mit einem Ver-

Es ist bereits bekannt. Kohlenwasserstoffe unter 40 dünnungsraittel wie Dampf, unter hohem Druck in Verwendung v^nr» geschmolzenem Metall oder ge- ein waagerecht angeordnetes Reaktionsrohr 3 in einem schmolzenem Salz thermisch -u ^c~uiien. Beispiels- Spaltofen 5 durch Beschickungsdüse 1 zugeführt. weise beschreiben die USA.-Patentschriften 3 081 256 Durch die Eintrittströmung wird geschmolzenes, in und 2 053 211 derartige Verfahren, bei denen die einem Vorerhitzer auf 700 bis 1000⁰C erhitztes Metall erforderliche Wärmeenergie durch erhitztes geschmol- 45 Ir. das Reaktionsrohr gesaugt. Während des Durchzenes Metall oder Salz zugeführt wird. Diese Metalle laufs durch das. Reaktionsrohr 3 treten die Kohlenoder Salze wirken daher als Heizmedium. Diese Ver- Wasserstoffe in innige Berührung mit dem geschmolfahren haben den Nachteil, daß große Mengen von zenen Metal! und werden hitzegekrackt. Die für das geschmolzenem Metall oder Salz zur Übertragung der Kracken erforderliche Wärmeenergie wird durch notwendigen Wärme erforderlich sind. Ferner mußte 50 Brenner 2 erzeugt und dem Vorerhitzerrohr 4 bzw. gemäß der USA.-Patentschrift 3 081 256 im Kühlbe- dem Reaktionsrohr 3 zugeführt. Ein langzeitiger, reich ein Kühlmedium eingeleitet werden. Bei derarti- kontinuierlicher Betrieb ist möglich, weil der gegen Verfahren setzt sich eine große Menge von krackte Koks, der während der Reaktion gebildet K-okspiodukten an der Wand des Reaktionsrohrs ab. wird, sich nicht auf der Wand des Reaktionsrohres 3, Im übrigen ist ein derartiges Verfahren vom Wärme- 55 sondern in dem umlaufenden, geschmolzenen Metall verbrauch her unwirtschaftlich. Unter dem Gesichts- ablagert. Das Abgas des Ofens tritt durch die Öffnung6 punkt des Wärmeverbrauchs ist es zweckmäßiger, die aus. Das Reaktionsrohr 3 tritt in einen Kühlturm 7 Wärme für den Spaltungsvorgar.g durch die Wand ein und öffnet sich dort. In dem Kühlturm befindet des Reaktionsrohres von außen zuzuführen. In diesem sich ein Kühlrohr 8. Das geschmolzene Metall mit Falle lagern sich jedoch sehr große Koksmengen an 60 einer Temperatur von 7(K) bis 1000° C, das aus dem der Innenwand des Reaktionsrohres ab. Dadurch Krackofen kommt und die Reaktionsprodukte, das wird der Wärmeübergang stark verringert. Ein Verdünnungsmittel, wie Dampf, und gekrackten Koks schlechter Wärmeübergang ist im übrigen auch im enthält, wird direkt in den Kühlturm 7 eingeleitet und Kühlbereich unerwünscht, da sich Nebenreaktionen zur weitest möglichen Vermeidung von Sekundärergeben, wenn die Kühlung nicht mit ausreichender 65 reaktionen der Kohlenwasserstoffe auf 300 bis 500⁰C Wirksamkeit und Schnelligkeit durchgeführt wird. abgekühlt. Der Kühlturm 7, in <*~^ das Kühlrohr 8 Bei dem bekannten Verfahren werden die geschmol- angeordnet ist, wird durch einen Einlaß Il mit gezenen Metalle oder S;><: vor dem Eintritt des Reak- ' schmoizenem Metall versorgt. Die gasförmigen Reak-

tionsprodukte werden stark mit dem geschmolzenen Metall vermischt und dadurch abgekühlt. Die gasförmigen Reaktionsprodukte und das Verdünnungsmittel steigen auf und treten durch den Auslaß 10 aus. Auf der anderen Seite werden der gekrackte Koks u. dgl., die in dem Reaktionsrohr 3 und im Kühlturm 7 erzeugt werden, in dem Kühlturn 7 auf Grund des unterschiedlichen spezifischen Gewichtes auf die Oberfläche des geschmolzenen Metalles aufgetrieben. Dadurch werden sie von dem geschmolzenen Metall getrennt und durch den Seitenauslaß 9 abgelassen. Auf diese Weise können in dem Kühlturm 7 das geschmolzene Metall als Umlaufflüssigkeit, die Reaktionsprodukte und das Verdünnungsmittel, die aus dem Reaktionsrohr kommen, gekühlt werden. Außerdem können die gasförmigen Reaktionsprodukte, die das Verdünnungsmittel enthalten, und der gekrackte Koks von dem geschmolzenen Metall getrennt und dem System getrennt entzogen werden. Das abgekühlte, geschmolzene Metall wird vom Boden des Kühlturmes aus in den Spaltofen 5 zurückgeleitet, vorerhitzt und in das Reaktionsrohr zur Hitzekrackung von Kohlenwasserstoffen umgewälzt. Der Umlauf des geschmolzenen Metalles als Umlaufflüssigkeit wird erleichtert, indem die Oberfläche des geschmolzenen Metalls in dem Kühlturm auf einem Niveau gehalten wird, das höher als das Reaktionsrohr 3 liegt, und indem der flüssige oder gasförmige Kohlenwasserstoff-Vorrat oder ein Verdünnungsmittel wie Dampf durch die Versorgungsdüse des Vorratsbehälters mit hoher Geschwindigkeit ausgesprüht wird. Das geschmolzene Metall läuft so in dem Spaltofen und dem Kühlturm um. Die Anordnung eines Fördermittels, wie einer Pumpe, ist nicht notwendig, und der Verlust von geschmolzenem Metall ist sehr gering.

Die Erfindung erlaubt folglich eine Hitzekrackung von Kohlenwasserstoffen, bei der die Reaktionsprodukte gekühlt und gekrackter Koks entfernt werden können, indem geschmolzenes Metall als Umlauffluid in dem System in Umlauf gesetzt wird. Die Verfahrensschritte der Kühlung, der Förderung und der Abtrennung von gekracktem Koks können auf einfache Weise im Kühlturm durchgeführt werden, ohne daß entsprechende Vorrichtungen er'orderlich sind. Außerdem können die Reaktionstemperatur, die Aufenthaltszeit u. dgl. wunschgemäß ausgewählt werden, indem die Zugabemenge, die Länge, der Durchmesser ur.d die Anzahl der Reaktionsrohre, der Verbrauch an Brennstofföl und die Art und die Umlaufmengc des geschmolzenen Metalls variiert werden.

Beispiel

Bei einem Versuch mit einer Vorrichtung gemäß der Zeichnung lagerte sich keine Kohle an der inneren Wand des Reaktionsrohres und der äußeren Wand des Kühlrohres ab. Die Erfindung bietet also erhebliche Vorteile gegenüber dem Stand der Technik. Die Versuchsdaten waren folgende:

1. Ausgangsmaterial für die Spaltung: ig Rohöl.

2. Eigenschaften des Ausgangsmaterials: Spezifisches Gewicht: 0,8674 g/cm³, Viskosität: 17,85 cSt bei 25°C, Schwefel: 1,69 Gewichtsprozent,

Conradson-Kohle: 5,41 Gewichtsprozent

3. Geschmolzenes Metall:
99,997% Blei.

4. Versuchsvorrichtung:

Vorheizrohr, Reaktionsrohr 34 mm Durchmesao ser, 800 mm lang, rostfreier Stahl;

Kühlturm 89,1 mm Durchmesser, 300 mm hoch, Kühlrohr 10,5 mm Durchmesser, Wärmeübertragungsfläche 0,0428 m².

5. Betriebsbedingungen:

Spalttemperatur: 855°C,

Öldurchsatz: 726,1 g/h,
Verdünnungsdampf-Durchsatz: 902,3 g/h.

6. Versuchsergebnisse:
a) Versuchszeit 176 min,

b) Zusammensetzung der Produkte:

Gekracktes öl und Koks: 45,82 Gewichtsprozent,

Gekracktes Gas: 64,18 Gewichtsprozent, Wasserstoff: 1,51 Gewichtsprozent, Methan: 18,10 Gewichtsprozent,

Äthan: 1,83 Gewichtsprozent, Äthylen: 25,59 Gewichtsprozent, Propylen: 6,91 Gewichtsprozent, 1,3-Butadien: 3,12 Gewichtsprozent, C₄,: 1,24 Gewichtsprozent,

C₅ ⁺: 5,88 Gewichtsprozent.

c) Reaktionsrohr:
Druck: 580 mm Hg,
Verhältnis Dampf/Öl: 124,3 %, Kontaktzeit: 0,1 see,

Bleidurchsatz: 13 kg/h.

d) Kühlturm:
Temperatur: 45O⁰C,
Druck: 73 mm Hg,

Kontaktzeit· 0,16 sec.

Hierzu I Blatt Zeichnungen

Claims (2)

tionsproduktes in den Kühlbereich abgetrennt. Es Patentansprüche: ergeben sich daher im Kühlbereich große Mengen von Koksablagerungen, die bei einer Kühlung von außer-

1. Verfahren zur thermischen Spaltung von halb durch Kühlrohre die Kühlwirkung stark verKohlenwasserstoffen oder einer Mischung aus 5 ringern.

Kohlenwasserstoffen und einem Verdünnungsmit- Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde,

tel in einem senkrecht oder waagerecht angeord- ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, neten, von außen beheizten Reaktionsrohr, d a- bei dem unter Ausnutzung der Vorteile einer Warrnedurch gekennzeichnet, daß dem Koh- zufuhr von außen Koksablagerungen im Inneren der lenwasserstoff zur Vermeidung von Koks^blage- jo Reaktionsanlage vermieden werden können
mngen im Reaktionsrohr eine Menge eines ge- Diese Aufgabe wird erfindungsgemaß durch ein

schmolzenen Metalls zugesetzt wird, die zur Be- Verfahren der obigen Art gelöst, das dadurch gekennnetzung der Innenwand des Reaktionsrohres aus- zeichnet ist, daß dem Kohlenwasserstoff zur Verreicht, und daß die Reaktionsprodukte der Spal- meidung von Koksablagerungen im Reaktionsrohr tung, geschmolzenes Metall und Koks in einem 15 eine Menge eines geschmolzenen MeUlIs zugesetzt nachgeschalteten Kühlturm abgekühlt und getrennt wird, die zur Benetzung der Innenwand des Reakwerden. tionsrohres ausreicht, und daß die Reaktionsprodukte

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfah- der Spaltung, geschmolzenes Metall und Koks in rens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen einem nachgeschalteten Kühlturm abgekühlt und gerohrförmigen Spaltofen (S), der ein Vorerhitzer- ao trennt werden.

rohr (4) zur Vorerhitzung eines geschmolzenen Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur DurchMetalls und ein Reaktionsrohr (3) zur thermischen führung dieses Verfahrens ist gekennzeichnet durcn Spaltung von Kohlenwasserstoffen enthält und einen rohrförmigen Spaltofen, der ein Vorerhitzerrohr durch einen Kühlturm (7) zur Kühlung von zur Vorerhitzung eines geschmolzenen Metalls und Reaktionsprodukten und geschmolzenem Metall as ein Reaktionsrohr zur thermischen Spaltung von und zur Trennung und Entfernung von gekrack- Kohlenwasserstoffen enthält und durch einen Kühltem Koks. turm zur Kühlung von Reaktionsprodukten und ge

schmolzenem Metall und zur Trennung und Entfernung von gekracktem Koks.

30 Im folgenden wird eine beispielsweise, bevorzugte

Ausführungsform der Erfindung an Hand der Zeichnung näher erläutert.

Die einzige Figur zeigt schematisch eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Ver-Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur thermischen 35 fahrens.