DE2209302A1

DE2209302A1 - Verfahren zum Dampfkracken von Kohlenwasserstoffen

Info

Publication number: DE2209302A1
Application number: DE19722209302
Authority: DE
Inventors: Walter C Madison N.J. Kohfeldt (V.StA.)
Original assignee: Esso Research and Engineering Co
Current assignee: ExxonMobil Technology and Engineering Co
Priority date: 1971-03-01
Filing date: 1972-02-28
Publication date: 1972-09-07
Also published as: DE2209302B2; DE2209302C3; FR2128437A1; NL7202712A; FR2128437B1; SE390419B; GB1390382A; JPS5550079B1

Description

Linden, N.J., V.St.A.

Verfahren zum Dampfkracken von Kohlenwasserstoffen.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abschrecken eines heißen ausströmenden Gases von dampfgekrackten Naphthaprodukten, die aus einer Austrittsöffnung einer Krackschlange zur Trennung der Produkte in Fraktionen in einen Kühlturm überführt werden. Die Erfindung betrifft insbesondere ein verbessertes Dampfkrackabschreckverfahren, in dem das aus dem Ofen strömende Gas zunächst durch eine Wärmeaustauschzone geleitet und anschließend mit einer umlaufenden Kühlölfraktion, d.h. mit dampfgekracktem Gasöl, das als eine Destillatfraktion aus der Abschreck- und Fraktionierungszone, d.h. dem Kühlturm gewonnen wurde, und mit einer hochsiedenden Fraktion, wie filtrierte Dampfkrack-Teerbodenprodukte, die aus dem Kühlturm zum Abschreckpunkt zurückgeführt wurden, abgeschreckt wird. Mit einem solchen neuartigen Abschrecksystem kann die Temperatur des ausströmenden Gases, das in den Kühlturm geleitet wird, im Bereich von etwa 260 bis etwa 3^3 C gehalten werden, während gleich-

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zeitig eine flüssige Phase an der Wand der Transportleitung erhalten bleibt, um deren Verschmutzung zu verhindern. So wird eine hohe Wärmegewinnung erreicht, indem das aus dem Ofen strömende Gas zunächst durch einen Transportleitungswärmeaustauscher und nach Anwendung des vorstehend beschriebenen Abschrecksystems bei einer bevorzugten Temperatur im Bereich von etwa 274 bis etwa 3l6°C in den Kühlturm geleitet wird, so daß eine weitere beträchtliche Menge Wäre^n gewonnen wird, wenn die umlaufende Kühlölfraktion aus dem Kühlturm entfernt, durch einen oder mehrere Wärmeaustauscher geleitet und anschließend an der Abschreckstelle der Transport leitung und in dem Kühlturm selbst als Abschreckmittel verwendet wird.

Bei dem Dampfkracken von Rohnaphthafraktionen zur Erzielung hoher Ausbeuten an Cp-C^-Olefinen und Diolefinen unter Krackbedingungen bei hohen Temperaturen und niedrigen Drücken sind rasches Abschrecken und schnelle Trennung der Produkte erforderlich. Es ist erforderlich, die Produkte aus der Krackzone abzuschrecken, d.h. sie plötzlich und schnell auf eine niedrigere Temperatur abzukühlen, um Nebenreaktionen, die die Ausbeute an gewünschten Produkten vermindern und die Ausbeute an unerwünschten Produkten erhöhen, zu verhindern oder auf ein Minimum zu reduzieren.

Es sind bereits verschiedene Abschreckmittel bekannt; dazu gehören hochsiedende Kohlenwasserstoffe, niedrigsiedende Kohlenwasserstoffe, V/asser, Dampf und dergleichen. In vielen Fällen treten Verschmutzungen an oder außerhalb der Abschreckstelle auf und das Verfahren muß für die Reinigung der Anlage abgebrochen werden. Wenn es aufgrund der Wirtschaftlichkeit von Naphthakrackverfahren von Vorteil ist, Transportleistungswärmeaustauscher zu verwenden, um das aus dem Dampfkrackofen strömende Gas abzuschrecken, ist es

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wichtig, die in dem Abschreckverfahren gewonnene Wärmemenge auf ein Höchstmaß zu erhöhen, um Hochdruckdampf für die Turbinenantriebe und dergleichen zu erzeugen.

In den bekannten Naphthadampfkrack-Abschreckverfahren wird das ausströmende Gas mit einer dampfgekrackten öldestillatfraktion abgeschreckt, die aus dem Kühlturm gewonnen und an den Abschreckpunkt zurückgeführt wurde. Bei Verwendung dieser Fraktion als Kühlöl wird die Temperatur auf einen Bereich von etwa 274 bis etwa 3l6°C erniedrigt, wodurch eine beträchtliche Wärmemenge gewonnen wird, d,h, es werden X kcal pro Stunde in Form eines Dampfes von 9,79 bis etwa

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11,2 kg/cm in dem Kühlturm gewonnen. Werden jedoch ein oder mehrere Transportleitungswärmeaustauscher verwendet, um das aus dem Ofen strömende Gas abzukühlen und eine beträchtliche Wärmemenge, d.h. etwa 0,85 X kcal/Std. in Form eines Hochdruckdampfes von 85,^ bis etwa 128 kg/cm zu erzeugen, maß nach dem Abschrecken mit öl eine wesentlich niedrigere Temperatur verwendet werden, um die flüssige Phase an den Wänden der zum Kühlturm führenden Transportleitung zu erhalten, damit das Verschmutzen und Verstopfen der Transportleitung verhindert wird. Bei dieser Verfahrensweise wird die Temperatur des Gases in der Transportleitung auf etwa 177° bis etwa 218,5°C erniedrigt, so daß nur eine geringe Wärmegewinnung im Kühlturm wirtschaftlich ist,

2 d.h. 0,15 X kcal/Std. als Dampf von 2,76 kg/cm .

Es wurde nun gefunden, daß in einem Naphthadampfkrack-Abschreckverfahren unter Anwendung eines Wärmeaustauschers in der Transportleitung zum anfänglichen Abschrecken des aus dem Ofen strömenden Gases eine größere Wärmegewinnung erzielt werden kann. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine hochsiedende Fraktion, wie filtrierte dampfgekrackte Teerbodenprodukte, die aus dem Kühlturm gewonnen wurden, zusammen mit einer dampfgekrackten öldestillatfraktion,

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die aus dem Kühlturm gewonnen wurde, an den Abschreckpunkt zurückgeführt, um die Temperatur des ausströmenden Gases in der Transportleitung im Bereich von etwa 274 bis etwa 316⁰C zu halten, während gleichzeitig eine flüssige Phase an der Wand der zum Kühlturm führenden Transportleitung erhalten bleibt, wobei 0,85 X kcal/Std. als Dampf von etwa 128 kg/cm und 0,15 X kcal/Std. als Dampf von

ρ
9,44 bis etwa 10,84 kg/cm gewonnen werden. So ermöglicht es das erfindungsgemäße Abschreck-Verfahren, daß das Gas bei einer Temperatur in den Kühlturm geleitet wird, die ausreicht, um in dem Kühlturm eine beträchtliche Wärmemenge zu gewinnen und gleichzeitig eine flüssige Phase an der Wand der vom Abschreckpunkt zum Kühlturm führenden Transportleitung zu erhalten, damit das Verstopfen und Verschmutzen der Leitung vermieden wird.

Die Art und Weise, wie die bei hoher Temperatur dampfgekrackten Naphthaprodukte abgeschreckt werden und die rasche Trennung dieser Produkte in geeignete Fraktionen erreicht wird, während eine verbesserete Wärmegewinnung ermöglicht wird, wird durch die Zeichnung näher erläutert.

Figur 1 zeigt ein graphisches Fließschema des erfindungsgemäßen Naphthadampfkrack-Abschreckverfahrens. Eine Kohlenwasserstoffbeschickung 1 wird durch eine Leitung 2 in eine Vorheiz- und Krackschlange geleitet, die sich in dem Krackofen 3 befindet, in dem die Krackschlange einer Strahlungswärme von hoher Intensität ausgesetzt wird. Die bevorzugte Kohlenwasserstoffbeschickung besteht aus einer Naphthafraktion, die hauptsächlich gesättigte aliphatische ^C5~^c ₁₀~ Kohlenwasserstoffe, d.h. Paraffine oder Naphthene enthält, die im wesentlichen im Bereich von etwa 37,8 bis 177°C sieden. Die Beschickung kann einen etwas engeren Siedebereich aufweisen, beispielsweise von etwa 37,8 bis 71⁰C.

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Eine geeignete Menge Dampf wird der Kohlenwasserstoffbeschickung durch die Leitung 4 zugesetzt, so daß das erhaltene Krackgemisch etwa 40 bis 65 Mol-zS Dampf enthält und der Partialdruck der Kohlenwasserstoffe wesentlich erniedrigt wird. In der im Ofen 3 befindlichen Krackschlange werden die mit Dampf gemischten Naphthakohlenv/asserstoffe auf eine Austrittstemperatur von etwa 788 bis etwa 899⁰C, vorzugsweise von etwa 8l6 bis 871⁰C erhitzt. Der Gesamtdruck des gekrackten Reaktionsgemische beträgt etwa 1,5 bis 3 atm, vorzugsweise weniger als 2,11 kg/cm , absolut. Die Verweilzeit des gekrackten Reaktionsgemischs aus Dampf und Kohlenwasserstoffen in der Krackschlange beträgt etwa 0,1 bis etwa 0,6 Sekunden, vorzugsweise etwa 0,3 bis etwa 0,5 Sekunden. Nach dem Verlassen der Schlange werden die gekrackten Reaktionsprodukte durch die Leitung 5 in den Transportleitungswärmeaustauscher 6 geleitet. Die Temperatur der die Schlange verlassenden Reaktionsprodukte beträgt etwa 788 bis etwa 899⁰C, vorzugsweise etwa 816 bis 871⁰C. Nach dem Durchleiten durch den Wärmeaustauscher 6 wird das ausströmende Gas auf eine Temperatur unter etwa 4.54°C, vorzugsweise auf etwa 343 bis etwa 435⁰C abgekühlt. Die beim Durchleiten des Gases durch den Wärmeaustauscher gewonnene Wärme erzeugt einen Dampf von etwa 43,2 bis etwa

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128 kg/cm , vorzugsweise etwa 99,5 bis 128 kg/cm .

Nachdem das ausströmende Gas in dem Transportleitungswärmeaus tauscher auf eine Temperatur von etwa 343 bis etwa 435 C abgekühlt worden ist, wird es durch die Leitung 7 in den Kühlturm 8 geleitet. Eine dampfgekrackte ölfraktion wird aus dem unteren Teil des Kühlturms 8 bei einer Temperatur von etwa 232 bis etwa 288⁰C durch die Leitung 9 abgezogen und mit der Pumpe 10 durch die Leitung 11 zum Abkühlen in den Wärmeaustauscher 12 geleitet. Die in dem Wärmeaustauscher 12 gewonnene Wärme erzeugt Dampf von etwa 8,03 bis etwa

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11,5 kg/cm . Die abgekühlte öldestillatfraktion, die den Wärmeaustauscher 12 mit einer Temperatur von etwa 177 bis etwa 204⁰C durch die Leitung 13 verläßt, wird in zwei Ströme geteilt. Ein Strom der gekühlten öldestillatfraktion wird durch die Leitung 14 zum weiteren Abkühlen in eine zweite Wärmeaustauseherzone 15 geleitet. Die im Wärmeaustauscher 15 gewonnene Wärme erzeugt einen Dampf von 1,7 bis 3,11

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kg/cm . Das in dem Wärmeaustauscher 15 gekühlte öldestillat wurd durch die Leitung 16 in den oberen Teil des Kühlturms geleitet, um die durch den Kühlturm 8 nach oben strömenden Dämpfe teilweise zu kühlen. Eine ausreichende Menge des öldestillats mit einer Temperatur von etwa 177 bis etwa 204 C wird von der Leitung 13 in die Leitung 14 geleitet und an einer oder mehreren Stellen in die Leitung 7 eingespritzt, um die Temperatur des Gases, das aus dem Transportleitungswärmeaustauscher strömt, auf etwa 274 bis etwa 3l6°C zu erniedrigen. Die dampfgekrackte öldestillatfraktion, die durch die Leitung 14 in die Leitung 7 eingespritzt wird, hat vorzugsweise einen Siedebereich von etwa 177 bis etwa 399°C, insbesondere von etwa 232 bis etwa 343 C Das Durchflußmengenverhältnis des von der Leitung 14 in die Leitung 7 fließenden öldestillats zu dem aus dem Ofen strömenden Gas beträgt etwa 0,3 bis etwa 0,8 Gewichtsteile ölfraktion pro Gewichtsteil des Gases, wobei die ölfraktion eine Temperatur von etwa 177 bis etwa 204 C aufweist.

Die Bodenfraktion wird bei einer Temperatur von etwa bis etwa 3l6°C durch die Leitung 17 aus dem Kühlturm 8 abgezogen und mit der Pumpe 18 durch die Leitung 19 zu einem Filter 20 geleitet. Das aus dem Kühlturm 8 durch die Leitunf 17 abgezogene Bodenprodukt enthält dampfgekrackte Teerbodenprodukte. Die in dem Produkt enthaltenen Koks- und anderen kohlehaltigen Teilchen werden im Filter 20 entfernt

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und die Bodenprodukte aus dem Turm werden durch die Leitung 21 zum Abkühlen in den Wärmeaustauscher 22 geleitet. Eine ausreichende Menge der gekühlten hochsiedenden Fraktion wird aus dem Wärmeaustauscher 22 gewonnen und durch die Leitung 23 und 24 geleitet und an einem oder mehreren Punkten in die Leitung 7 eingespritzt, um an der Wand der Leitung 7 eine flüssige Phase zu erhalten. Der Siedepunkt des Materials, d.h. der durch die Leitung 24 geführten dampfgekrackten Teerbodenprodukte, liegt im Bereich von etwa 288 bis etwa 427⁰C. Das Durchflußmengenverhältnis von der Leitung 24 in die Leitung 7 liegt im Bereich von etwa 0,01 bis etwa 0,03 Gewichtsteilen der durch die Leitung 24 geführten Bodenprodukte pro Gewichtsteil des ausströmenden Gases zusammen mit dem öldestillat, wobei die Temperatur des durch die Leitung 24 geführten hochsiedenden Materials im Bereich von etwa 54 bis etwa 121°C liegt.

Das Gemisch aus den gekrackten Produkten, der dampfgekrackten ölfraktion und der hochsiedenden Bodenfraktion, das durch die Leitung 7 geführt wird, wird vorzugsweise bei einer Temperatur von etwa 274 bis 3l6°C in den unteren Teil des Kühlturms eingeführt.

Die Gasdämpfe, die unter etwa 232°C siedende, dampfgekrackte Kohlenwasserstoffprodukte, Dampf und Wasserstoff enthalten, werden durch die Leitung 25 überkopf aus dem Turm 8 abgezogen. Dieser Gasstrom wird durch die Leitung 25 in den Kühler 26 geleitet, der mit einer ausreichend niedrigen Temperatur betrieben wird, um Wasser und Kohlenwasserstoffe mit mehr als etwa 7 Kohlenstoffatomen pro Molekül auszuscheiden. Das Kondensat wird anschließend durch die Leitung 27 in einen Trennbehälter 28 geleitet, in dem sich das flüssige Kondensat absetzt, so daß eine untere Wasserschicht in die Leitung 29 und das kondensierte öl durch die Leitung 30 aus einer oberen flüssigen Schicht abgezogen werden kann.

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Die unkondensierten gasförmigen Kohlenwasserstoffprodukte, die hauptsächlich Olefine und Diolefine mit bis zu etwa 6 Kohlenstoffatomen pro Molekül enthalten, werden aus dem Behälter 28 in die Leitung 33 abgezogen, wo die leichten Endprodukte aufgearbeitet werden, d.h. Äthylen, Propylen, Butene, Butadiene und dergleichen gewonnen werden. Ein Teil des aus der Absetztrommel 28 durch die Leitung 30 abgezogenen kondensierten Öls wird durch die Leitung 31 in den oberen Teil des Kühlturms 8 geleitet, wo es ein Rückflußmittel für den oberen Teil des Turms bildet.

Das Innere des Kühlturms 8 ist mit Platten 32 ausgestattet, um einen Kontakt zwischen der Flüssigkeit und dem Dampf herzustellen, wobei jedoch ein rasches Fließen des Materials möglich ist. Das erforderliche Kühlen erfolgt im oberen Teil des Kühlturms 8 durch Einspritzen der gekühlten öldestillatfraktion, die durch die Leitung 16 in den Turm eingeführt wird, und durch Einleiten des kondensierten Öls durch die Leitung 31. Jeder dieser Ströme wird in geeigneter Menge und bei geeigneten Temperaturen an mehreren im Abstand voneinander angeordneten Stellen eingeführt, um eine optimale Kühlung und Fraktionierung zu erzielen. Die Temperatur der Dämpfe an der Spitze des Turms 8 wird so eingestellt, daß eine Kondensation von Wasser im oberen Teil des Turms vermieden wird.

Eine bevorzugte Verfahrensweise wird durch das nachstehende Beispiel näher erläutert.

Beispiel

Obgleich verschiedene Rohnaphthafraktionen als Beschickung in dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet werden können, enthält eine bevorzugte Beschickung Kohlenwasserstoffe, die

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hauptsächlich im Bereich von 37,8 bis l49°C sieden. Die Beschickung wurde bei Temperaturen von etwa 8l6 C in Gegenwart einer solchen Menge Dampf, die ausreichte, um den Partialdruck der Kohlenwasserstoffe auf 0,98 kg/cm absolut einzustellen, gekrackt. Die gekrackten Produkte verließen die Schlange mit einer Temperatur von etwa 816 G und wurden anschließend in den Transportleitungswärmeaustauscher eingeführt. Die gekrackten Produkte wurden aus dem Transportleitungswärmeaustauscher mit einer Temperatur von etwa 343 bis 435°C gewonnen. Das ausströmende Gas wurde dann mit einer dampfgekrackten Gasöldestillatfraktion abgeschreckt, die aus dem unteren Teil des Kühlturms entfernt und nach Durchleiten durch einen Wärmeaustauscher mit einer Temperatur von etwa I90 C an dem Abschreckpunkt oder den Abschreckpunkten eingespritzt wurde, wobei die Menge des dampfgekrackten Kühlöls etwa dem 0,5-fachen Gewicht der gemischten Kohlenwasserstoffe, die abgeschreckt wurden, entsprach. Gleichzeitig wurde eine dampfgekrackte Teerbodenfraktion mit einem Siedepunkt von etwa 399°C aus dem unteren Teil des Kühlturms entfernt, filtriert und durch einen Wärmeaustauscher geleitet, so daß die Temperatur der Teerfraktion etwa 93°C betrug, und mit dieser Temperatur an den Abschreckstellen der Transportleitung eingespritzt, wobei die Menge des Teerbodenkühlöls dem 0,02-fachen Gewicht des durch die Transportleitung in den Kühlturm geführten Gemisches aus den gekrackten Kohlenwasserstoffen und dem dampfgekrackten Kühlöl entsprach.

Die Menge des aus dampfgekracktem Gasöl und des aus Teerbodenprodukten bestehenden Abschreckmittels, die in die Transportleitung eingespritzt wurden, reichte aus, um die Temperatur in der Transportleitung auf etwa 274 bis 3l6°C zu halten, während eine flüssige Phase an der Wand der Transportleitung erhalten blieb, um ein Verkoken _uncj Ver-

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stopfen der Transportleitung zu verhindern. Das abgeschreckte Krackprodukt wurde anschließend in eine kombinierte Abschreck- und Praktionierungszone geleitet, wobei die gasförmigen Produkte dadurch gekühlt wurden, daß sie nacheinander mit den gekühlten Destillatfraktionen, die aus dem Kühlturm entfernt oder gewonnen wurden, in Berührung gebracht wurden. Der Gasstrom, der an der Spitze des Kühlturms gewonnen wurde, wurde überkopf abgezogen und in eine Absetztrommel geleitet, um Wasser, kondensiertes öl und unkondensierte gasförmige Kohlenwasserstoffprodukte, die hauptsächlich Olefine und Diolefine enthielten, abzutrennen.

Um das Kreislauföl, das im Zwischenbereich zwischen den Kopf- und den Bodenprodukten siedet, zu entfernen, kann ein Nebenstrom aus dem Kühlturm abgezogen werden. Dies kann erforderlich sein, um den Siedebereich des Destillatöls so

zu regulieren, daß ein Dampf von 8,03 bis 11,5 kg/cm erzeugt wird. Der Nebenstrom wird in der Regel dampf-abgestreift, um absorbierte leichte Kohlenwasserstoffprodukte zu gewinnen.

Mit dem vorstehend beschriebenen neuartigen Abschrecksystem werden etwa 0,85 X kcal/Std. in Form von Dampf von 128 kg/cm gewonnen, indem das aus dem Ofen strömende Gas in den ersten Transportleitungswärmeaustauscher geleitet wird. Zusätzliche Wärme, d.h. 0,15 X kcal/Std. in Form von Dampf von etwa 8,03 bis etwa 11,5 kg/cm wird gewonnen, indem die aus der Mitte des Kühlturms entfernte dampfgekrackte Gasöldestillatfraktion zunächst gekühlt wird, bevor sie als Kühlöl in die Transport leitung zurückgeführt wird. Darüber hinaus wird eine geringe Wärmemenge in Form von Dampf von etwa 1,70

bis etwa 3,11 lg/cm aus dem dampfgekrackten Gasölstrom gewonnen, der für Kühl- und Rückflußzwecke in den oberen Teil des Kühlturms geleitet wird.

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Claims

Patentansprüche:

y. Verfahren zum Dampfkracken von Kohlenwasserstoffen bei erhöhter Temperatur und niedrigem Kohlenwasserstoffpartialdruck unter Bildung von ungesättigten Kohlenwasserst off produkt en, dadurch gekennzeichnet, daß man die Produkte unter Erniedrigung ihrer Temperatur auf unter 454°C durch eine Wärmeaustauschzone leitet, und sie sodann, während sie zu einer Abschreck- und Praktionierungszone geleitet v/erden, unter Erniedrigung ihrer Temperatur auf etwa 274 bis etwa 316°C mit

(a) einer aus der Abschreck- und Praktionierungszone gewonnenen dampf gekrackt en ölfraktioi.mit einem Siedebereich von etwa 177 bis etwa 399°C und

(b) einer aus der Abschreck- und Fraktionierungszone gewonnenen Bodenfraktion mit einem Siedebereich von etwa 288 bis etwa 427°C in Berührung bringt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Kohlenwasserstoffe eine Naphthafraktion mit einem Siedebereich von etwa 37,8 bis etwa 177 C verwendet.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Temperatur des Produktes in der Wärmeaustauschzone auf etwa 3^3 bis etwa 435 C erniedrigt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man die Temperatur der aus der Abschreck- und Fraktionierungszone gewonnenen dampfgekrackten ölfraktion in eine£ Wärmeaustauschzone auf etwa 177 bis etwa 2O4°C erniedrigt.

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5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Teil der dampfgekrackten ölfraktion mit einer Temperatur von etwa 177 bis etwa 2O4°C durch eine zweite Wärmeetstauschzone und anschließend in den oberen Teil der Abschreck- und Praktionierungszone leitet.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß man die Produkte mit einer Temperatur im Bereich von etwa 274 bis etwa 3l6°C in die Abschreck- und Praktionierungszone leitet.

Für: Essο Ressearch and

Engineering Company

Linden, N.j/, V.St.A.

(Dr. H. J Wolf f) Rechtsanwalt

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