DE2412561C3 - Vorrichtung zum Direktabschrecken des heißen gasförmigen Produktes der Kohlenwasserstoff-Pyrolyse - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Direktabschrecken des heißen gasförmigen bei der Kohlen Wasserstoffpyrolyse entstehenden Produktes, das aus einem Pyrolyseausflußrohr in ein Abschreckrohr, die beide dieselbe Querschnittsform aufweisen, austritt, wobei die Innenwandung des Abschreckrohrs durch eine Schicht herabfließenden Abschrecköls benetzt wird und ein Ring am Austrittsende des Abschreckrohrs vorgesehen ist, der sich im Bereich des Austrittsendteils des Pyrolyserohrs aufwärts erstreckt, ein Abschreckölvorratsraum den oberen Teil des Abschreckrohres umgibt und sich bis oberhalb des oberen Randes des Ringes derart erstreckt, daß das Abschrecköl über den oberen Rand des Ringes in dps Abschreckrohr eintritt.

Bei einer aus der AT-PS 2 05 012 bekannten Vorrichtung dieser Art dient das auf der Innenwandung des Abschreckrohrs herabfließende Abschrecköl in erster Linie der Bildung einer Flüssigkeitsschicht, die die Kohlenstoffteilchen und teerartigen Materialien, die die Neigung haben, sich an der Wandung des Abschreckrohres abzusetzen, mitreißt, wobei in das Abschreckrohr ragende Sprüheinrichtungen vorgesehen sind, aus denen zum Abschrecken der Kohlenwasserstoffe Wasser versprüht wird.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs angegebenen Art zu schaffen, bei der auf zusätzliche Einrichtungen zum Versprühen von Abschreckflüssigkeiten verzichtet werden kann.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Innendurchmesser des Abschreckrohrs in der ganzen Länge um einen einheitlichen Betrag, welcher der Dicke der Schicht des auf der Wandung herunterfließenden Abschrecköls entspricht, größer ist als der Innendurchmesser des Ausflußrohres und daß dem Abschreckrohr ein weiterführendes Rohr größeren Durchmessers nachgeschaitet ist, so daß zwischen dem Abschreckrohr und dem weiterführenden Rohr ein plötzlicher Übergang vorhanden ist. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung kommt das abzuschreckende Gas nach seinem Austritt aus dem Ausflußrohr unmittelbar mit dem die Wandung des Abschreckrohrs bedeckenden Abschrecköl in Berührung, so daß eine teilweise Abkühlung erfolgt. Das Gas wird anschließend vollständig dadurch abgeschreckt, daß sich das Abschrecköl am unteren Ende des Abschreckrohres von dessen Innenwandung löst und infolge der beim Übergang in das weiterführende Rohr von größerem Durchmesser entsteherden Wirbel in dem Gasstrom dispergiert wird. In der erfindungsgemäßen Vorrichtung schützt das Abschrecköl die Wandung des Abschreckrohrs nicht nur vor unerwünschten Ablagerungen, es führt auch zu einer Abschreckung des Gases, ohne daß zusätzlich Abschreckflüssigkeiten durch besondere Düsen eingespeist werden müßten. Bei einer aus der US-PS 35 93 968 bekannten Vorrichtung zum Abschrecken der heißen Gase der Kohlenwasserstoffpyrolyse mündet das Pyrolyseausflußrohr in ein Abschreckrohr größeren

Durchmesser, dessen Wandungen durch eine Schicht

von herabfließendem Abschrecköl bedeckt sind und in das über besondere Düsen eine das Gas abschreckende Flüssigkeit eingespeist wird.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben worden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung, in deren Figur ein Längsschnitt durch die Vorrichtung zum Direktabschrecken des heißen gasförmigen Produkts der Kohlenwasserstoffpyrolyse dargestellt ist, näher erläutert.

Die erfindungsgemäße Direktabschreckvorrichtung 1 wird direkt mit dem Austrittsendteil 2 eires Ofenefflu· entenrohrs 3 verbunden. Der gasförmige Effluent kann vorgekühlt werden, obwohl dies nicht unbedingt erforderlich ist, und tritt jms dem Austrittsendteil 2 des Ofeneffluentenrohrs 3 direkt in die erfindungsgemäße Abschreckvorrichtung 1 ein, in welcher der Effluent mit Hilfe von Abschrecköl teilabgekühlt wird. Der teilweise gasförmige und teilweise flüssige Effluent tritt in eine weiterführende Leitung 29, in welcher der Abschreckvorgang vervollständigt wird.

Die Direktabschreckvorrichtung 1 besteht im wesentlichen aus einer Abschreckkammer 4 und einem Außengehäuse 10. Die Abschreckkammer 4 hat dieselbe Form wie der Endteil 2 des Ofeneffluentenrohrs 3, aber etwas größere Innenmaße als das Rohr 3. Das Größenverhältnis zwischen der Abschreckkammer 4 und dem Effluentenrohr 3 sind so gewählt, daß der auf der Innenseite der Wand 6 der Abschreckkammer 4 abwärtsfließende Abschreckölfilm 7 im wesentlichen dieselben Innenmaße hat wie der Endteil 2 des Ofeneffluentenrohrs 3. Wenn daher die Abschreckkam-

mer 4 und das Ofeneffluentenrohr 3 im Querschnitt kreisförmig sind, ist der Innenradius der Abschreckkamiiier mindestens um die Dicke des Films 7 größer als der innenradius des Ofeneffluentenrohrs.

Die Abschreckkammer 4 ist an ihrem oberen oder Eintrittsende mit einem Ring 8 versehen, der sich von der Abschreckkammer 4 aufwärts u.nd auswärts erstreckt und an seinem oberen Ende einen größeren Durchmesser hat Der Ring ist im Axialschnitt vorzugsweise so profiliert, daß er eine gekrümmte Bah.i für das in sie Abschreckkammer eintretende Abschrecköl bildet In der Praxis haben sich ein kegelstumpfförmiger Ring 8 mit einem Neigungswinkel von 45—10° gegenüber der Achse der Abschreckkammer 4 und ein gekrümmtes Verbindungsstück 8' zwischen dem Ring 8 und der Abschreckkammer 4 als besonders gut geeignet erwiesen. Die Wahl des Neigungswinkels und des gekrümmten Profils muß unter Berücksichtigung der Strömungsmenge des in die Abschreckkammer eintretenden Abschrecköls erfolgen. Man kann auch einen kegelstumpfförmigen Ring 8 ohne das gekrümmte Verbindungsstück verwenden. Durch die Wahl der Größe und Form des Ringes S soll nur gewährleistet werden, daß der größte Teil des Abschrecköls direkt auf der Wand 6 herunterläuft und auf dieser einen ständig erneuerten, kontinuierlichen Film 7 bildet. In der Praxis hat es sich gezeigt, daß sich etwas Abschrecköl von der Wand 6 ablösen und in den Effluenten eintreten kann, ein beträchtlicher Anteil jedoch auf der Wand bleibt.

Das Außengehäuse 10 ist an seinem oberen Ende mu dem Endteil 2 des Pyrolyseeffluentenrohrs 3 und an seinem unteren Ende mit der Abschreckkammer 4 und dem weiterführenden Rohr 29 verbunden. Das Gehäuse 10 bildet einen Vorratsraum 12 für Abschrecköl und nimmt eine Isolierung für den Endteil 2 des Effluentenrohrs 3 auf. Der Vorratsraum 12 führt von einer zwischen den Enden der Abschreckkammer 4 liegenden Stelle zu einer oberhalb des oberen Randes des Ringes 8 liegenden Stelle. Diese Anordnung ergibt den Vorteil, daß sich in dem Bereich des Abschreckölfilrn·; 7 auch auf der Außenseite der Wand 6 Abschrecköl befindet, so daß der Film 7 durch das in dem Vorratsraum befindliche Abschrecköl indirekt gekühlt wird. Die Abschreckkammer 4 geht plötzlich in das Abschreckrohr 29 über.

Die Isolierung erstreckt sich im wesentlichen von dem Austrittsende des Endteils 2 des Effluentenrohrs bis zu einer weiter stromaufwärts gelegenen Stelle in der Nähe der Verbindung zwischen dem Gehäuse 10 und dem Rohr 3. Im Bereich des Endes des Endteils 2 des Effluentenrohrs ist das Gehäuse 10 mit einem Prallelement 14 versehen, das mit Hilfe eines Dehnungsausgleichers, beispielsweise eines Faltenbalges 16, mit dem Gehäuse verbunden ist. Das Prallelement 14 schirmt das Ende des Ofeneffluentenrohrs von dem Öl ab, das auf der Innenseite des Ringes 8 fließt. Unmittelbar oberhalb des Prallelements 14 ist eine Spülgaskammer 20 angeordnet, die von dem Prallelement 14, einem zweiten Prallelement 22 und dem Rohr 3 begrenzt ist. Ein Fitting 24 bildet ?^;nen Eintritt für die Spülgaskammer 20. Der Rauin 2i> zwischen dem Prallelement 14 und dem Rohr 2 verbindet die Kammer 20 mit der Abschreckkammer 4. Dampf oder ein anderes indifferentes Spülgas wird durch das Fitting 24 unter Druck eingeleitet und strömt durch den Raum 25 in die Abschreckkammer 4, so daß kein heißes Gas in die oberhalb des Prallelements 14 angeordnete Isolierung eintreten kann. Die Wand 22 und das obere Ende des Gehäuses 10 bilden eine Kammer zur Aufnahme einer Isolierung, die in der Zeichnung als eine feste, zusammendrückbare Isolierung 26 dargestellt ist Die Isolierung 26 schützt den mittleren Teil des Gehäuses 10 vor de^r Erhitzung durch das Rohr 3, so daß in dem Gehäuse 10 ein allmählicher Teniperaturübergang von dem an dem Rohr 3 angebrachten, erhitzten Ende zu d.em von dem Abschrecköl in dem Vorratsraum 12 gekühlten Ende vorhanden ist Anstelle der festen Isolierung 26 kann man zu demselben Zweck andere Isolierungen vorsehen, beispielsweise ein abstrahlendes Prallelement mit Isolierräumen (nicht gezeigt).

Ein Fitting 28 bildet einen Eintritt für den Abschrecköl-Vorratsraum 12. Das Abschrecköl wird über den Eintritt 28 in den Vorratsraum 12 eingeleitet und bis zum oberen Rard des Ringes 8 aufsteigen gelassen.

Im Betrieb strömt gasförmiger Ofeneffluent von dem Endteil 2 des Ofeneffluentenrohrs direkt in die Abschreckkammer 4. Gleichzeitig wird Abschrecköl durch den Eintritt 28 in den Vorratsbehälter 12 gepumpt und läuft über den Rand des Ringes 8 über und dann auf der Wandung der Abschreckkammer herunter, wobei es einerseits eine Teilabschreckung des Effluenten bewirkt und andererseits auf der Wandung einen Film 7 bildet, der eine Ansammlung von Teer, Koks oder anderen Schmutzstoffen auf der Wandung verhindert. Am Austrittsende der Abschreckkammer 4 wird das Öl unter der Wirkung des teilabgeschreckten Gases in dem weiterführenden Rohr 29 dispergiert.

In der Praxis hat es sich gezeigt, daß eine Berührung des Endteils 2 des Ofeneffluentenrohrs durch die über den Ring 8 eintretende Abschreckflüssigkeit vermieden werden soll, damit die Flüssigkeit nicht überhitzt und daß der Rohrendteil 2 nicht unterkühlt wird. Beide Erscheinungen würden eine Ansammlung von Koks an der Berührungsstelle begünstigen. Diese Forderung wird durch die Verwendung des Prallelements 14 erfüllt.

Nachstehend wird die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Abschreckkammer anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben.

Ein mit einer Eintriustemperatur von 649°C und einer Geschwindigkeit von etwa 183 m/sek in die Abschreckkammer 4 eintretender Pyrolyseeffluent wird durch das mit einer Temperatur von 204⁰C über den Ring 8 eingeleitete Abschrecköl auf 232"^C abgeschreckt. Diese Abschreckung kann erzielt werden, wenn das Abschrecköl in einer Menge von 12,4 l/min pro cm des Umfanges der Abschreckkammer in diese gepumpt wird. Wenn der kegelstumpfförmige Ring 8 einen Neigungswinkel von 30° hat, löst sich das Öl nicht von dem kegelstumpfförmigen Ring 8 und fließt der größte Teil des Öls auf der Innenseite der Wand 6 in Form des etwa 6 mm dicken Films 7 herunter. Das Gas wird durch die Berührung mit dem Film 7 teilabgekühlt. Der von dem Austrittsende der Abschreckkammer 4 herunterfallende Film wird unter der Wirkung der Turbulenz des Pyrolysegases in der weiterführenden Leitung 29 dispergiert. Unterhalb der Abschreckkammer trifft die dispergierte Flüssigkeit auf die Wandung der weiterführenden Leitung 29 in einer solchen Menge auf, daß diese Wandung benetzt und von schädlichen Überzügen freigehalten wird. Der größte Teil der Flüssigkeit vereinigt sich mit dem Effluenten und tritt mit diesem in innige Berührung, so daß eine vollständige Abschrekkung erzielt wird.

Gegebenenfalls kann man die erfindungsgemäße

Abschreckkammer zusätzlich mit seitlich angeordneten Abschreckdüsen versehen, die zusätzliches Abschrecköl einleiten können, wenn ein Effluent mit einer sehr großen Strömungsmenge oder von einer sehr hohen Temperatur abgeschreckt werden soll.

Es wurde vorstehend angegeben, daß das auf der Wandung der Abschreckkammer herunterfließende Abschrecköl einen Film bildet. Dadurch soll jedoch die Schichtdicke des auf der Wandung fließenden Abschrecköls in keiner Weise begrenzt werden, weil der Abschreckölfilm eine beträchtliche Dicke haben kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (4)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Direktabschrecken des heißen gasförmigen bei der Kohlenwasserstoffpyrolyse entstehenden Produktes, das aus einem Pyrolyseausflußrohr in ein Abschreckrohr, die beide dieselbe Querschnittsform aufweisen, austritt, wobei die Innenwandung des Abschreckrohrs durch eine Schicht herabfließenden Abschrecköls benetzt wird und ein Ring am Eintrittsende des Abschreckrohres vorgesehen ist, der sich im Bereich des Austrittsendteils des Pyrolyserohrs aufwärts erstreckt, ein Abschreckölvorratsraum den oberen Teil des Abschreckrohres umgibt und sich bis oberhalb des oberen Randes des Ringes derart erstreckt, daß das Abschrecköl über den oberen Rand des Ringes in das Abschreckrohr eintritt, dadurch gekennzeichnet, daß der Innendurchmesser des Abschreckrohrs (4) in der ganzen Länge um einen einheitlichen Betrag, welcher der Dicke der Schicht

(7) des auf der Wandung (6) herunterfließenden Abschrecköls entspricht, größer ist als der Innendurchmesser des Ausflußrohres und daß dem Abschreckrohr (4) ein weiterführendes Rohr (29) größeren Durchmessers nachgeschaltet ist, so daß zwischen dem Abschreckrohr (4) und dem weiterführenden Rohr (29) ein plötzlicher Übergang vorhanden ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der am Eintriltsende des Abschreckrohrs (4) vorgesehene Ring (8) sich konusförmig nach oben erweitert.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel zwischen dem konusförmigen Mantel des Ringes (8) und der Achse des Abschreckrohrs (4)45—10° beträgt.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Austrittsendteil (2) des Pyrolyserohrs (3) und dem Ring

(8) eine ringförmige Platte (14) angeordnet ist, die das Austrittsendteil (2) vor dem Abschrecköl schützt.