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Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Propylen Die Erfindung
bezieht sich auf kontiunierliches Verfahren zur Herstellung eines Olefinprodukts,
welches eine überwiegende Menge Propylen enthält, und insbesondere auf ein Verfahren,
bei welchem Propan oder ein propanhaltiger Strom unter im wesentlichen adiabatischen
Bedingungen bei verhältnismäßig hohen Temperaturen und Drücken in einem Reaktor
mit mehreren Zn in iropylen umgewandelt wird. Die Erfindung bezieht sich insbesnndere
auf ein kontinuierliches Verfahren zur Umwandlung von propan in ein Olefinprodukt,
welches Äthylen und eine überwiegende enge Propylen enthält, wobei dieses Verfahren
in einem im wesentlichen adiabatischen Reaktor in Gegenwart von schs;efelhaltigen
Verbindungen ausgeführt wird.
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Genauer gesagt, die Erfindung bezieht sich auf ein kontinuierliches
Verfahren zur Herstellung von Propylen, wobei ein adiabatischer Mersonenreaktor
verwendet wird, worin ein sauerstoffhaltiger ;3trom oder ein äquivalenter Strom
wie zum Beispiel ein Strom aus reinem Sauerstoff, :Ln einer Oxydationsreaktionszone
mit mindestens einer 3chwefelverbindung, beispielsveise 3chwefelwasserstoff, bei
Temperaturen bis zu 2180°C und Drücken bis zu 105 ata umgesetzt wird.
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Die in der Oxydationszone des Reaktors gebildetes Reaktionsprodukte
werden hierauf mit Propan oder einem äquivalenten Stoff in der Dehydrierungszone
in Berührung gebracht und gemischt, worin das Propan in einen Abstrom umgewandelt
wird, der Äthylen und Propylen in hohen ausbeuten enthält Der Bedarf an Olefinen
nimmt ganz allgemein zu, Insbesondere wird Propylen für die verschiedensten Zwecke
in den verschiedensten Industrien gebraucht, wie zum Beispiel in der Erdölchemin,
in der Petrochemie und der Kunststoffindustrie Bei den gegenwärtig üblichen Verfahren,
welche auf der thermischen Dehydrierung der Kohlenwasserstoffe beruhen, werden gasförmige
Gemische erhalten, die ethylen und propylen in einem Verhältnis von annähernd 2:1
enthalten, Dieses Verhältnis ist Jedoch im Anblick auf den erhöhten Propylenbedarf
und der Zukunft ungünstig¢ Darüber hinaus sind bei der thermischen Umwandlung eines
Kohlenwasserstoffs in das entsprechende Olefin vergleichsweise hohe Temperaturen
erforderlich, welche eine Neigung ergeben, daß der Kohlenwasserstoff gecrackt wird.
was eine unerwünscht hohe enge an niedriger molekularer Verbindungen zur folge hat.
bs wurden bereits Versuche gemacht, Olefine bei niedrigeren Temperaturen herzustellen,
um die schädliche Orackung zu vermeiden oder weitgehend zu unterdrücken0 Diese Versuche
ergaben nur eine geringe oder garkeine Umwandlung des Kohlenwasserstoff, sofern
nicht mit diesen niedrigeren Temperaturen auch Katalysatoren verwendet wurden, Gegenwärtig
kann die Dehydrierung bei niedrigeren Demperaturen ausgeführt werden, wenn ein geeignete
Katalysator zusammen in einer mehr oder weniger komplizierten und teuren Vorrichtung
verwendet wird0 Diese lösung des Problems macht es nicht nur erforderlich, unter
Bedingungen mit unte atmosphärischen Drücken zu arbeiten, sondern m': cht auch zusätzliche
Einrichtungen und Kosten für die Regenerierung des Katalysators usw. erforderlich.
Deshalb ist es nötigt daß ein m)ehydrierungsverfahren gefunden wird, durch welches
beispielsweise Propan in einer weniger
komplizierten und teuren
Vorrichtung in Propylen umgewandelt werden kann und durch welches das Propylen vorzugsweise
vor anderen Materialien, wie z,B, ean, Äthylen, Kohlenstoff Gew.% gebildet wird,
Es wurde nunmehr gefunden, daS ein Olefinprodukt, welches überwiegende Mengen Propylen
enthält, unter im wesentlichen adiabatischen Bedingungen erhalten werden kann, wobei
die obigen probleme vermieden werden. Bei diesem Verfahren wird eineschwefelhaltige
Verbindung, wie z.B. Schwefewasserstof, mit einem sauerstoffhaltigen Strom, wie
y.B. Sauerstoff, bei Temperaturen bis zu unefähr 2480°C und bei Drücken bis zu ungefähr
105 ata umgesetzt0 Die durch die Oxydation der schwefelhaltigen Verbindung unter
kritischen Bedingungen hergestellten Reaktionsprodukte werden mit dem Kohlenwasserstoffstrom,
beispielsweise Propan, bei Temperaturen bis zu ungefähr 24800C und beiDrticken bis
zu ungefähr 98 ata während eines Zeitraums bis zu ungefahr 60 sec zusammengebracht.
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Ziel der Erfindung ist es, ein kontinuierliches Verfahren und eine
Vorrichtung zu schaffen, durch welche ein Olefinprodukt, welches überwiegende Mengen
Propylen enthält, unter im wesentlichen adiabatischen Bedingungen in einem einzigen
Mehrzonenreaktor hergestellt werden kann.
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bs ist ein weiteres Ziel der Erfindung, ein kontinuierliches Verfahren
und eine Vorrichtung zu schaffen, durch welche ein leichter ECohlenizasserstsoffstrom,
der überwiegende zungen Propan enthält, in der Dehydrierungsreaktionszone in hohen
Ausbeuten in Propylen umgewandelt werden kann.
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Ss ist ein weiteres Ziel der rfindung, ein Verfahren zur Herstellung
von fiir Polymer geeignetes Propylen zu schaffen, be welchem im wesentlichen reines
Propan mit einem
Oxydationsreaktionsprodukt dehydriert wird, das
durch Oxydation einer SchvJefelverbindung, wie z.B. Schwefelwasswerstoff, bei Temperaturen
bis zu ungefahr 24800C erhalten worden ist, Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung,
keine Vorrichtung ftjr die kontinuierliche Herstellung eines Olefinprodukts, welches
überwiegende mengen Propylen enthält, unter im wesentlichen adiabatischen Bedingungen
zu schaffen, welche einen Mehrzonenreaktor enthält, in welchem schwefelhaltige Verbindungen
bei beträchtlich hohen Temperaturen oxydiert werden, um Zwischenreaktionsprodukte
zu schaffen, welche Propan in propylen dehydrieren.
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Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, ein kontinuierliches Verfahren
zur Herstellung eine Olefinprodukts, welches überwiegende engen Propylen enthält
und eine Vorrichtung hierfür zu schaffen, mit denen unter weitgehend adiabatischen
Bedingungen ein sauerstoffhaltiger Strom mit mindestens einer Schwefelverbindung
bei verhältnismä13ig hohen Temperaturen in einer Oxydationsreaktionszone umgesetzt
wird, wobei Reaktionsprodukte gebildet werden, die, wenn sie mit einem Propan entheltenden
Kohlenwasserstoffstrom in Gegenwart eines Katalysators in Berührung gebracht werden,
das Propan in Propylen umwandeln, Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, ein kontinuierliches
Verfahren und eine Vorrichtung hierfür zur herstellung eines gasförmigen Olefinprodukts,
welches überwiegende engen Iropylen enthält, unter im wesentlichen adiabatischen
Bedingungen mit oder ohne einen Metallkatalysator zu schaffen.
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Es wurde gefunden, daß hohe ausbeuten an Propylen mit kleineren Liengen
Äthylen in einem kontinuierlichen Verfahren unter im wesentlichen adiabatischen
Bedingungen erhalten werden können, Bei diesem Verfahren wird ein einziger Mehrzonenreaktor
verwendet,
in welchem ein Olefinprodukt erhalten wird, das überwiegende Mengen 1?ropylen enthält.
Der Reaktor besitzt eine Oxydationsreaktionszone, worin eine wirksame Menge mindestens
einer Schwefelverbindung, wie y.B.
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Schwefelwasserstoff, nit einem sauerstoffhaltigen Strom, wie z.B.
praktisch reiner Sauerstoff, in einem Verhältnis von ungefähr 0,2 - 1,0 Gew.-Teile
j"'auerstoff auf ungefähr 1,0 Gew.-Teile Schwefelverbindung umgesetzt wird. Die
Reaktion des sauerstoffhaltigen stroms und der Schwefelverbindung findet bei hohen
Temperaturen im Bereich von ungefähr 1370 bis 248000 und insbesondere bei Temperaturen
im Bereich von ungefähr 1760 bis 209000 statt. Der Druck in der Oxydationszone kann
bei diesen Temperaturen im Bereich von ungefähr 1,4 bis 105 ataünd vorzugsweise-
zwischen 4,2 und 70 ata und insbesondere zwischen 14 und 42 ata liegen. Die Kontaktzeit
oder die Reaktionszeit zwischen den sauerstoffhaltigen Strom und der Schwefelverbindung
beträgt mindestens 0,001 sec und vorzugsweise ungefähr 0,001 bis 0,05 sec. Die genaue
Reaktionszeit hängt jedoch von den jeweiligen Reaktionsteilnehmern, der Temperatur
und dem Druck, die in der Oxydationsreaktionszone verwendet werden, ab.
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Die Schwefelverbindung kann aus ddn folgenden Verbindungen ausgewählt
werden; Schwefelwasserstoff, Gemische aus Schwefelwasserstoff und Schwefelkohlenstoff
und gemische aus Schwefelwasserstoff mit einem Jchsefeloxyd, wie z.B. SO1 und/oder
S03, wobei der Schwefelwasserstoff in den Gemischen in iner Menge vsn mindestens
50 Gew.-% anwesend ist. Nötigenfalls können zusätzlich kleinere Mengen elementarer
Schwefel in Kombination mit dem Schwefelwasserstoff, dem Schwefelkohlenstoff, den
Schwefelxyden und den Gemischen derselben in engen im Bereich bis zu ungefähr 25
Gew.-,J, bezogen auf die Mischungen, verwendet werden. So ist es gemaß der Erfindung
möglich, nicht nur im wesentlichen reinen Schwefelwasserstoff zu verwenden, sondern
auch Mischungen aus ochwefelwasserstoff
und aus den verschiedensten
chemischen fiquivalenten, wie z.B. Schwefel. ochwefelkohlenstoff und die Schwefeloxyde,
solage der Schwefelwasserstoff in der G:mischen in engen von mindestens 50 Gew.-%
anwesed ist Der Abstrom aus der Oxydationsreaktionszone, der die Oxydationsprodukte
enthält, wird direkt zur Dehydrierungszone des gleichen Reaktors geführt, wo die
Oxydationsprodukte mit einem leichten Kohlenwasserstoffstrom, der mindestens 50
Gew.-' Propan enthält, in Kontakt gebracht werden. Der leichte Xohlenwasserstoffstrom
kann 50 bis 100 Gew.-% Propan und 0 bis 50 Gew.-% Äthan enthalten; er sollte von
Olefinen und Kohlenwasserstoffen mit 4 oder mehr Kohlenstoffatomen weitgehend frei
sein. Der Kohlenwasserstoffstrom beispielsweise im wesentlichen reines Propan, wird
mit den Oxydationsprodukten, beispielsweise den Oxydationsprodukten aus H2S und
02, in einer Menge von ungefahr 0,05 - 1,5 Gew.-Teile Sauerstoff im sauerstoffhaltigen
Strom, der der Oxydationszone zugeführt worden ist, je 1,0 Gew.-Teil Propan im Kohlenwasserstoffstrom,
der der Dehydrierungszone zugeführt wird, in Berührung gebracht.
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Die Oxydationsprodukte werden mit dem propan in Berührung gebracht
und sorgfältig gemischt, wobei Temperaturen im Bereich von ungefähr 870 bis 248)°C
0 und insbesondere Temperaturen von 87-0 bis 2090°C 0 und drücke im Bereich von
ungefähr 1 bis 98 ata und insbesondere von ungefähr 10,5 bis 28 ata herrschen. Bei
diesen Temperaturen ist es wichtig, daß die Reaktions- oder Kontaktzeit von propan
mit den Oxydationsprodukten in der Dehydrierungszone im Bereich von 0,001 bis 60
sec und insbesondere von 0,01 bis 1,0 sec liegt. Die Temperatur, bei der der Kohlenwasserstoffstrom;
beispielsweise das Propangas, , mitdden Oxydationsprodukten gemischt wird, steht
in umgekehrten Verhältnis zur Nontakt-oder
Reaktionszeit. ..enn
beispielsweise der Kohlenwasserstoffstrom mit dem Oxydationsprodukt bei einer Temperatur
in der ähe des höheren Endes der Dehydrierungstemperatur, beispielsweise bei 1760
bis 2450°C, gemischt wird, dann sollte die Kontaktzeit des Kohlenwasserstoffstroms
mit den Oxydationsprodukten in der Nähe des unteren Endes des Bereichs liegen, und
zwar beispielsweise bei 0,001 bis 1,0 sec. tenn dagegen der Kohlenwasserstoffstrom,
das heißt das Propan, mit den Oxydationsprodukten in der Gegend des unteren rundes
des Dehydrierungstemperaturbereichs, beispielsweise 870 bis 1760 0C, gemischt wird,
dann können die Kontaktzeiten in der N.he des höheren indes des Bereichs liegen
und zwar beispielsweise im Bereich von 1,0 bis 60 sec. liner der Gründe, warum der
Kohlenwasserstoffstrom mit den Oxydationsprodukten, die von der Oxydationsreaktionszone
herströmen, bei so hohen Temperaturen, wie z.B. bis zu 24800C, gemischt werden kann,
ohne daß eine merkliche Orackung stattfindet, liegt in der kurzen Zeitdauer, während
welcher die Kohlenwasserstoffe mit den Ox,ydationsprodukten in Berührung sind. Diese
Kontaktzeiten können bis zu 0,001 sec herunter geben. Es ist auch wichtig, daB die
Temperatur in der gesamten Dehydrierungszone auf mindesten einer 540°C gehalten
wird; diese temperatur kann bis zu ungefähr 2480°C gehen, Es war unerwartet, daß
propan mit den Oxydationsprodukten bei diesen hohen Termperaturen gemischt werden
kann, ohne daß eine wesentliche Orackung stattfindet. Es wird angenommen, daß der
Grund hierfür in der raschen Mischung liegt, welcheeine Dehydrierung erlaubt, bevor
eine Crackung stattfindet, So ist es wesentlich, daß die Mischungs- oder Kontaktzeit
zwischen dem Kohlenwasserstoffatrom und den Oxydatiosreaktionsprodukten in Einklang
mit den verwendeten Dehydrierungstemperaturen liegt.
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Der aus der Deh drierngsreaktionszone austretende Abstrom enthält
Äthylen und Prop- len als Hauptolefinprodukt und
daneben noch Sch
efelwasserstoff, nich-umgesetztes Propan, wasser und kleinere engen anderer Bestandteile,
wie z.B.
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Schwefelkohlenstoff, ethan, tan, CO2, CO usw Der Abstrom aus der Dehydrierungsreaktion
wird getrennt, umm Kreislaufströme herzustellen, vbn denen einer o«hwefelverbindungen,
wie z.B. ochwefelwasserstoff usw. enthält, und von denen ein anderer eine kleine
Menge nicht-umgesetztes Propan usw.
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enthält. Diese Ströme können nötigenfalls zurückgeführt werden, w;ihrend
der Olefinstrom, der Äthylen und eine überwiegende Menge Propylen enthält, beispielsweise
Mengen von mehr als 4<) %, als Hauptprodukt erhalten wird.
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Die bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ver wendete
Vorrichtung besitzt einen in wesentlichen adiabatischen Reaktor, worin die Schwefelverbindung,
beispielsweise Schwefelwasserstoff, mit Sauerstoff unter beträchtlich hohen Drücken
und Temperaturen umgesetzt wird. Typische Dehydrierungsreaktionen sind stark endotherm
und brauchen eine große iarmemenge, um den Kohlenwasserstoff in das entsprechende
Olefin umzuwandeln. Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird der Bedarf fr teure Reaktionsöfen,
durch welche Wärme zugefahrt wird, beseitigt, daß die in der Oxydationszone erzeugte
Wärme mit den Oxydationsprodukten in die Dehydrierungszone überführt wird.
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Bs wurde gefunden, daß es bei der Durchführung des Dehydrierungsverfahrens
in einem einzigen Mehrzonenreaktor unter den angegebenen Bedingungen möglich ist,
das Verfahren unter im wesentlichen adiabatischen Bedingungen auszuführen, indem
man die endotherme Dhydrierungsreaktion mit der exothermen OxydHti.onsreaktion entsprechend
ausbala.nciertO zie Bauweise des adiabatischen Reaktors erlaubt es außerdem, das
Verfahren in einer kontinuierlichen Weise, in einem einzigen Reaktor, unter den
für eine maximale Selektivität erforderlichen Reaktionsbedingungen und mit einer
hohen Umwandlung von Propan zu Propylen auszuführen.
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Es ist beispielsweise bekannt, daß Schwefelwasswrstoff durch Verbrennen
mit beschränkten Mengen luft und/oder Sauerstoff in einem Zweistufenreaktor entsprechend
den folgenden Gleichungen in elementaren Schwefel umgewandelt werden kann.
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(1) H2S + 3/2 02 502 + R20 (2) 2H2S + SO2 35 + 21120 Die erste der
obigen Reaktionen findet gewöhnlich in einem Ofen statt, während die zweite in einem
Converter in Gegenwart eines Katalysators vorgenommen wirdo Be diesen Verfahren
werden gute Schwefelausbeuten erhalten, wenn man die Temperatur und die Abführung
der exothermen Reaktionswärme genau kontrolliert. Es wurde jedoch gefunden, daß
es möglich ist, die Ausbete zu erhöhen und die Verwendung eines Zweistufenreaktors,
bei dem in der zweiten Stufe im allgemeinen ein Katalysator nötig ist, zu vermeiden,
wenn man bei Temperaturen im Bereich bis zu ungefähr 24800C ochwefelwasserstoff
oder ein chemisches Äquivalent davon unter kritisch n Bedingungen oxydiert, wobei
Oxydationsprodukte erhalten werden, die sich für die Umwandlung von Kohlenwasserstoffen
in die entsprechenden Olefine eignen Die Umwandlung findet in einer Dehydrierungsreaktionsone
unter speziellen Bedingungen statt, welche eine gute Selektivität und eine hohe
prozentuale Umwandlung Je Durchgang ergeben, Es wird angenommen, daß eine synergistische
Wirkung der bei der Oxydation der Schwefelverbindung erhaltene Produkte und der
exothermen Reaktionswärme besteht, die es ermöglicht, das Verfahren in einer kontinuierlichen
Weise mit hohen Propylenausbeuten durchzuführen. Die Umwandlung von Propan in Propylen
hängt nicht nur von den eeaktionsbedingungen, beispielsweise Zeit und temperaturen,
ab, sondern die in de Oxydationsreaktionszone erhaltenen Produkte, welche den Kohlenwasserstoff
in das entsprechende Olefin synergistisch umwandeln, erscheinen sogar noch wichtiger.
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Es wurde gefunden, daß viele der nachteile verrieden werden können,
die normalerweise bei den erfahren auftreten, bei denen schwefelhaltige Verbindungen
mit Sauerstoff in einer gesonderten Vorrichtung umgesetzt werden, wenn man in einen
einzigen Merzonenreaktor in der Oxydationsreaktionszone dieses Reaktors mindestens
eine Schwefelverbindung mit einem sauerstoffhaltigen Strom in einem Verhältnis von
ungefähr 0,2 - 1,0 Gew.-feilen Sauerstoff im sauerstoffhaltigen Strom je 1,0 Gew.-Teil
Schwefelverbindung umsetzt. Wenn im wesentlichen reiner Schwefelwasserstoff verwendet
wird, denn liegen die Verhältnisse im Bereich von ungefähr 0,3 - 0,7 und vorzugsweise
im Bereich von ungefänr 0,4 - 0,5 Gew.-Teile sauerstoff im sauerstoffhaltigen Strom
je 1,0 Gew.-Teil Schwefelverbindung. Das genaue Verhältnis von sauerstoff zu Schwefelverbindung
hängt jedoch von der Zusammensetzung des sauerstoffhaltigen Stroms und der jeweils
verwendeten schwefelhaltigen Verbindung ab. Wenn z.B. im wesentlichen reiner sauerstoff
als sauerstoffhaltiger Strom für die Umsetzung mit Schwefelwasserstoff verwendet
wird, dann liegt die enge des Sauerstoffs vorzugsweise zwischen 0,42 bis 0,48 Gew.-Teile
Sauer stoff je Gew.-Teil Schwefelwasserstoff.
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Eines der kritischen merkmale des Verfahrens ist die Verwendung von
Temperaturen, die ausreichend hoch sind, um in einer einzigen Stufe im wesentlichen
eine vollständige Verbrennung des Schwefelwasserstoffs zu erzielen. Diese Temperaturen
liegen im Bereich von ungefähr 1570 bis 2480°C und insbesondere im Bereich von ungefähr
1760 bis 2200°C. Die Drücke liegen im Bereich von ungefähr 1,4 bis 105 ata und vorzug
weise von 4,2 bls 70 ata und insbesondere von 14 bis 42 ata.
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Wenn Schwefelwasserstoff beispielsweise mit im wesentlichen reinen
sauerstoff in der Oxydationsreaktionszone umgesetzt vird, dann ist es bevorzugt,
Temperaturen im Bereich zwischen 1760 und 2090° bei Drücken im Bereich von ungefähr
14 bis 42 ata sowie Kontaktzeiten im Bereich von ungefahr 0,2 sec
zu
verwenden. Auch hier verändert sich Jedoch die Reaktion zeit in Abhängigkeit von
der jeweiligen Sch:efelverbindung und dem in der Oxydatinsreaktinszone verwendeten
sauerstoffhaltigen Strom. Wenn beispielsweise im wesentlichen reiner Sauerstoff
mit Schwefelwasserstoff umgesetzt wird, dann kann die Reaktionszeit in der Oxydationsreaktionszone
zwischen ,001 und 0,1 und insbesondere zwischen 0,001 und 0,05 sec lieen.
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Die in der Oxydationsreaktionszone mit Sauerstoff umgesetzte Schwefelverbindung
ist vorzugsweise Schwefelwasserstoff, aber es können auch andere Kombinationen aus
Schwefelwasserstoff und Schwefel, Schwefelkohlenstoff und/oder ochwefeloxyden ohne
Schwiertgkeit verwendet werden. Insbesondere kann die Schwefelverbindung aus der
Gruppe ausgewählt werden, die aus Schwefelwasserstoff, Mischungen aus Schwefelwasserstoff
mit Schwefelkohlenstoff und Mischungen aus Schwefelwasserstoff mit Schwefeloxyden,
beispielsweise SO2 und/oder S03, , bestehen, wobei der Schwefel,wasserstoff in einer
enge von mindestens 50 Gew.-% anwesend ist. Es kann in einigen Fällen erwünscht
sein, dem Schwefelwasserstoff oder der Mischung aus Schwefelwasserstoff und Schwefelkohlenstoff
und/oder Schwefeloxyden elementaren Schwefel in Mengen bis zu 25 ;5 und insbesondere
in engen bis ungefähr 10 -/ bezogen auf das gesamte Gemisch zuzusetzen. Gleichfalls
können verschiedene sauerstoffhaltige Ströme verwendet werden. Bevorzugt vird jedoch
im wesentlichen reiner sauerstoff oder Iuft und mischungen daraus, was jedoch auch
von den Reaktionstemperaturen, der Yontaktzeit und den Drücken, die indder Oxydationsresktionszone
verwendet erden, abhängt. Die schwefelhaltige Verbindung, beispielsweise Schwefelwasserstoff,
kann in Pora eines Gases und/oder einer Flüssigkeit verwendet werden. In änlicher
weise kann der sauerstoffhaltige Gasstrom, beiapielsweise Sauerstoff, in Form einer
Flüssigkeit undjoder eines Gases verwendet werden,
was von der
jeweiligen Form der Schwefelverbindung und den Reaktionsbedingungen in der Oxydationsreaktionszone
abhängt.
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Der aus der Oxydationsreaktionszone des Reaktors austrende Gasstrom
enthält die Oxydationsreaktionsprodukte, wie z oB Schwefel Wasser, Kohlendioxyd,
Schwefelwasserstoff und andere Produkte, je nach der Zusammensetzung der schwefelhaltigen
Verbindung. Der Abstrom tritt direkt ;sus der Oxydationsreaktionszone des Reaktors
aus und wird mit einen leichten Kohlenwasserstoffstrom in der Dehydrierungszone
bei verhältnismäßig hohen Temperaturen in Berührung gebracht und gemischt, insbesondere
sollte der leichte Kohlenwasserstoffstrom mindestens 50 Gew.-% Propan enthalten
und im wesentlichen frei von Olefinen und sohlenwasserstoffen mit 4 oder mehr Kohlenstoffatomen
Je olekill sein. In anderen orten heißt das, es ist möglich, die im Handel erhältlichen
Kohlenwasserstoffströme zu verwenden, solange sie mindestens 50 Gew.-% propan und
vorzugsweise bis zu 99 Gew.-f Propan sowie nur kleinere engen Äthan und im wesentlichen
keine Olefine und keine Zohlenwasserstoffe mit 4 oder mehr Kohlenstoffatomen enthalten.
Der bevorzugte Kohlenwasserstoff ist jedoch im wesentlichen reines Propan, welches
nur kleinere liegen Äthan und noch kleinere Mengen anderer höhermolekulare Kohlenwasserstoffe
oder Olefine beispielsweise weniger als ungefähr 10 Gew.-,; derselben, enthalten.
Die enge des die Dehydrierungsreaktions20ne betretenden Kohlenwasserstoffsy der
mit den Oxydationsreaktionsprodukten nus der Oxydationsreaktionszone in Berührung
gebracht und damit gemischt wird, richtet sich nach den Jeweiligen Ausgangsreaktionsteinehmern,
daß heißt dem ochwefelwasserstoff und dem Sauerstoff, die in der Oxydationsreaktionszone
des Reaktors miteinander umgesetzt werden.
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Sie enge des leichten Kohlenwasserstoffs, die.mit den Oxydationsreaktionsprodukten
in der Dehydrierungsreaktionszne
in Kontakt gebracht und damit
gemischt wird, liegt je nach der lunge des darin enthaltenen Propangases, zwischen
0,05 und 1,5 Gew.-Teilen Sauerstoff, der im sauerstoffhaltigen Strom anwesend war,
welcher der Oxydationsreaktionszone zugeführt worden ist, je 1,0 Gew.-Teil Propan,
das der Dehydrierungsreaktionszone zugeführt wird. Vorzugsweise liegt der gesamte
Massenfluß aus Sauerstoff und Kohlenwasserstoff zwischen ungefähr 0,1 bis 0,8 Gew.-Teilen
Sauerstoff im sauerstoffhaltigen Strom, der der Oxydationsreaktionszone zugeführt
wird, Je 1,0 Gew.-Teil Proran im Kohlenwasserstoffstrom, der der D,ehydrierungsreaktionszone
zugeführt wird. Wenn beispielsweise im wesentlichen reiner Sauerstoff verwendet
wird, dann liegt die enge des der Oxydationsreaktionszone zugeführten Sauerstoffs
im Bereich von ungefähr 0,2 bis 0,6 G,ew.-Teilen Sauerstoff Je 1,0 Gew.-Teil Propan,
das der Dehydrierungszone des Reaktors zugeführt wird.
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Der aus der Oxydationsreaktionszone austretende Abstrom, der die Oxydationsreaktionsprodukte,
beispielsweise Schwefel, Wasser, C02 usw., enthält, wird mit dem Kohlenwasserstoffstrom,
beispielsweise propangas, bei Wischungstemperaturen im Bereic vn 870 bis 248000,
und insbesondere bei Temperaturen im Bereich von ungefähr 870 bis 22000C, und bei
Drücken im Bereich von ungefähr 1 - 98 ata in Kontakt gebracht und sorgfältig gemischt.
Vorzugsweise wird das Propan mit den Oxydationsreaktionsprodukten, die die Dehydrierungsreaktionszone
betrete, bei Mischungstemperaturen im Bereich zwischen 870 und 2090°c und bei Drücken
im Bereich von ungefähr 2,8 bis 63 und vorzugsweise 10,5 bis 28 ata gemischt. Das
Propan kann mit den Oxydationsprodukten in der Dehydrierungszone während eines Zeitraums
von ungefähr 0,001 bis 60 sec und vorzugsweise während eines Zeitraums im Bereich
von ungefähr 0,01 bis 1,0 see in Berührung bleiben, Je nach der verwendeten Temperatur,
wobei ein Olefinprodukt erhalten ird,
das 'ithalen und Propylen
enthält, worin das Propylen in vorherrschenden engen vorliegt. enn die leichten
Kohlenwasserstoffströme im wesentlichen aus Prpangas bestehen, dann kailn das Propan
mit den Oxydationsreaktionsprodukten, die aus der Oxydationsreaktionszone abströmen,
bei Temperaturen im Bereich von ungefähr 870 bis 2200°C und bei Drücken im Bereich
von ungefähr 14 bis 21 ata während Kontaktzeiten im Bereich von ungefähr 0,005 bis
0,5 sec in Kontakt bleiben. Die durchgehende Durchschnittstemperatur oder die Durchschnittstemperatur
in der Dehydrierungszone des Reaktors sollte auf mindesten 549°C gehalten werden,
aber sie kann bis zur maximalen Oxydationsreaktionstemperatur gehen.
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Der aus der Dehydrierungsreaktionszone austretende Abstrom wird kontinuierlich
durch bekannte Verfahren in die verschiedenen 3tröme getrennt. Der Strom, der die
chwefelverbindungen, beispielsweise Schwefel, Schwefelkohlenstoff, Schwefelwasserstoff
usw., enthält, kann zur Oxydationsreaktionszone urückgeführt werden, während der
Strom, der das nicht umgesetzte Propan usw. enthält, zur Dehydrierungszone zurückgeführt
wird. Der vom Abstrom abgetrennte Olefinstrom, der Äthylen und überwiegend Propylen
enthält, wird weiter getrennt und zur Lagerung geführt.
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Zwar kann ds erfindungsgemäße Verfahren in der hier beschriebenen
Vorrichtung ausgeführt werden, wobei es voBlständig zufriedenstellend verläuft,
aber es kann in einigen Fällen auch erwünscht seih, einen Dehydrierungskatalysator
für die Umwandlung des Kohlenwasserstoffs in das entsprechende Olefin zu verwenden.
Beispiele für Katalysatoren sind Metalle oder Metallverbindungen, die bei den Reaktion
temperaturen fest sind. Spezielle Metalle finden sich in den Gruppen I bis VIII
des Perioen Systems. Die metalle können entweder in ihrer elementarer Form oder
in Form von Oxyden, Hydroxyden oder Salzen usw. verwendet-werden. Sie können alleine
oder suf einem rräger verwendet worden.
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Beispiele für Katalysatoren sind Metalloxyde, Metallhydro syde, Metallnitrate,
-c rbonate, -nitrite, -acetate, -sulfide, -silicate, -sulfate, -sulfite, -formiate
und verschiende andere bekante Metallsalze mit niedrigmolekularen organischen Säuren.
wie bereits erwähnt, können diese Metalle oder Metallverbindungen auf einen K-atalysatorträger,
wie z.B. Aluminiumoxyd, durch die allgemein bekannten Verfahren niedergeschlagen
werden. metalle und Metallverbindungen, die gemäß der Erfindung bevorzugt werden,
sind z.B. Cer, Nickel, Mangan, die Edelmetalle, wie z.B. Platin und verschiedene
Mischungen dieser metalle entweder alleine oder in tombination mit ihren Metallsalzen.
Typische Beispiele für die Katalysatoren sind die Nickelverbindungen, wie z.B. Oxyde,
Hydroxyde, Halogenide und Phosphate, wie Nickelchlorid, Nickeloxid, Nickelfluorid,
Nickelsulfat usw. Weitere Beispiele sind Cer (IV)-oxy, Cer(III)-acetat, Cer(III-chlorid,
Cer(III)-sulfat usw. Die Edelmetalle der Gruppe VIII sind besonders bevorzugte Katalysatoren,
wie z.B latin, Palladium, Rhodium, Osmium, Ruthenium' Iridium und verschiedene Mischungen
derselben, wie z.B. Mischungen aus Platin und Rhodium usw.
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;'ie bereits erwähnt, kann der gegebenenfalls verwendete Katalysator
zusätzlich zum katalysatischen Material einen anorganischen Träger enthalten. Diese
Trägerkatalysatoren sind innige Kombinationen aus dem Katalysator oder Kataly satorgemisch
(entweder als freies metall oder als Metallsalz) und aus dem Träger. In einigen
Fällen können katalytische Bindemittel oder Füller verwendet werden, sie werden
jedoch im allgemeinen nicht in Mengen iiber 40 Gew.-%, bezonen auf die gesamte katalytische
Zusammensetzung, verwendet. Die Größe der Katalysatoroberfläche beträgt im allgemeinen
mindestens X,01 m2 Katalysatoroberfläche je g Katalysator. Die Katalysatoren werden
wirksamer ausgenutzt',
wenn die Oberfläche mindestens 75 m2/g beträgt.
Das Verhältnis des Katalysators zur Reaktionszone hängt von verschiedenen Fektoren
ab, wie z.B. Teilchenverteilung, Schüttdichte, Teilchengröße, Menge des auf dem
Träger anwesenden Katalysators, Dichte des Trägers usw. Wenn ein Träger erforderlich
ist, dann kann der Katalysator auf den Träger durch in der Technik allgemein bekannte
Verfahren niedergeschlagen werden, wobei beispielsweise wässrige Lösungen oder Dispersionen
verwendet werden. So kann der Träger mit einer Lösung des Katalysators imprägniei-t
werden, worauf dann das Lösungsmittel beseitigt wird und der Katalysator auf dem
Träger in engen im Bereich von ungefähr 0,05 bis 75 Gew,-, bezogen auf die gesamte
Zusammensetzung, das heißt, aktives Katalysatormaterial pluß Träger, zurückbleibt.
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gibt gibt verschiedene Katalysatorträger, wie z.B. natürliche und
synthetische zeolitische Materialien, welche katalytische Zigenschai?ten besitzen.
Weitere Beispiele hierfür sind kristalline Aluminosilicate mit einer definierten
Eristallstruktur, welche Kavitäten definierter Größe enthalten und deshalb moleküle
mit gewissen Dimensionen adsorbieren können, wobei sie andere zurückweisen. Diese
Materialen sind allgemein als Molekularsiebe bekannt und können auf die verschiedenste
eise verwendet werden, um ihre physikalischen ßigenschaften auszunutzen. andere
allgemein bekannte Träger sind z.B. Siliciumdioxyd, Carborundum, Bimsstein, Aluminiumoxyd,
Asbest und dergleichen.
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Die B'rfindung wird in den folgenden Beispielen näher erläutert.
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Beispiel 1 Beispiel 2 Sauerstoffzuführung (Gew.-Teile) kg/sec 0,054
0,050 Schwefelwasserstoffzuführung kg/sec 0,080 0,113 Propanzuführung kg/sec 0,299
0,204 Temperatur in der Oxydationszone C 2090 1930 Druck in der Oxydationszone,
ata 22,75 24,15 Temperatur in der Dehydrierungszone, C 695 700 Druck in der Dehydrierungszone,
ata 7,0 14,7 Verweilzeit in der Dehydrierungszone, sec. 0,62 0,60 Zusammensetzung
des Abstroms aus der Dehydrierungszone (Gew.-%) Beispiel 1 Beispiel 2 C3H3 23,9
23,5 C2H4 17,1 15,8 CH4 11,1 8,7 C2H2 2,4 1,8 C3H8 8,0 10,1 CS2 3,1 3,1 H2S 18,4
19,8 CO ' 0,7 0,7 002 0,6 0,5 H2 0,3 0,4 H20 11,2 11,1 Fester Rückstand und andere
Komponenten 3,2 4,5
Beispiel 1 Beispiel 2 Umwandlung je Durchgang,
% 88 85 Endausbeute an C3H6, Gew.-% 41 43 Endausbeute sn Olefin 70 71 Beispiel 3
Beispiel 4 Sauerstoffzuführung (Gew.-Teile) kg/sec 0,127 0,222 Schwefelwasserstoffzuführung
kg/sec 0,286 0,622 Propanzuführung kg/sec 0,494 0,617 Temperatur in der Oxydationszone
C 1980 1930 Druck in der Oxydationszone, ata 21,7 25,9 Temperatur in der Dehydrierungazone,
°C 655 710 Druck in der Dehydrierungszone, ata 10,5 17,5 Verweiszeit in der Dehydrierungszone
0,33 0,30 Zusammensetzung des Abstroms aus der Dehydrierungszone (Gew.-%) 03H6 15,8
16,8 C2H4 5,7 4,9 CH4 3,3 2,8 C2H6 0,3 0,2 C3H8 25,6 15,1 CS2 4,9 8,2 H2S 25,0 27,7
Beispiel
3 Beispiel 4 CO 0,) 0,4 CO2 0,3 0,3 H2 Spur Spur H20 15,4 1890 ester Rückstand und
andere Komponenten 3,4 5,6 Umwandlung je Durchgang, % 55 67 Endausbeute an C3H6
(isc), Gew.-% 55 56 Endausbeute an Olefin, Gew.-% 75 76 Aus den obigen Daten geht
hervor, daß unter den erfindungsgemäßen Bedingungen hohe Umwandlungen je Durchgang
erhalten werden, und daß außerdem Olefinausbeuten von mehr als 70 Gew.- erhalten
werden, von denen wiederum mehr als 50 ;o aus Propylen bestehen. Da über hinaus
kann unter den bevorzugten Reaktionsbedingungen Irop len aus dem gasförmigen Produkt,
das die Dehydrierungszone verläßt, als überwiegendes Produkt gemeinsam mit hohen
Ausbeuten an Äthylen erhalten werden.
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Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
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In den Zeichnungen zeigen: Figur 1 ein schematisches Fließbild einer
Anlage, in der das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden kann; Figur 2
eine vergrößerte Ansicht des adiabatischen Reaktors im Vertikalschnitt, in welchem
der Bau und die Sinzelheiten des Reaktors, in dem die Reaktion stattfindet, genauer
zu
sehen sind; und Figur 3 eine Endansicht des adiabatischen Reaktors
von Figur 1.
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Gemäß Figur 1 besteht der adiabatische Reaktor 1 im vçesentlichen
aus zwei Zonen, einer Verbrennungs- oder Oxydationsreaktionszone 2 und einer Dehydrierungsreaktionszone
3.
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Sauerstoff und/oder Luft entweder in flüssiger oder in Gasform, wird
aus dem Vorratsbehälter 1-0 durch die Leitung 11 abgezogen und der Oxydationsreaktionszone
2 des Reaktors 1 zugeführt. Schwefelwasserstoff wird von der Leitung 12 zurückgeführt
und mit Ergänzungsschwefelwasserstoff nach Bedarf vereinigt, der von der Leitung
13 kommt und durch die Leitung 14 der Oxydationsreaktionszone 2 des Reaktors 1 zugeführt
wird. Die Verbrennung findet in der Oxydationsreaktionszone 2 bei Drücken im Bereich
von ungefähr 1 bis 135 ata, vorzugsweise im Bereich von 14 bis 21 ata, und bei Temperaturen
im Bereich von 1760 bis 24800C statt Der Abstrom aus der Oxydationsreaktionszone
2 des Reaktors 1 betritt die Dehydrierungsreaktionszone 3, wo er rnit einem leichten
Kohlenwasserstoffstrom, der mindestens 50 Gew.-% Propan enthält und durch die Leitung
4 eintritt, in Berührung gebracht wird. Der Kohlenwasserstoff, der Propan enthält,
wird aus einem Lagertank 20 durch eine Leitung 21 abgezogen, in welcher er mit einem
Rückführungspropan vereinigt werden kann, das durch die leitung 4 der Dehydrierungsreaktionszone
3 des Reaktors 1 zugeführt.
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Der abstrom aus dem Reaktor 1, das heißt von der Dehydrierungsreaktionszone
3, verläuft durch die Leitung 5 uns wird in der Abschreckkolonne 30 mittels wassers
ochweSelkohlenstoff, flüssigen Kohlenwasserstoffen oder einem anderen geeigneten
Abschreckmedium, welche durch die Leitung 31 zugeführt werden, abgeschrecht. Die
flüssige Phase aus der Abschreckkolonne 30 wird durch die Leitung 32 abgelassen
und
zu einem Abschneider 35 geführt0 Die Abschreckflüssigkeit wird vom Abschneider 35
zur Abschreckkolonne 30 zurückgeführt, nachdem sie durch einen Wärmeaustauscher
36 geführt worden ist0 Die festen oder unlöslichen Schwefelverbindungen werden aus
dem Abschneider 35 durch eine Leitung 57 abgenommen und sur Oxydationsreaktionszone
2 des Reaktors zurückgeführt oder gesondert behandelt, um den Schwefelgehalt zurückzugewinnen,
Die gasförmigen Produkte, die vom Reaktor 1 kommen und durch die Abschreckkolonne
30 hindurchgehen, werden durch die Leitung 38 abgenommen und nötigenfalls durch
einen Kompressor 40 komprimiert, bevor sie durch die Leitung 41 zur Absorptionskolonne
42 der Amineinheit geführt werden.
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In der Absorberkolonne 42 werden die Gase durch einen Anion gegenstrom
oder einen anderen chemisch äquivalenten Gegenstrom gewaschen, und die sauren Gase,
wie z.BO Schwefelwasserstoff, Kohlendioxyd usw., zu entfernen. Die Aminlösung betritt
die Absorberkolonne 42 durch die Leitung 43 und wird nach der Adsorption der sauren
Gase durch die Leitung 44 aggezogen.
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Das Amin steht im Wärmeausteuscher 45 im Wärmeaustausch mit eintretendem
Amin und wird durch die leitung 46 zur tbstreifkolonne 47 geführt. Das Amin, das
weitgehend frei von sauren Gasen ist, wird dann durch die Leitung 48 aus der Abstreifkolonne
47 entfernt und durch den Wärmeaustauscher 45 und die Leitung 43 zum Absorber 42
zurückgeführt. Die sauren Gase werden überkopf durch die Leitung 49 abgenommen und
durch den Kompressor 50 komprimiert, bevor sie durch die Leitung 12 zu dem Reaktor
zurückgeführt werden.
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Der Kohlenwasserstoffstrom, der das Propan enthält und aus der Absorberkolonne
42 austritt, wird durch die Leitung 55 abgezogen und nötigenfalls durch einen Kompressor
56 komprimiert und dann zur Äthanisierungskolonne 60 geführt0
Die
02 und leichteren Kohlenwasserstof.fe werden überkopf aus der Äthanisierungskolonne
60 mittels einer Leitung 61 abgenommen und dann nötigenfalls durch einen Kompressor
62 komprimiert und dann zur Entmethanisierungskolonne 65 geleitet. Der Uberkopfstrom
66, der aus der Entmethanisierungskolonne 65 austritt, enthält Brenngase, welche
im wesentlichen aus ethan, Kohlenmonoxyd und Wasserstoff bestehen0 Der Bodenabstrom
aus der Entmethanisierungskolonne verläuft durch die Leitung 67 und wird zum 02-Spalter
70 geführt Hier wird Äthylen aus dem Uberkopfstrom 71 gewonnen, während Äthan aus
dem Bodenabstrom durch die Leitung 72 geführt wird und als Brenngas verwendet werden
kann Der Bodenabstrom aus der Entäthanisierungskolonne 60 wird durch die Leitung
64 geführt und der 02-Spaltungskolonne 80 zugeleitet, Hier wird das Produkt Propylen
überkopf durch die Leitung 81 gewonnen, während die Bodenprodukte durch die Leitung
82 ausgetragen werden, wobei diese Bodenprodukte aus Propan, Schwefelkohlen stoff
und anderen Kohlenwasserstoffen mit 4 oder mehr Kohlen-Stoffatomen je Molekül bestehen
können. Der odenabstrom, der durch die Leitung 82 läuft, wird zur Entpropanisierungskolonne
90 geführt, wo Propan überkopf durch die Leitung 22 gewonnen und durch die Leitung
4 zur Dehydrierungsreaktionszone 3 des Reaktors 1 zurückgeführt wird. Der Schwefelkohlenstoff
und die schwereren Kohlenwasserstoffe werden durch die Leitung 91 vom Boden der
3ntpropanisierungskolourle 90 abgeführt und gegebenenfalls durch die Leitung 92
zum Reaktor 1 geführt. Alternativ können der Schwefelkohl-nstoff und die schwereren
Kohlenwasserstoffe, die durch die Leitung 91 der Entpropanisierungskolonne 90 abgezogen
werden, durch die Leitung 93 zu weiteren Kolonnen geführt werden, wo beine Trennung
durch übliche -ethoden vorgenommen wird. Ein Brenngas kann gegebenenfalls zur Aufrechterhaltung
der richtigen Wärmebalance der Oxydationsreaktion 2 des Reaktors 1 durch die Leitung
6 zugeführt werden. Das Brenngas kann durch Leitung 72 zugelel t werden, die von
C2-Spalter 70 hergeführt
wird, , worauf es dann durch die Leitung
6 zum Reaktor 1 geführt wird0 Die Anlage 1 von Pigur 1 kann in Jeder gewünschten
Grösse gebaut werden0 Pigur 2 zeigt einen im wesentlichen adiabatischen Reaktor
1, der sich aus einer Oxydationsreaktionszone 2 und einer De hydrierungsreaktionszone
3 zusammensetzt. Die Oxydationsreaktionszone 2 besitzt einen Kühlmantel 101, der
den eine Wärmeübertragungsflüssigkeit, wie z.B. Wasser, im Kreis geführt wird, um
die Temperatur in der Oxydationsreaktionszone zu kontrollieren. Der Kühlmantel besitzt
einen Eintritt 102 und einen Austritt 103. Der Kühlmantel 101 bedeckt die aussere
Oberfläche der Oxydationsreaktionszone 2 des Reaktors weitgehend. Die Oxydationsreaktionszone
2 besitzt eine i:inrichtung 105 für die Zufuhrung des sauerstoffhaltigen Stroms,
der beispielsweise aus reinem 02 besteht 9 und Einrichtungen 104 und 106 für die
Zufuhrung der schwefelhaltigen Verbind dung, beispielsweise Schwefelwasserstoff.
Injektoren führen die Reaktionsteilnehmer in einer solchen Weise ein, daß das Mischen
und die Reaktion in der Oxydationsreaktionszone 2 ststtfinden. Die innere Oberfläche
der Oxydationsreaktions zone 2 kann mit Materialien beschichtet sein, die beträchtlich
hohe Temperaturen, wie zum Beispiel bis zu 2480°C, aushalten können, wodurch der
Wärmeübergang zum Kühlmittel verringert wird Die Zündung des sauerstoffhaltigen
Stroms und der schwefel haltigen Verbindung kann dadurch bewerkstelligt werden,
daß man Fluor oder andere allgemein bekannte Gase oder Flüssigkeiten, welche Schwefelwasserstoff
usw. spontan entzünden, verwendet. Beispiele für solche Zündmittel sind Chlortrifluorid,
Brompentafluorid usw. Sie werden im allgemeinen durch die Sauerstoffleitung 105
in solchen Mengen eingeführt, daß eine spontane Zündung der schefelhaltigen Verbindung,
beispielsweise Schwefelwasserstoff , stattfindet0
Außerdem können
andere Mittel zur spontanen Zündung der schwefelhaltigen Verbindung verwendet werden,
wie z.B. er hitzte Metallzapfen, Flammen, Funken uswn Diese Vorrichtungen werden
so angeordnet, daß sie das System der brennbaren Reaktionsteilnehmer zünden können,
die die Oxydationsreaktionszone 2 des Reaktors betreten0 Um den im wesentlichen
zylindrischen Reaktor 1 ist an einer Stelle stromabwärts oder in der Nähe des Endes
der Oxzdationsreaktionszone 2 ein Ring 107 vorgesehen2 Der Ring besitzt mehrere
Öffnungen 108, die mit Öffnungen im Reaktor ausge richtet sind und die eine kontinuierliche
EinfUhrung des.
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Kohlenwasserstoffstroms, beispielsweise Propan, in den Reaktor 1 zwischen
der Oxydationsreaktionszone 2 und der Dehydrierungs reaktionszone 3 ermöglichen.
Der Ring 107 besitzt eine Ein richtung 115 für die Zuführung des leichten Kohlenwasserstoffstroms
mit einer bestimmten Geschwindigkeit, welche der Strömungsgeschwindigkeit des Sauerstoffs
entspricht, der die Oxydationsreaktionszone 2 betritt. Der Reaktor 1 kann mehrere
Strömungskontrolleinrichtungen aufweisen, wie z.B0 einen Wulst 109, der kurz vor
oder nach dem Ring angeordnet ist.
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Die Strömungskontrolleinrichtung dient dazu, den Druck in der Dehydrierungszone
3 in Bezug auf den Druck in der Oxydations reaktionszone 2 entsprechend zu verändern0
In ähnlicher Weise kann eine Reihe von Strömungskontrolleinrichtungen 111 und 112,
wie z.B. Wulste, in der Nähe des Austrittsendes der Dehydrierungszone 3 des Reaktors
1 vorgesehen sein, Die Dehydrierungsreaktionszone kann an der äußeren und/oder inneren
Oberfläche durch Isoliermaterialien 110 isoliert sein, welche die Re3ktionstemperatur
in der Dehydrierungszone kontrolliert oder aufrechterhalten0 Der adiabatische Reaktor
1 besitzt im allgemeinen eine zylindrische Form, um tote Zonen zu vermeiden, und
er sollte eine Gesamtlänge besitzen, die
ungefähr zwansigmal so
groß wie der Durchmesser ist, Das Volumen kann im Bereich von ungefähr 0,028 x 10
3 bis ungefähr 0,028 x 103 m3 je 0,45 kg/sec des kombinierten Flußes aus sauerstoffhaltigem
Strom und schwefelhaltiger Verbindung, welche die Oxydationsreaktionszone betreten,
betragen. Ein typisches Volumen liegt im Bereich von ungefähr 0,028 x 0,1 bis 0,028
x 0,01 m3 Je top45 kg/sec, welcher Fluß eine Kontaktzeit von mindestens 0,001 sec
für die stattfindende Reaktion ergibt.
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Der bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendete
Reaktor ist verhaltnismäßig billig, sehr kompakt und arbeitet weitgehend adiabatisch,
wobei die endotherme Dehydrierungsreaktion mit der exothermen Reakiion zwischen
Schwefelwasserstoff und Sauerstoff entsprechend ausbalanciert wird. So können vergleichsweise
hohe Olefinausbeuten erhalten werden, wenn man die Dehydrierung des Kohlenwassere
stoffs, beispielsweise Propan, in einer im wesentlichen adiabatischen Weise ausführt,
indem man beispielsweise Schwefelwasserstoff, Sauerstoff und Propan oder einen ähnlichen
Kohlenwasserstoff in den oben beschriebenen Reaktor einführt.
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Die oben beschriebene Vorrichtung kann modifiziert werden, sodaß sie
mehrere Reaktoren 1 umfaßt, wobei verschiedene Oxydationsreaktionseinheiten mit
ein oder mehreren Dehydrierungseinheiten vereinigt werden, solange nur der Massenfluß
des Sauerstoffs, bezogen auf die Menge des Kohlenwassero stoffs, innerhalb der beschriebenen
Grenzen gehalten wird0 Der Reaktor kann mit einem Katalysator gefüllt oder teilweise
gefüllt sein, wobei er als Festbettreaktor wirkt, oder er kann 90 betrieben werden,
daß die Gase durch das feste Bett von unten nach oben in der Weise fließen, daß
das Bett fluidisiert wird. Gewünschtahfalls kann, obwohl das nicht nötig ist, ein
inertes Gas, wie z.B. Stickstoff, alleine oder in Kombination mit einem anderen
inerten Gas, als Teil des Reaktionsmediums verwendet werden. Das inerte Gas
kann
beispielsweise entweder alleine oder in Kombination mit dem Kohlenwasserstoffstrom
der Dehzdrierungsreaktionszone zugeführt werden0 In einigen Fällen kann es, sofern
es erwünscht ist, dem sauerstoffhaltigen Strom und/oder dem schwefelhaltigen Strom,
die der Oxydationsreaktionszone zugeführt werden, zugesetzt werden