DE2413728A1 - METHOD AND DEVICE FOR CONVERTING HYDROCARBONS - Google Patents

METHOD AND DEVICE FOR CONVERTING HYDROCARBONS

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DE2413728A1
DE2413728A1 DE19742413728 DE2413728A DE2413728A1 DE 2413728 A1 DE2413728 A1 DE 2413728A1 DE 19742413728 DE19742413728 DE 19742413728 DE 2413728 A DE2413728 A DE 2413728A DE 2413728 A1 DE2413728 A1 DE 2413728A1
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John Stanley Filt
Stockton-On-Tees Norton
David Graham Shipley
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Imperial Chemical Industries Ltd
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Imperial Chemical Industries Ltd
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    • C10G35/00—Reforming naphtha
    • C10G35/02—Thermal reforming
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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Description

PATENTANWALfSBÜftO TlEDTKE - BüHLING - KlNNEPATENTANWALfSBÜftO TlEDTKE - Bühling - KlNNE

TEL. (089) 539653-56 TELEX: 524845 tipat CABLE ADDRESS: Germaniapatent MünchenTEL. (089) 539653-56 TELEX: 524845 tipat CABLE ADDRESS: Germaniapatent Munich

8000 München 28000 Munich 2

Bavariaring 4 21. März 1974 Postfach 202403Bavariaring 4 March 21, 1974 P.O. Box 202403

Imperial Chemical Industries, Limited London / GroßbritannienImperial Chemical Industries, Limited London / Great Britain

Verfahren und Vorrichtung zur Umsetzung von KohlenwasserstoffenMethod and device for converting hydrocarbons

Die Erfindung bezieht sich auf Verfahren zur Umsetzung von Kohlenwasserstoffen bei erhöhten Temperaturen, bei denen kurze Kontaktzeiten und hohe Wärmeübertragungsgeschwindigkeiten von Vorteil sind sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung solcher Verfahren.The invention relates to processes for converting hydrocarbons at elevated temperatures, where short contact times and high heat transfer rates are advantageous, as well as on a device to carry out such procedures.

Beispiele für solche Umsetzungen sind das thermische und katalytische Cracken von Rohöl und Naphtha, die Pyrolyse von Methan zur Erzeugung von Acetylen, katalytische Oxidationsreaktionen wie z.B. die Umsetzung von Propylen zu Acrolein und Ammoxidation von Propylen zu AcrylnitrilExamples of such reactions are thermal and catalytic cracking of crude oil and naphtha, the pyrolysis of methane to produce acetylene, catalytic Oxidation reactions such as the conversion of propylene to acrolein and ammoxidation of propylene to acrylonitrile

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von n-Butenen oder Benzol zu Maleinsäureanhydrid und von o-Xylol oder Naphthalin zu Phthalsäureanhydrid.Zu weiteren Beispielen gehören das katalytisehe Cracken zur Herstellung von Benzin und Reformierprozesse.from n-butenes or benzene to maleic anhydride and from o-xylene or naphthalene to phthalic anhydride. Other examples include catalytic cracking for the production of gasoline and reforming processes.

Als besonderes Beispiel für den Anwendungsbereich der Erfindung ist das thermische Cracken von Rohöl, Gasöl und Naphtha anzusehen. Zur Vereinfachung der Beschreibung wird die Erfindung daher im nachfolgenden unter Bezugnahme auf das thermische Cracken beschrieben, jedoch ist diese Reaktion selbstverständlich nur eine von verschiedenen, wie oben erwähnt, auf welche die Erfindung anwendbar ist. ·A particular example of the scope of the invention is the thermal cracking of crude oil, gas oil and look at naphtha. To simplify the description, the invention is therefore described below With reference to thermal cracking, but this reaction is of course only one of several as mentioned above to which the invention is applicable. ·

Das thermische Cracken von Kohlenwasserstoffmaterialien wird auf breiter Basis praktisch durchgeführt. Ein hoher Anteil solcher Crackverfahren ist auf die Erzeugung von Äthylen als primäres Pyrolyseprodukt abgestellt und es sind derzeit viele Anlagen mit einer jeweiligen Äthylenproduktion von mehr als 200 000 t pro Jahr in Betrieb.The thermal cracking of hydrocarbon materials is widely practiced. A high one Part of such cracking processes is geared towards the production of ethylene as the primary pyrolysis product and it there are currently many plants in operation, each with an ethylene production of more than 200,000 t per year.

Bei zur Zeit in Betrieb befindlichen Verfahren zum ■thermischen Cracken von Kohlenwasserstoffen erfolgt die Crackung fast ausschließlich in strahlungsbeheizten verlängerten Pyrolyseschlangen oder -rohren, durch die einIn processes currently in operation for the thermal cracking of hydrocarbons, the Cracking almost exclusively in radiation-heated extended pyrolysis coils or tubes through which a

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Kohlenwasserstoffmaterial und Verdünnungsdampf enthaltender Prozeßstrom geschickt wird. Der Strahlungswärmefluß zu den Pyrolyseschlangen stammt von. zahlreichen Brennern, die an die Ofengehäuse, in denen die Pyrolyseschlangen enthalten sind, Wärme abgeben.Containing hydrocarbon material and dilution vapor Process stream is sent. The radiant heat flow to the pyrolysis coils comes from. numerous Burners that give off heat to the furnace housings that contain the pyrolysis coils.

■ Diese Verfahren arbeiten sehr gut, wobei ihre hauptsächlichen Grenzen in einer Beschränkung der Geschwindigkeit der Wärmezufuhr zum Reaktionssystem und im Verkohlen der benutzten Reaktoren gesehen werden. Damit gekoppelt ist eine- Beschränkung hinsichtlich des Mäterialsbereichs,der verarbeitet werden kann und es besteht nur eine geringe Flexibilität bzw. Anpassungsfähigkeit bezüglich der Produktion von unterschiedlichen Produktspektren. Eine gegebene Anordnung kann somit nicht leicht einer Veränderung z.B. des Ausgangsmaterials von Naphtha in Gasöl angepaßt werden und die Variationsmöglichkeit bezüglich des Produktspektrums bei gegebener Beschickung ist ausgesprochen begrenzt.■ These procedures work very well, being their main ones Limits in a restriction on the rate of heat supply to the reaction system and can be seen in the charring of the reactors used. Coupled with this is a limitation with regard to the Material area that can be processed and there is little flexibility or adaptability with regard to the production of different Product ranges. A given arrangement is thus not easily susceptible to a change in, for example, the starting material of Naphtha in gas oil can be adapted and the possibility of variation with regard to the product range at a given Loading is extremely limited.

Die Literatur über thermische Crackprozesse enthält zahlreiche Abwandlungsvorschläge, von denen einige gewerblich angewandt wurden, wenn auch nur in kleinem Maßstabe. So wurde die Verwendung von vorangehend auf sehr hohe Temperaturen aufgeheiztem Dampf als Wärmeübertragungs-The literature on thermal cracking processes contains numerous proposals for modification, some of which are commercial were used, albeit on a small scale. So was the use of previous to very high temperatures heated steam as heat transfer

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mittel im Reaktor vorgeschlagen. Als eine Alternative oder Teilalternative zum Dampf wurden bewegte Feststoffe wie beispielsweise Sand empfohlen. Bei einem solchen Verfahren wird Sand vorgewärmt und am Kopf eines Fließbettreaktors eingespeist. Vorgewärmtes verdampftes Ausgangsmaterial und Dampf werden dem Reaktor von unten, d.h. im Gegenstrom zur allgemeinen Bewegung des Sandes, zugeführt und halten den Sand in einem fluidisierten bzw. Fließzustand. Es ist jedoch bei Fließbettverfahren in großem Maßstabe praktisch nicht möglich, hohe Geschwindigkeiten der Wärmezufuhr zum Prozeßgasstrom und - damit verbunden - kurze Aufenthaltszeiten, wie sie für ein optimales Cracken von Kohlenwasserstoffmaterialien zur Bildung von Äthylen erforderlich sind, zu erreichen. Sehr hohe Gasgeschwindigkeiten werden in Fließbettreaktoren nur schwierig erreicht und es besteht daneben eine relativ starke Neigung zum Auftreten von Rückvermischungen. Diese Faktoren hindern zusätzlich eine Optimierung der Crackung.medium proposed in the reactor. Moving solids were used as an alternative or partial alternative to steam such as sand recommended. In such a process, sand is preheated and placed at the top of a fluidized bed reactor fed in. Preheated vaporized feedstock and steam are fed into the reactor from below, i.e. in countercurrent to the general movement of the sand, fed and keep the sand in a fluidized resp. Flow state. However, it is practically not possible in large scale fluid bed processes, high speeds the supply of heat to the process gas flow and - associated with this - short residence times, as they are for optimal cracking of hydrocarbon materials to form ethylene are required. Very high gas velocities are difficult to achieve in fluidized bed reactors and there is also a problem a relatively strong tendency for backmixing to occur. These factors additionally hinder one Optimization of cracking.

Es wurde nun überraschenderweise gefunden, daß durch die Anwendung einer neuen Reaktorgeometrie und -arbeitsweise eine angemessene Crackung eines weiten Bereichs von Ausgangsmaterialien und eine beträchtliche Flexibilität hinsichtlich des Produktspektrums in einer Crackanlage er-It has now been found, surprisingly, that by using a new reactor geometry and working method adequate cracking of a wide range of feedstocks and considerable flexibility in terms of them of the product spectrum in a cracking plant

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reicht werden kann, in der Sand als Wärmeübertragungsmittel verwendet wird. Es wurde festgestellt, daß nach dem erfindungsgemäßen Verfahren "schwerere Ausgangsmaterialien" wie beispielsweise Gasöl und Rohöl angemessen gecrackt werden und daß auch die "leichteren Ausgangsmaterialien" sehr stark und mit hohen Umsetzungen gecrackt werden* Das Verfahren ermöglicht somit eine Flexibilität hinsichtlich der Wahl des Ausgangsmaterials und es ist daneben eine beträchtliche Flexibilität der Betriebsbedingungen zur Erzielung unterschiedlicher Produktzusammensetzungen möglich.in which sand is used as a heat transfer medium. It was found that after "heavier starting materials" such as gas oil and crude oil are appropriate for the process of the invention are cracked and that the "lighter starting materials" are also very strong and with high conversions be cracked * The process thus allows flexibility with regard to the choice of the starting material and there is also considerable flexibility in the operating conditions in order to achieve different product compositions possible.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird ein Prozeßgasstrom mit einem oder mehreren umzusetzenden Materialien) und vorerhitzter Sand im Gleichstrom unter angemessenen Reaktionsbedingungen in einem im wesentlichen vertikalen Reaktor abwärts geschickt (wobei der Sand die für die Pyrolyse erforderliche Wärme liefert) und der gasförmige "Effluent" des Reaktors wird durch Abziehen durch nach außen-seitwärts von der (Flug)Bahn der Sandteilchen (Feinkorn ausgenommen) abgesetzte Auslässe vom Sand abgesondert, der über diesen Bereich hinaus gelangt und aus dem Reaktor weiter unten bzw. an einem untereren Pegel entfernt wird.In the method according to the invention, a process gas stream with one or more materials to be converted) and preheated sand cocurrently under appropriate reaction conditions in a substantially vertical manner Reactor sent downwards (with the sand providing the heat necessary for pyrolysis) and the gaseous "Effluent" of the reactor is made by pulling it outwards-sideways from the (flight) path of the sand particles (Excluding fine grain), separate outlets are separated from the sand that enters and exits this area is removed further down from the reactor or at a lower level.

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Bei der auf das thermische Cracken anwendbaren bevorzugten Form der Erfindung umfaßt der Prozeßgasstrom ein Kohlenwasserstoffmaterial - nach Wunsch - init oder ohne ein Verdünnungsmittel wie beispielsweise Dampf. Die Reaktionsbedingungen im vertikalen Reaktor sind im wesentlichen diejenigen, die typischerweise für die 'Kohlenwasserstoffcrackung angewandt werden. Die Einlaßtemperatur des reagierenden Materials wird dabei in der Gegend von 600 bis 8000C und die Reaktorauslaßtemperatur typischerweise bei 800 bis 95O0C liegen. Der Druckabfall im Reaktor wird von der gleichen Größenordnung sein, wie er in herkömmlichen Crackanlagen beobachtet wird.In the preferred form of the invention applicable to thermal cracking, the process gas stream comprises a hydrocarbon material, as desired, with or without a diluent such as steam. The reaction conditions in the vertical reactor are essentially those typically used for hydrocarbon cracking. The inlet temperature of the reacting material will lie in the region of 600 to 800 0 C and the reactor outlet temperature is typically at 800 to 95O 0 C. The pressure drop in the reactor will be of the same order of magnitude as is observed in conventional cracking plants.

Als "Sand" wird ein teilchenförmiges, nicht poröses, hitzebeständiges, anorganisches Material bezeichnet, das keine nachteilige Wirkung auf das erfindungsgemäße Verfahren ausübt, wie beispielsweise Aluminiumoxid, Siliciumoxid, Silicium-Aluminiumoxid und hitzebeständige Oxide. Vorzugsweise liegt die Teilchengröße des Sandes im Bereich von 0,01 bis 1 mm, insbesondere im Bereich von 0,1 bis 0,5 mm."Sand" is a particulate, non-porous, Refers to heat-resistant, inorganic material that has no adverse effect on the method according to the invention such as alumina, silica, silica-alumina and refractory oxides. The particle size of the sand is preferably in the range from 0.01 to 1 mm, in particular in the range from 0.1 to 0.5 mm.

Bei einer bevorzugten Form der Erfindung wird der gasförmige Effluent des Reaktors durch eine Umfangs-In a preferred form of the invention, the gaseous effluent of the reactor is through a peripheral

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Öffnung bzw. solche Öffnungen (beispielsweise ein"Schlitzband) in der Reaktorwand entfernt, die in diesem Bereich vorzugsweise in radialer Richtung erweitert ist und der Sand wird in einem Auffang(trichter) am unteren Ende des Reaktors gesammelt, von wo aus er kontinuierlich oder intermittierend abgezogen wird. Nach Wunsch kann der Sand im Auffang mit einem inerten Medium leicht fluidisiert werden, um eine dichte Zusammenlagerung des Sandes zu verhindern und schließlich irgendwelchen mitgenommenen gasförmigen Effluenten abzutrennen.Opening or such openings (for example a "slit band) removed in the reactor wall, which is preferably expanded in this area in the radial direction and the Sand is collected in a collection (funnel) at the bottom of the Collected reactor, from where it is withdrawn continuously or intermittently. If desired, the sand in Catch with an inert medium to be slightly fluidized to prevent a dense agglomeration of the sand and finally to separate any entrained gaseous effluents.

Bei der bevorzugten Form der Erfindung wird das .in irgendeinem gegebenen Falle erzielte Crackprodukt bzw. die erreichte Grackverteilung von der speziellen Auswahl der Verfahrensbedingungen abhängen. Von diesen sind als wichtig bzw. wesentlich das mittlere Verhältnis von Prozeßstrom zu Sand, der Grad der Vorerhitzung des Prozeßstroms, das Verhältnis von Kohlenwasserstoff zu Verdünnungsmittel - wenn ein solches angewandt wird - im Prozeßstrom, die Aufenthaltszeit (die von der Prozeßstromgeschwindigkeit und den Reaktorabmessungen abhängt) und die Art des Kohlenwasserstoffmaterials zu nennen.In the preferred form of the invention, the crack product or gray distribution achieved in any given case will depend on the particular choice of process conditions. Of these, as important or substantially the mean ratio of the process stream to sand, the degree of preheating of the process stream, the ratio of hydrocarbon to diluent - if such is employed - in the process stream, the A u fenthaltszeit (of the process stream velocity and Reactor dimensions) and the type of hydrocarbon material.

Wegen der hohen Gasgeschwindigkeiten, die beim erfindungsgemäßen Verfahren (anders als im Falle von Fließ-Because of the high gas velocities that occur in the process according to the invention (unlike in the case of flow

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bettprozeßen) erreichbar sind, können kurze Kontaktzeiten im Reaktor erzielt werden mit nichtsdestoweniger tiefgreifender Crackung des Einsatzes bzw. eingespeisten Materials. Vorzugsweise liegt die Gasaufenthaltszeit im Bereich von 0,01 bis 1 Sekunde- und insbesondere im Bereich von 0,05 bis 0,2 Sekunden.bed processes) can be achieved, short contact times in the reactor can nonetheless be achieved in-depth cracking of the input or fed-in material. The gas residence time is preferably im Range from 0.01 to 1 second and especially in the range from 0.05 to 0.2 seconds.

Bei der bevorzugten Durchführungsart des erfindungsgemäßen Verfahrens wird Sand am oder nahe dem oberen Ende des Reaktors zugeführt. Dann wird das Beschickungsmaterial vorzugsweise in Gasform eingeblasen und von seinem Eintrittspunkt in den Reaktor hinein abwärts beschleunigt, wobei der Sand von ihm mitgenommen wird. Im Gegensatz zu den Bedingungen in einem Fließbett werden in dem für das erfindungsgemäße Verfahren verwendeten Reaktor im wesentlichen eine Art von "Kolbenströmungsbedingungen"("pfropfenweise Durchströmung") sowohl für den Feststoff als auch die Gasphase getrennt erreicht, obgleich sich das Gas natürlich relativ zum Feststoff bewegt. Typsiche Gasgeschwindigkeiten werden in der Gegend von 60 m/s liegen. Die Fallgeschwindigkeit des Sandes wird zu Anfang wesentlich geringer sein als die Gasgeschwindigkeit, jedoch wird sie am Ende der Gasgeschwindigkeit nahekommen und möglicherweise über diese hinausgehen.In the preferred embodiment of the method of the invention, sand is at or near the top fed to the reactor. Then the feed material is injected, preferably in gaseous form, and from its entry point accelerated downwards into the reactor, taking the sand with it. In contrast to the conditions in a fluidized bed in the reactor used for the process according to the invention are essentially one Type of "piston flow conditions" ("plug-by-plug flow") achieved separately for both the solid and the gas phase, although the gas is natural moved relative to the solid. Typical gas velocities will be in the region of 60 m / s. The speed of fall of the sand will initially be much slower than the gas velocity, but it will approach and possibly exceed the gas velocity at the end of it.

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Die praktische Durchführung von Crackprozessen sieht eine Abschreckung der Reaktionsprodukte unmittelbar nach dem Austritt aus der Reaktionsstufe des Verfahrens "vor. Ein hoher Grad der'Abtrennung von Sand und Gasstrom ist dabei erwünscht, so daß nur wenig oder kein heißer Sand in die Abschreckzone gelangt,-Beim erfindungsgemäßen Verfahren, bei dem Sand und Gas im Gleichstrom bewegt werden, ist eine leichte und ausgezeichnete Trennung von Sand und Gas im Gegensatz zu Verfahren unter Anwendung eines Fließbettes möglich. Der praktische Ausschluß von Sand von der Abschreckstufe ist ein weiterer Vorteil, den dieses Verfahren im Vergleich zu Crackprozeßen hat, bei denen Dampf als Wärmeübertragungsmittel dient, da der Dampf bei derartigen Verfahren generell zusammen mit den Reaktionsprodukten in die Abschreckstufe gelangt. Es wurde gefunden, daß die herkömmlichen Abschreckverfahren für das erfindungsgemäße Verfahren geeignet sind. Zusätzlich wurde jedoch festgestellt, daß die Verwendung eines Abschreckkessels mit Fluidisierung besonders nützlich zur Abschreckung der Produkte dieses Verfahrens ist. Das Bett dieses Abschreckkessels wird zweckmäßigerweise aus Sandteilchen des gleichen Typs wie im Crackzustand gebildet.The practical implementation of cracking processes sees a deterrence of the reaction products immediately after exiting the reaction stage of the process A high degree of separation of sand and gas flow is desirable, so that little or no hot sand gets into the quenching zone, -Beim according to the invention The process of moving sand and gas in cocurrent is an easy and excellent one Separation of sand and gas is possible in contrast to processes using a fluidized bed. The practical exclusion of sand from the quenching stage is another advantage this process has over cracking processes in which steam is used as a heat transfer medium, since the steam is generally combined in such processes enters the quenching stage with the reaction products. It has been found that the conventional quenching methods are suitable for the method according to the invention. In addition, however, it was found that the Use of a fluidized quench kettle is particularly useful in quenching the products of this process is. The bed of this quench kettle is suitably made of sand particles of the same type as in Cracked state formed.

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* - Die in der Crackstufe verwendeten Sandteilchen werden zweckmäßigerweise für die Wiederverwendung in die Crackvorrichtung beispielsweise mit einem wpneu- matischen Lift" zurückgeführt, in dem der Sand wieder auf die gewünschte Temperatur für die Pyrolyse erhitzt ^wird und kohleartige Abscheidungen auf den Sandteilchen vor dem Wiedereintritt des Sandes in die Crackvorrichtung verbrannt bzw. abgebrannt werden.* - The sand used in the cracking step are suitably recycled for reuse in the cracker, for example, with a w pneumatic lift "in which the sand re-heated to the desired temperature for the pyrolysis ^ is and carbonaceous deposits on the sand in front of the Re-entry of the sand into the cracking device can be burned or burned off.

Nachfolgend wird eine Ausführungsart des erfindungsgemäßen Verfahrens unter Bezugnahme, auf die angefügte Zeichnung beschrieben, die einen Reaktor mit Zubehör für die Durchführung des erfindungsgemäßen« Verfahrens im Schema darstellt.An embodiment of the method according to the invention is described below with reference to the appended Description of the drawing showing a reactor with accessories for carrying out the process according to the invention represents in the scheme.

Der in der Zeichnung dargestellte Reaktor 1 hat Kohlenwasserstoff-BescMckungsmaterialeinlässe 2 und Einlasse 3 für die Zufuhr von Sand. Der untere Abschnitt des Reaktors 1 ist in radialer Richtung erweitert bzw. vergrößert und seine Wand ist im erweiterten Bereich mit einem (nicht gezeigten) Schlitzband versehen. Leitungen sind mit dem mit Schlitzen versehenen Teil der Reaktorwand in Verbindung und dienen als Gasauslässe. Der untere erweiterte Bereich 5 des Reaktors dient als Sammeltrichter für Sand. Dieser Sammeltrichter oder Auffang 5 kann mitThe reactor 1 shown in the drawing has hydrocarbon filling material inlets 2 and Inlets 3 for the supply of sand. The lower section of the reactor 1 is widened or expanded in the radial direction. enlarged and its wall is provided with a (not shown) slit band in the enlarged area. cables are in communication with the slotted part of the reactor wall and serve as gas outlets. The lower Extended area 5 of the reactor serves as a collecting funnel for sand. This collecting funnel or collecting 5 can with

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(nicht gezeigten) Gaseinlaßrohren für eine sanfte Fluidisierung des Auffangtrichterinhalts versehen sein.Gas inlet tubes (not shown) may be provided for smooth fluidization of the contents of the collecting funnel.

Leitungen 6 verbinden den Auffangtrichter 5 mit Brennkammern 7» die mit Einlassen 8 für die Zufuhr von Luft vermittels Pumpen 9 sowie mit Einlassen 10 für Brenngas versehen sind.Lines 6 connecting the A u ffangtrichter 5 with combustion chambers 7 'which are provided with inlets 8 for the supply of air by means of pumps 9 and 10 with inlets for fuel gas.

Liftrohre "bzw. Rohrleitungen 11 für eine Aufwärtsförderung sind zum Transport von Sand von den Kammern 7 zu Absetzkammern 12 vorgesehen, von denen aus der Sand längs der Einlaßrohre 3 zum Reaktor 1 geliefert werden kann. ■ -Lift pipes "or pipes 11 for upward conveyance are provided for the transport of sand from the chambers 7 to settling chambers 12, from which the sand can be supplied to the reactor 1 along the inlet pipes 3. ■ -

Gasauslässe k führen zu Fließbett-Abschreckkesseln Ein "Bankett" bzw. eine Packung 14 von Kesselrohren mit Dampf-AufwärtsfÖrderung bzw. -Bildung ist im Abschreckkessel vorgesehen, um das fluidisierte Medium bei tieferen Temperaturen als die Einlaßgase zu halten und dabei die "Abschreckwärme11 auszunutzen. Über Leitungen 15 können die Verbrennungsgase von den Brennkammern 7 zu den Abschreckkesseln geleitet werden. Die Abschreckkessel 13 sind mit Zyklonensystemen 16 verbunden, von denen die Produktgase über Gasauslässe 17 entfernt werden.Gas outlets k lead to fluidized bed Abschreckkesseln A "banquet" or a packing 14 of boiler tubes with steam-A u fwärtsfÖrderung or formation is provided in the Abschreckkessel, in order to keep the fluidized medium at a lower temperature than the inlet gases and thereby the "Abschreckwärme 11. The combustion gases can be conducted from the combustion chambers 7 to the quenching boilers via lines 15. The quenching boilers 13 are connected to cyclone systems 16, from which the product gases are removed via gas outlets 17.

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Beim Betrieb wird ein auf eine geeignete erhöhte Temperatur von beispielsweise etwa 70O0C vorgewärmtes Kohlenwasserstoffmaterial zusammen mit Dampf in den Reaktor 1 eingespeist. Heißer Sand von beispielsweise etwa 10000C wird längs der Einlasse 3 in den Reaktor geschickt und mit der Kohlenwasserstoff-Beschickung mitgenommen. Gecrackte Gase treten aus dem Reaktor längs der Leitungen 4 aus und werden in Abschreckkesseln 13 durch Kontakt mit Sand abgeschreckt, der durch die zutretenden Gase fluidisiert wird. Der Sand wird durch Wärmeaustausch mit Wasser in der Packung 14 von Kesselrohren mit Dampf-Auftrieb gekühlt. Die gecrackten Gase gelangen vom Zyklonensystem 16, wo Sandteilchen entfernt und zu den Abschreckkesseln zurückgeführt werden. Die gecrackten Gase treten aus dem Zyklonensystem über Auslässe 17 aus.During operation, a hydrocarbon material preheated to a suitable elevated temperature of, for example, about 70O 0 C is fed into the reactor 1 together with steam. Hot sand of, for example, about 1000 ° C. is sent into the reactor along the inlets 3 and taken along with the hydrocarbon feed. Cracked gases exit the reactor along lines 4 and are quenched in quenching kettles 13 by contact with sand which is fluidized by the incoming gases. The sand is cooled by heat exchange with water in the packing 14 of boiler tubes with steam buoyancy. The cracked gases pass from the cyclone system 16 where sand particles are removed and returned to the quench kettles. The cracked gases exit the cyclone system via outlets 17.

Die besondere Geometrie des Reaktors 1 mit dem erweiterten unteren Teil gewährleistet eine ausgezeichnete Sandabtrennung von den gecrackten Gasen. Der Sand fällt weiter herunter und wird im Auffangteil 5 gesammelt und er kann zur Vermeidung einer "Kompaktierung" bzw. dichten Zusammenlagerung leicht fluidisiert werden. Er wird dann längs der Leitungen 6 zu den Brennkammern 7 geschickt, wo er wieder erhitzt und irgendwelches anhaftendes Kohlematerial in einem Strom von geeigneten VerbrennungsgasenThe particular geometry of the R e actuator 1 with the extended lower part ensures excellent sand separation of the cracked gases. The sand continues to fall and is collected in the collecting part 5 and it can easily be fluidized to avoid "compaction" or dense aggregation. It is then sent along the lines 6 to the combustion chambers 7, where it is reheated and any adhering carbon material in a stream of suitable combustion gases

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wie beispielsweise von in Luftüberschuß verbranntem Methan abgebrannt wird.such as is burned off by methane burned in excess air.

Der Sand wird von den Brennkammern 7 durch pneumatische Aufwärtsförderung längs der Leitungen 11 zu den Absetzkammern 12 transportiert, wo der Sand von den Verbrennungsgasen abgesondert wird, bevor er wiederum längs der Einlaßleitungen 3 zum Reaktor 1 geliefert wird.The sand is from the combustion chambers 7 by pneumatic Upward conveyance along lines 11 to settling chambers 12 where the sand is separated from the combustion gases before being returned along the inlet lines 3 is delivered to reactor 1.

Verfahren und Vorrichtung gemäß der Erfindung können zum Cracken einer beträchtlichen Vielfalt von Ausgangsmaterialien bzw. Beschickungen angewandt werden, die von relativ leichten bis' ζια schwereren Materialien reicht wie beispielsweise Äthan, Propan, leichte Naphtha-Sorten bzw. -Produkte, Gesamtskala-Naphtha-Sorten bzw. -Produkte, Gasöle und Rohöle. Durch Variation der Reaktionsbedingungen wie beispielsweise Reaktionstemperatur oder Aufenthaltszeiten wurde gefunden, daß es für irgendeine gegebene Beschickung möglich ist, das Produktspektrum innerhalb weiter Grenzen zu variieren. Das Verfahren ermöglicht somit eine beträchtliche Flexibilität: hinsichtlich der Wahl der Beschickung und der Auswahl der Betriebsbedingungen.The method and apparatus according to the invention can be used to crack a considerable variety of starting materials or loads are used, which ranges from relatively light to 'ζια heavier materials such as for example ethane, propane, light naphtha grades or products, full-scale naphtha grades or products, gas oils and crude oils. By varying the reaction conditions such as reaction temperature or residence times, it was found that for any given feed it is possible to vary the product range within wide limits. The method thus enables considerable flexibility: in terms of the choice of loading and the choice of operating conditions.

Es wurde auch festgestellt, daß die Abtrennung von Sand von den Reaktionsprodukten durch Verwendung einesIt has also been found that the separation of sand from the reaction products by using a

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rohrförmigen Reaktors mit radial erweitertem unteren Teil sehr wirksam ist. Gleichzeitig ist der Verlust an gecrackten Gasprodukten durch Mitnahme und Entfernung -mit der Masse des Sandes entsprechend gering.tubular reactor with radially enlarged lower part is very effective. At the same time, the loss of cracked Gas products by entrainment and removal -with corresponding to the mass of the sand.

Der unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschriebene Reaktor wurde zum Cracken eines unmittelbar abdestillierten Naphthamaterials bzw. "straight-run naphtha"-Beschickungsmateriali mit der in Tabelle I angegebenen Zusammensetzung-verwendet. Eine Mischung von Naphtha und Dampf mit einem Gewichtsverhältnis von 0,5 Teilen Dampf zu 1 Teil Naphtha wurde auf etwa 700°C vorgewärmt und als Beschickung in den Reaktor eingespeist. Auf HOO0C vorgewärmte Sandteilchen wurden gleichzeitig mit einem Gewichtsverhältnis von 25 Teilen Sand zu einem Teil Naphtha eingespeist. Die Gasgeschwindigkeit im oberen Ende des-Reaktors lag in der Gegend von 40 m/s und diese Geschwindigkeit.nahm auf etwa 80 m/s am unteren Ende des Reaktors zu. Die Aufenthaltsdauer im Reaktor lag bei etwa 0,07 s und der Prozeßstrom verließ den Reaktor mit einer Temperatur von etwa 8600C.The reactor described with reference to the drawing was used to crack an immediately distilled naphtha material or "straight-run naphtha" feed material having the composition shown in Table I. A mixture of naphtha and steam at a weight ratio of 0.5 part steam to 1 part naphtha was preheated to about 700 ° C and fed to the reactor as a feed. To HOO 0 C preheated sand particles were fed simultaneously with a weight ratio of 25 parts sand to one part naphtha. The gas velocity in the top of the reactor was in the region of 40 m / s and this velocity increased to about 80 m / s at the bottom of the reactor. The residence time in the reactor was about 0.07 s and the process stream left the reactor at a temperature of about 860 ° C.

Die Tabelle II zeigt die Zusammensetzung der abgehenden gecrackten Gase, ausgedrückt in Gewichtsprozent des in die verschiedenen Produkte umgewandelten Naphthamaterials. Auf diese Weise wurden 31,1 % des Naphthamaterials in Äthylen umgewandelt.Table II shows the composition of the cracked gases exiting, expressed as a percentage by weight of the naphtha material converted into the various products. In this way 31.1 % of the naphtha material was converted to ethylene.

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Tabelle ITable I.

Gew. Weight %%

ParaffineParaffins

■, 81,1■, 81.1

(Verhältnis von n- zu iso-Paraffin(Ratio of n- to iso-paraffin

= 1,3:1)= 1.3: 1)

Cycloparaffine 12,6Cycloparaffins 12.6

Aromaten 6,3Aromatics 6.3

Tabelle IITable II Gew.%Weight% 0,6 .0.6. 3,23.2 Wasserstoffhydrogen H2 H 2 12,512.5 ÄthanEthane " C2H6" C 2 H 6 31,131.1 Methanmethane CH4 CH 4 0,220.22 ÄthylenEthylene C2H4 C 2 H 4 0,120.12 Acetylenacetylene C2H2 C 2 H 2 13,213.2 Propanpropane C3H8 C 3 H 8 2,572.57 PropylenPropylene C3H6 C 3 H 6 10,0010.00 PropadienPropadien C3H4 C 3 H 4 C4-ProdukteC 4 products

(Anmerkung: Als "Naphtha" werden hier allgemein leichte bis schwere Erdölkohlenwasserstoffe bzw. -mischungen bezeichnet)(Note: "Naphtha" here generally refers to light to heavy petroleum hydrocarbons or mixtures)

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Claims (15)

— Io —- Io - PatentansprücheClaims y Verfahren zur Umsetzung von Kohlenwasserstofföle terialien, dadurch gekennzeichnet, daß man einen eine oder mehrere reagierende Substanz(en) aufweisenden Prozeßgasstrom und vorgewärmten Sand im Gleichstrom in einem im wesentlichen vertikalen Reaktor abwärts schickt und den gasförmigen Reaktor-Effluenten vom Sand durch Abziehen über auswärts-seitlich von der (Flug)· Bahn des Sandes abgesetzte Auslässe absondert und ggf. abschreckt.y Process for converting hydrocarbon oils materials, characterized in that one or more reactive substance (s) having process gas stream and preheated sand in cocurrent in a substantially vertical reactor sends downwards and the gaseous reactor effluent from the sand by pulling it over outwards-to the side of the (flight) · The path of the sand separates outlets and, if necessary, scares off. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umsetzung eine thermische Crackreaktion ist.2. The method according to claim 1, characterized in that the reaction is a thermal cracking reaction. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kohlenwasserstoffmaterial Rohöl, Gasöl oder eine Naphtha-Fraktion ist.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the hydrocarbon material is crude oil, gas oil or a fraction of naphtha. h. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sand eine oder mehrere der Substanzen Aluminiumoxid, Siliciumoxid, Silicium-Aluminiumoxid und feuerfeste Oxide umfaßt. H. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the sand comprises one or more of the substances aluminum oxide, silicon oxide, silicon-aluminum oxide and refractory oxides. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,5. The method according to claim 4, characterized in that 409840/0826409840/0826 daß der Sand eine Teilchengröße im Bereich von 0,01 bis 1 mm, vorzugsweise im Bereich von 0,1 Ms 0,5 nun hat.that the sand has a particle size in the range from 0.01 to 1 mm, preferably in the range from 0.1 Ms 0.5 now. 6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Prozeßgasstrom ein Verdünnungsmittel für den reagierenden Kohlenwasserstoff und vorzugsweise Dampf enthält.6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the process gas stream is a diluent for the reacting hydrocarbon and preferably contains steam. 7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktor-Einlaßtemperatur der reagierenden Substanz in der Gegend von 600 bis 800 C und die Auslaßtemperatur des gasförmigen Reaktor-Effluenten in der Gegend von 800 bis 95O0C liegen.7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the reactor inlet temperature of the reacting substance in the region of 600 to 800 C and the outlet temperature of the gaseous reactor effluent in the region of 800 to 95O 0 C. 8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufenthaltsdauer des Gases im Reaktor im Bereich von 0,01 bis 1 s und vorzugsweise im Bereich von 0,05 bis 0,2 s liegt.8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the residence time of the gas in the reactor is in the range from 0.01 to 1 s and preferably in the range from 0.05 to 0.2 s. 9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der gasförmige Reaktor-Effluent nach seinem Austritt aus dem Reaktor in einem Fließbett-Abschreckkessel abgeschreckt wird.9. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the gaseous reactor effluent is quenched in a fluidized bed quench kettle after exiting the reactor. 10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,10. The method according to claim 9, characterized in that 409840/0826409840/0826 - IS -- IS - daß das Fließbett des Abschreckke'ssels Sandteilchen des gleichen Typs, wie im Reaktor verwendet, umfaßt.that the fluidized bed of the deterrent is sand particles of the of the same type as used in the reactor. 11. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die im Reaktor verwendeten Sandteilchen wiedergewonnen und für eine erneute Verwendung Qach Entfernung von kohlenstoffartigen Ablagerungen auf den Teilchen durch Abbrennen rückgeführt werden.11. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the sand particles used in the reactor are recovered and used again Qach removal of carbonaceous deposits the particles are recycled by burning them off. 12. Vorrichtung zur Umsetzung von Kohlenwasserstoffmaterial, gekennzeichnet durch einen im wesentlichen vertikalen Reaktorbehälter (1), einen Einlaß (2 bzw* 2 und 3) für die umzusetzenden Materialien am oberen Ende des Behälters, einen oder mehrere Auslässe (4) für gasförmigen Effluenten im unteren Bereich des Behälters, der bzw. die seitlich von dem allgemein vertikal abwärts gerichteten Strömungsweg der gasförmigen Reaktionspartner und Produkte abgesetzt ist bzw. sind und Mittel (5) zum Aufsammeln fester Teilchen im Reaktor unterhalb dieser Auslässe12. Device for converting hydrocarbon material, characterized by an essentially vertical reactor vessel (1), an inlet (2 or * 2 and 3) for the materials to be converted at the upper end of the container, one or more outlets (4) for gaseous Effluents in the lower part of the container, the to the side of the generally vertically downward flow path of the gaseous reactants and products is or are deposited and means (5) for collecting solid particles in the reactor below these outlets 13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaß (4) in einem radial erweiterten unteren Bereich des Reaktors angeordnet ist.13. The device according to claim 12, characterized in that that the outlet (4) is arranged in a radially widened lower region of the reactor. 409840/0826409840/0826 14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaß (4) durch eine Umfangsöffnung in der Reaktorwand gebildet wird.14. Apparatus according to claim 12 or 13, characterized in that the outlet (4) through a circumferential opening is formed in the reactor wall. 15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaß (4) ein Schlitzband umfaßt.15. Device according to one of claims 12 to 14, characterized in that the outlet (4) is a slotted belt includes. 409840/0326409840/0326 LeerseiteBlank page
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