DE2163988B2 - Vorrichtung zur herstellung von olefinen - Google Patents

Description

rohr in einen sich nach oben kegelförmig erweiternden der Erfindung und

Gaseinlaßraum für den Kühler über. An den Kühler F i g. 4 (I und II) Einzelheiten abgewandelter

ist also ein einziges Crackrohr über einen sich nach Ausführungsformen des abgestuften Bodens der oben erweiternden Trichter mit zum Crackrohr hin 50 erfindungsgemäßen Gaseinlaßkammer,
hängenden Wänden zugeordnet. Die Entspannung F i g. 1 zeigt eine Ausführungsform einer bekannten

und Verwirbelung der Gase im Bereich dieses Trichters Vorrichtung. Bei dieser Vorrichtung werden die einerschwert eine Einflußnahme auf den Grad der Crak- geführten Gase thermisch in zwei Erhitzungsröhren kung und führt überdies an dieser Stelle zu Ab- B₁, B₂ zersetzt, welche in einer Crack-Heizvorrichtung Scheidungen. Treten diese am unteren Ende der 55 (Crackofen) A angeordnet sind. Die Ströme der Kühlrohre ein, so werden die Kühlrohre verlegt. gecrackten Gase werden durch ein die Form eines Treten sie an den Wänden des Trichters ein, so führt umgekehrten Y aufweisendes Verbindungsstück C das zu einer Verlegung des Crackrohres selbst, da die zu einem einzigen Strom vereint, und der vereinte Abscheidungen an dieser Stelle wegen der schräg Strom wird dann durch ein gerades Einlaßrohr D in zum Crackrohr hin hängenden Wände des Trichters 60 eine Gaseinlaßkammer F eines Kühlers E geleitet, nicht gesammelt werden können. Die Vorrichtung Von der Einlaßkammer F verzweigt sich der Strom muß deshalb häufig gewartet werden. Die Wartung der gecrackten Gase in mehrere Kühlrohre G, in ist schwierig. Es kann schwer kontinuierlich gearbeitet welchen die Gase rasch mit einem Kühlmittel, z. B. werden. Die Ausbeute an den gewünschten Olefinen ist Wasser, abgekühlt werden. Das Einlaßrohr D besteht unterschiedlich und kann schlecht gesteuert werden. 65 aus einem geraden Rohr mit einem kreisförmigen

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, die Vorrich- Querschnitt, während die Einlaßgaskammer F axialtung so auszugestalten, daß sich ein kontinuierlicher, symmetrisch in Form eines Rotationsellipsoids oder eut steuerbarer Ablauf für die Crackung durch eines Konus ausgebildet ist.

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F i g. 2 zeigt bei (I) eine Abwandlung der oben beide Arten anzuordnen, vorausgesetzt, daß die Ober-

öeschriebenen Ausführungsform in vertikaler An- fläche der Stufe eine stabile Ablagerung von festem

Ordnung. Die Röhren H₁, H₂ sind jeweils megaphon- Koks od. dgl. ermöglicht.

förmig angeordnet, wobei sich der Rohrdurchmesser Auf Grund der oben beschriebenen Konstruktionsnach oben allmählich erweitert. Die Röhren H₁, H₂ 5 merkmale weist die Vorrichtung die folgenden Vorteile sind mit den Enden der Erhitzungsröhren B₁, B₂ bei der Herstellung von Olefinen auf:
verbunden, die wiederum in eine zweikanalige Hin- Erstens wird durch die Weglassang des bisher laßöffnung des Verbindungsstücks C münden, das die verwendeten Verbindungsstücks jeder Gasdruckverlust Form eines umgekehrten Y aufweist. Eine weitere auf Grund des Zusammenleitens der Gasströme Ausführungsform ist in F i g. 2 (II) dargestellt. Sie io vermieden, der Druckverlust zwischen den Auslaßhat ein dreikanaliges Einlaßverbindungsstück C mit enden der Heizrohren 3 und dem Kühler 4 wird einer horizontal angeordneten Heizvorrichtung A. vermindert, und ferner wird der Abstand zwischen

Das Herstellen von Olefinen mit Hilfe der oben den Röhren verringert und damit die Verweilzeit beschriebenen Vorrichtungen weist jedoch die folgen- zwischen den beiden Röhren, wodurch jede unerden Nachteile auf: Der in dem Verbindungsstück C 15 wünschte Sekundärreaktion vermieden werden kann, auftretende Druckverlust in dem Gasstrom und der Zweitens wird der Druckverlust der Gase vor dem Innendruck in der Vorrichtung sind so groß, daß die Eintritt in die Gaseinlaßkammer 8 beträchtlich verAusbeute an brauchbaren Olefinen gering ist. Lange ringen, da sich die Fließgeschwindigkeit der Gase Verweilzeiten des Gases in dem Röhren-Verbindungs- erstmalig in den sich nach oben erweiternden Röhren stück C, der Einlaßkammer F usw. führen zu einer 20 10, welche in Verbindung mit der Gaseinlaßkammer übermäßigen Crackung und damit zu verminderter stehen, verringert. Obwohl ähnliche Röhren wie die Ausbeute an gewünschten Olefinen. Ferner tritt eine Röhren 10 der Heizvorrichtung A gemäß der bekann-Verkokung auf Grund der Fließbedingungen oder ten Vorrichtung gemäß F i g. 2 (I) verwendet werden, thermischer. Bedingungen in dem röhrenförmigen weist diese Anordnung den Nachteil auf, daß die Gase Verbindungsstück C auf und behindert unter Um- 25 eine große Verweilzeit nach dem Durchleiten durch ständen die reibungslose Durchführung der Herstellung. die megaphonartigen Röhren aufweisen und nicht Da das röhrenförmige Verbindungsstück C umstand- rasch gekühlt werden können.

lieh zu kontruieren ist und große Abmessungen auf- Drittens ist die Gaseinlaßkammer so konstruiert,

weist, stellt es immer einen Bestandteil der Vorrichtung daß die Geschwindigkeit der Crackgase in dem

mit mangelnder thermischer und mechanischer Festig- 30 Kammerraum auf ein brauchbares Maß verringert

keit dar. Feste Carbide und Teer sammeln sich nicht werden kann. Darüber hinaus kann das den toten

am Boden dieser Kammer an, sondern lagern sich an Raum 15 bildende Distanzstück jede gewünschte Form

den Innenwänden des Einlasses der Kühlröhren G aufweisen, durch welche eine einheitliche Verteilung

ab und verstopfen diese. der Gasfließgeschwindigkeit in die einzelnen Kühl-

F i g. 3 zeigt die erfindungsgemäße Anordnung, die 35 röhren 16 gewährleistet ist.

diese Nachteile beseitigt. Viertens wird durch den mit horizontalen Stufen

Von einem Crackofen 1 strömen Crackgase 2 versehenen Boden 14, welcher wenigstens 10% und

durch Crackröhren 3 in einen Kühler 4. vorzugsweise 30 bis 60% der Querschnittsfläche der

Der Kühler 4 weist im unteren Teil eine durch Gaseinlaßkammer 8, gemessen im rechten Winkel zur Gehäuseteile 5, 6 und eine Wärmeisolierung 7 ge- 40 Fließrichtung der Gase ausmacht, erreicht, daß die bildete Gaseinlaßkammer 8 auf. In die Gaseinlaß- Koksteilchen, welche von den Erhitzungsröhren kammer 8 münden jeweils durch eine Muffe 9 gehal- wegfliegen, aus dem Gasstrom ausfallen und sich an tene Röhren 10, deren Querschnitt sich gegen die dem stufenförmigen Teil ablagern und dort gesammelt Auslaßöffnung hin vergrößert. Diese Röhren 10 werden können, an Stelle erneut in den Gasstrom weisen am Hinterende Flansche 11 zur Verbindung 45 eingemischt zu werden. Hierdurch werden die üblichen mit den Flanschen 12 der Crackröhren 3 auf. Ein Ursachen der Verstopfung der Einlaßeiiden der vielen Raum 13 zwischen den Gehäusen 5, 6 ist ringförmig Kühlröhren 16 durch Koks oder Teer und damit eine in Form eines konzentrischen Kreises oder einer Verstopfung des Gasdurchflusses sowie ein Zurückkonzentrischen Ellipse in bezug auf die zentrale fließen d^or Ausfallprodukte in die Heizrohren 3 verAchse des Kühlers ausgebildet. 50 hindert. Diese werden dann bei der regelmäßigen

Als Teil des Gehäuses 5, welcher die Gaseinlaß- Wartung der Anlage entfernt.

kammer 8 bildet, dient ein mit horizontalen Stufen Noch ein weiterer, mit der Fortlassung eines Rohrversehener Boden 14. Ferner ist ein toter Raum 15 Verbindungsstücks verbundener Vorteil beruht auf der im Zentrum der Gaseinlaßkammer 8 angeordnet. Wie erzielten großen mechanischen Festigkeit. Beispielsbereits erwähnt, nimmt die Oberfläche des abgestuften 55 weise brechen Rohrverbindungsstücke aus Metallguß Bodens 14 wenigstens 10% der Querschnittsfläche der leicht durch tnermische Beanspruchung. Bei der erKammer 8 ein, gemessen im rechten Winkel zur läuterten Vorrichtung tritt kein derartiges Problem Fließrichtung der Gase. auf, und die Herstellungskosten der Vorrichtung sind

In der oben beschriebenen Vorrichtung fließen die auf Grund der Weglassung eines derartigen Gußstücks

Crackgase 2 durch die nach oben sich erweiternden 60 verringert.

Rohre 10, den Raum 13 und die Gaseinlaßkammer 8 Im folgenden wird nun das Arbeiten mit der

in die Kühlröhren 16. Die Gase werden dann mittels Vorrichtung zum Herstellen von brauchbaren Olefinen

eines Wärmeaustauschers, dessen Mantel 17 im Inne- im Vergleich zu einem Beispiel einer herkömmlichen

ren mit flüssigem Kühlmittel beschickt ist, abgekühlt. Vorrichtung beschrieben, wobei die erhaltenen Ergeb-

Während der stufenförmige Boden 14 in der Dar- 65 nisse in der folgenden Tabelle aufgeführt sind,

stellung gemäß F i g. 3 horizontal angeordnet ist, Bei der bekannten Vorrichtung, wie sie in Spalte A

ist es auch möglich, eine Stufe entweder im Winkel Θ in der Tabelle wiedergegeben ist, werden die Ausbeuten

zur Horizontale oder nach außen geneigt oder auf an gecrackten Gasen durch die Drucksteigerung in

den Ciackröhren in Verbindung mit einer entsprechend staiken Drucksteigerung am Auslaß des Crackofens bzw. einer Drucksteigerung in den Einlaßöffnungen der Kühlröhren auf Grund der Zersetzung von Koks an den Röhren nachteilig beeinflußt. Ferner sind die erforderlichen Entkokungsintervalle auf Grund der Zunahme der Verkokungsgeschwindigkeit an den Wärmeübertragungsröhren und der dadurch bedingten Zunahme der Geschwindigkeit, mit welcher die Oberflächentemperatur der Reaktionsröhren steigt, verkürzt. Andererseits ist aus Spalte B der Tabelle ersichtlich, daß bei der neuen Vorrichtung sowohl die mengenmäßige Druckzunahme am Auslaß des Ciackofens und die Zunahme der Oberflächentemperatur der Crackröhren verringert sind und die Entkokungsintervalle mehr als doppelt so lang sind wie bei der bekannten Vorrichtung. Was die Ausbeute an brauchbaren Olefinen betrifft, so ist es bei der neuen Vorrichtung möglich, die Ausbeute an C₂H₄ um etwa 15%, die Ausbeute an C₃H₆ um etwa 8% und die Ausbeute an 1,3-Butadien um etwa 16% zu steigern.

Arbeitsbedingungen	Einheiten	Beispiel B
	Beispiel A	neue Vor
	herkömm	richtung
	liche Vor
	richtung

Druckzunahme am Auslaß 0,008 0,002

des Crackofens
(kg/cm² Tag)

Temperalurzunahme an der 1,5 0,8

Oberfläche der Crackröhren
(°C/Tag)

Entkokungsintervall (Tage) 40 90
»5 Ausbeute (Gewichtsprozent)

(1) CH₄ 17,0 15,0

(2) C₂H₄ 24,0 27,6

(3) C₃H₆ 14,3 15,5 (4) 1,3 Butadien 3,0 3,5

(5) BTX 14,0 14,0

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

entsprechende Steuerung des Crackgasstromes in der Patentansprüche: Vorrichtung und die Bereitstellung definierter Ab-

1. Vorrichtung zur Herstellung von Olefinen lagcrungsstellen für die Ausscheidungsprodukte ergibt, durch thermische Spaltung von Kohlenwasser- Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angestoffen in einer Vielzahl von Crackröhren und 5 gebene Erfindung gelöst. Zweckmaß.ge Ausgestal-Kühlen des erhaltenen Crackgases in einem tungen sind in den Unteranspruchen angegeben, einzigen, aus mehreren Röhren bestehenden Verti- Man erkennt, daß hier die Gase von jeder Crackkalkühler, gekennzeichnet durch meh- röhre über eine besondere Röhre oben allmählich rere thermische Crackröhren (3), je eine Röhre (10) zunehmenden Durchmessers je fur sich einer Gaseinmit nach oben allmählich zunehmendem Durch- io laßkammer zugeführt werden, die unten einen Stufenmesser, die jeweils mit den thermischen Crackröhren boden hat und an der oben die Kühlrohren anschließen. (3) verbunden ist, einen aus mehreren Röhren Durch die gesonderte Fuhrung der einzelnen Gasbestehenden indirekten Kühler (4) mit vertikal ströme ist eine Verwirbelung vermieden und eine gute angeordneten Kühlröhren (16) und eine Ga^einlaß- Kontrolle des Crackvorganges möglich. Besondere kammer (8) im unteren Teil des Kühlers (4), die 15 Bedeutung kommt der Gaseinlaßkammer zu: Infolge nach oben mit den Kühlröhren (16) und nach der stufenförmigen Ausbildung der Einlaßverbindung unten mit den Röhren (10) zunehmenden Durch- für die einzelnen Gasströme tritt hier eine Geschwindigmessers verbunden ist, und wobei der Boden (14) keitsverminderung und ein Druckabfall ein, so daß der Gaseinlaßkammer (8) jeweils eine Stufe bildet, sich die Teerprodukte und Koks abscheiden und dabei die an der Einlaßverbindung der unten anschließen- 20 auf dem Stufenboden ablagern. Es kommt also weder den Röhren (10) beginnt. zur Verstopfung der Kühlröhren, noch zu einer

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- Verstopfung der der Gaseinlaßkammer vorgeschalteten kennzeichnet, daß die Gaseinlaßkammer (8) im Teile. Man kann so über lange Zeiträume kontinuier-Zeatrum mit einem toten Raum (15) versehen ist lieh und mit guter Ausbeute arbeiten. Ist die Gas- und die Röhren (10) zunehmenden Durchmessers as einlabkammer als Ringraum mit zentralem toten den toten Raum umgeben. Raum ausgebildet, so sind die Einlaßverbindungen im

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- Ringraum rings um den toten Raum herum verteilt, kennzeichnet, daß der abgestufte Boden (14) der Eine Verwirbelung der von den einzelnen Rohren Gaseinlaßkammer (8) wenigstens 10% der Quer- nach oben zunehmenden Durchmessers zugeführte Schnittsfläche der Kammer, gemessen in rechtem 30 Gasströme unterbleibt dabei. Die Gase werden nach Winkel zur Fließrichtung der Crackgase, einnimmt. der Abscheidung der Feststoffe durch Geschwindig-

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch ge- keitsverminderung und Druckabfall gleichmäßig auf kennzeichnet, daß der abgestufte Boden (14) der die Kuhlröhren verteilt. Die Querschnittsfläche des Gaseinlaßkammer (8) wenigstens teilweise nach abgestuften Bodens beträgt zumindest 10 % der außen geneigt ist. ₃₅ Querschnittsfläche der Kammer, vorzugsweise aber

30 bis 60% dieser Fläche. Die Stufe wirkt so ent-

sprechend der obigen Erläuterung gut entmischend und kann die ausgeschiedenen Teilchen leicht auf-

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung nehmen. Ist der abgestufte Boden der Gaseinlaßzur Herstellung von Olefinen durch thermische Spal- 40 kammer wenigstens teilweise nach außen geneigt, so tung von Kohlenwasserstoffen in einer Vielzahl von wird dieser Effekt noch wirkungsvoll unterstützt. Crackröhren und Kühlen des erhaltenen Crackgases in In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise

einem einzigen aus mehreren Röhren bestehenden veranschaulicht, es zeigen
Vertikalkühler. F i g. 1 und 2 (I bzw. II) bekannte Vorrichtungen

Bei bekannten Vorrichtungen dieser Art (DT-AS 45 zur Herstellung von Olefinen,

944, 12 20 409 und 12 29 068) geht das Ciack- Fig. 3 einen Schnitt durch eine Ausführungsform