DE2604392A1 - Verfahren zum kracken von rohoel - Google Patents

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PATENTANWÄLTE

DipL-lng. P. WlRTH · Dr. V. SCHMiED-KOWARZlK

Dlpl.-lng. G. DANNENBERG · Dr. P. WEINHOLD · Dr. D. GUDEL

281134 6 FRANKFUHTAM MAIN

TELEFON C0611)

287014 On. ESCHENHEIMER STRASSE 39

SK/SK C-96G9-G

Union Carbicie Corporation

270 Park Avenue

Nein York, N.Y. 10017 / USA

Verfahren zum Kracken von Rohöl

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Verbesserung eier derzeit für the thermische Krackung von Kohlenwasserstoffen mit heißen Gasen verwendeten Verfahrens, insbesondere auf ein besonders auf die Krackung von Rohölen angepaßtes l/erfahren.

Die thermische Krackung von Kohlenwasserstoffbeschickungen war seit vielen Dahren eine Hauptquelle, die chemische Industrie mit den wesentlichsten Chemikalien, wie Äthylen und Propylen, zu versorgen, wobei Äthylen hauptsächlich bei der Herstellung von niedrich und hoch dichtem Polyäthylen, Äthylenoxid und Vinylchlorid und Propylen zur Herstellung von Isopropylalkohol, Acrylnitril, Polypropylen und Propylenoxid verwendet wird.

Erdgas oder verschiedene Komponenten desselben sowie Naphtha sind zur Zeit die Hauptbeschickungen, aus welchen Äthylen, Propylen und Acetylen durch thermische Krackung hergeleitet

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ORIGINAL INSPECTED

werden; die Knappheit dieser Beschickungen zu vernünftigen Kosten legt es jedoch nahe, daß sich die Industrie allmählich schwereren Materialien oder Rohölen an deren Stelle zuwenden muß.

Ein l/erfahren der thermischen Krackung erfolgt unter Einführung einer flüssigen Beschickung in atomisierter Form in einen Reaktor zusammen mit übererhitztem Wasserdampf und/oder einem anderen heißen Gas, das die für die endotherme Krackreaktion notwendige Wärme liefert. Die Einführung von Beschickung und heißem Gas erfolgt in solcher Weise, daß die Komponenten gründlich gemischt werden und die hohe Temperatur einheitlich und schnell innerhalb der gesamten, eintretenden Beschickung eingestellt wird.

Bekannte Verfahren zur Durchführung dieses allgemeinen Verfahrens waren für Erdgas- und Naphthabeschickungen befriedigend, sie lassen jedoch auf dem Gebiet der Rohöikrackung viel zu wünschen übrig, weil die Ausbeuten gering waren und die Koksablagerung ernste Schwierigkeiten im Betrieb verursachte.

Aufgrund der unwirtschaftlichen Ergebnisse, die man bei Anwendung der bekannten Verfahren auf die Rohölkrackung erzielte, werden ständige Anstrengungen zu einer Verbesserung dieser Verfahrenzwecks Verarbeitung von Rohölbeschickungen unternommen; dieses Ziel war jedoch bisher noch in weiter Ferne.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist daher die Schaffung eines Verfahrens zur Rohölkrackung mit höheren Ausbeuten, insbesondere an

Äthylen, Propylen und Acetylen als sie bisher erzielbar waren, wobei das Verfahren auch noch verbesserte Arbeitseigenschaften

mit eich bringt.

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Das erfindungsg8mäße Verfahren zum Kracken von Rohöl zur Bildung von niedrigen Olefinen, das in einem System aus einer Mischzone und einer adiabatischen Reaktionszone, die beide ein stromaufwärts und stromabwärts liegendes Ende aufweisen, mobei das stromabwärts liegende Ende der Mischzone unmittelbar an das stromaufwärts liegende Ende der Reaktionszone anstößt und beide Zonen zueinand^v in offener Beziehung stehen und eine gemeinsame geometrische, vom stromaufwärts liegenden Ende der. Mischzone durch das stromabwärts liegende Ende der Reaktionszone laufende Achee haben, sowie aus einer Abschreckzone durchgeführt wird, ist dadurch gekennzeichnet, daß man

(a) in die Mischzone in einer etwa senkrecht zur Achse liegenden Richtung eine Mischung aus Verbrennungsgasen, gebildet aus der praktisch vollständigen Verbrennung eines Brenngases und Sauerstoff in Mischung mit Wasserdampf, bei einer Einlaßtemperatur von etwa 1000-240O⁰C. einführt;

(b) in die Mischzone in stromabwärts liegenden axialer Richtung Rohöl in einem Verhältnis von etwa 0,5-1 Gew.-Teil Rohöl pro Gew.-Teil Gase,in solcher Weise einführt, daß praktisch alles Rohöl in die Gase in der Mischzone verdampft;

(c) den Ausfluß aus der Mischzone in die Reaktionszone einführt,

wobei die Auslaßtemperatur der Reaktionszone zwischen etwa 600-1100 C, der Druck der Reaktionszone zwischen etwa 0,21-2,1 atü und die Verweilzeit von Rohöl und dessen Produkten in der Mischzone und Reaktionszone zusammen etwa 6-60 Millisekunden beträgt;

(d) den Ausfluß aus der Reaktionszone in die Abschreckzone leitet, die eine ausreichend niedrige Temperatur zum praktisch sofortigen Abbruch der Reaktion hat; und

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- 4 (ε) den Ausfluß aus der Abschreckzone gewinnt.

In einem bevorzugten Verfahren uierden anstelle der Stufe (a) die folgenden Stufen verwendet:

(A) Einführung unter Bedingungen hoher Turbulenz in eine Brennerzone von

(i) Sauerstoff bei einem Einlaödruck von etwa 1,05-10,5 atü an mindestens einem Eintrittspunkt

(ii) Wasserstoff und 0 bis etuia 90 Gem.-Teilen eines anderen Brenngases pro Gew.-Teil Wasserstoff bei einem Gssamteinlaß druck von etwa 1,05-10,5 atü an mindestens einem anderen, getrennten Eintrittspunkt und

(iii) Wasserdampf bei einem Einlaß-druck von etwa 1,05-10,5 atü an mindestens einem der in (i) und (ii) genannten Eintrittspunkte,

wobei das Verhältnis von Sauerstoff zu Wasserdampf etu/a 0,1-50 Gem.-Teile Sauerstoff pro Geu/.-Teil Wasserdampf beträgt und Druck, r iieögeschwindigkeit, Temperatur und Turbulenz auf ausreichenden Werten gehalten u/erden, um eine praktisch homogene Gasmischung und eine praktisch vollständige Verbrennung derselben zu bewirken; und wobei die Brennerzonenausgangstemperatur zwischen etwa 1200-2600 C. und der Brennerzonendruck zwischen etwa 1,05-10,5 atü liegen;

und Entzündung der Gasmischung, um zusammen mit dem Wasserdampf eine Mischung von Verbrennungsgasen zu bilden;

(B) Einführung der Gase aus der Brennerzone in die Mischzone in etu/a senkrechter Richtung zur Achse durch mindestens einen Abschnitt mit verengtem Hals, wobei die Verengung einen solchen

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-P-

Querschnitt in Bezug auf die Brennerzone hat, daß die Gase bei ihrem Durchgang durch diese beschleunigt werden,

ujobei die Mischzone in solcher Weise konstruiert ist, daß die Gase sich bei Eintritt in die Mischzone ausdehnen.

Die beiliegende Zeichnung ist eine schematische Darstellung eine-. in Zonen geteilten Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Die Art der Uorrichtung, viele der Techniken und die hier verwendete Terminologie sind bereits beschrieben worden. Eine repräsentative Veröffentlichung ist die LiS PS 2 934 410, die hiermit in die vorliegende Anmeldung mitaufr^nomnisn wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich besonders zum Kracken von Rohölen oder de-asphaltierten Rohölen mit etwa 0-3 Gew.-% Schwefel, bezogen auf das Gewicht des Rohöles. In der Beschickung sind vorzugsweise mindestens etwa 0,3 Gew.-% Schwefel anwesend, da der Schwefel, wie gefunden wurde, die Bildung von ungesättigten Verbindungen begünstigt. Der Schwefel kann im Rohöl, so wie es aus natürlichen Quellen erhalten wird, anwesend sein oder in dieses ganz oder teilweise zur Erzielung der gewünschten Prozentsätze eingeführt werden. Die verwendbaren, schwefelhaltigen Rohäle sind z.B. aus Arabien und dem Iran erhältlich.

Ein Beispiel eines Rohöles, dem Schwefel zugesetzt werden kann, ist aus Pennsylvanien erhältlich.

Ein bevorzugten, schwefelhaltiges Rohöl ist arabisches Leichtrohöl. Die Zusammensetzung eines typischen arabischen Rohöles ist wie folgt:

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— O —

Gewicht, °API 34 (API = American Petroleum Institute)

Schwefel: 1,3 Ge\u.-%

SUS Uiskosität bei 38°C: 45 (SUS = Saybolt Universal Seconds)

Gießpunkt: -20,5°C.

C^ und leichtere Materialien: 2,3 %

Selbstverständlich kann das erfindungsgemäße l/erfahrers auf nicht schwefelhaltige Rohöle angewendet werden, wobei jedoch nicht die optimalen Ergebnisse erzielt werden. Bezüglich der Theorie der Verwendung von schwefelhaltigen Rohölen kann gesagt werden, daß die Verbrennungsgase bei den Verfahrenstemperaturen niedrig molekulare Schwefelverbindungen, wie Schwefelu/assers-coff, bilden, die höhere Ausbeuten an Äthylen und anderen ungesättigten Verbindungen im kühleren Teil des adiabatlschen. im folgenden beschriebenen Reaktors aufgrund einer höheren, freien Radikalkonzentration bilden.

Db das Rohöl nun Schwefel enthält oder nicht, das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich zur Verarbeitung-'solcher hoch siedender Fraktionen, die bei 500 C. bei normalen Drucken nicht verdampft werden können.

Bezüglich der Vorrichtung sind die wesentliche Bestandteile des hier beschriebenen System ein adiabatischer Reaktor und eine Abschreckzone, die an integraler Teil des Reaktors oder von diesem unabhängig sein kann. In der bevorzugten Ausführungsform spielen ein Brenner und Abschnitte mit verengtem Hals eine besondere Rolle, wobei Eingangsdüsen oder andere Einlaßmittel sowie verschiedene Zubehörteile das Bild abrunden.

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Der Brenner kann von der in der US PS 3 074 469 beschriebenen Art sein. Er kann aus verschiedenen Metallen und Metallegierungen hergestellt sein, luobei rostfreier Stahl, z.B. AISI (American Iron and Steel Institute) Type 321, bevorzugt wird. Andere repräsentative Materialien, aus denen der Reaktor bestehon kann, sind rostfreier Stahl, AISI Type 310, und Kupfer. Es können auch Keramikbrenner verwendet werden.

Die bevorzugten Brenner haben Mischvorrichtungen und können unter solchen Bedingungen betrieben werden, die ein sofortiges und vollständiges Mischen von Brenngas, Sauerstoff und Wasserdampf sicherstellen.

Es gibt verschiedene Mittel zum Kühlen des Brenners, wie z.B. das Hindurchführen von Wasserdampf oder Wasser durch einen Mantel.

Der Brenner ist so konstruiert, daß die Verbrennungsgase innerhalb des Brenners in hoch turbulenten Zustand vorliegen können. Die Struktur des inneren Teiles, die Geschwindigkeit und Fließrichtung der den Brenner betretenden Gase, Temperatur und Druck vereinigen sich zur Schaffung einer praktisch vollständigen Verbrennung und um zu vermeiden, daß in der Reaktionszone nicht verbrannte Gase vorliegen, die die Wirksamkeit des Verfahrens beeinträchtigen können.

Bei einem typischen Brenner wird Sauerstoff durch eine Sauerstoffeinlaßleitung entlang der Achse der Brennerzone eingeführt. Die Achse ist selbstverständlich keine physikalische Struktur sondern ein geometrischer Ort. Die Brennerzone ist gewöhnlich ein modifiziertes zylindrisches Rohr, dessen Dimensionen nicht entscheidend

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sind, obgleich umso mehr Gase gehandhabt werden können, je größer das Rohr oder die Kammer ist. Verschiedene Eigenschaften der Brennerzone u/urden oben beschrieben. Es kann mehrere Sauerstoffeinlässe, vorzugsweise parallel zur Achse der Zone geben, sie können jedoch in verschiedenen Winkeln zur Achse oder senkrecht liegen und sich in verschiedenen Abständen über die Zone erstrekken. Der Sauerstoff, sowie Brenngas und Wasserdampf, werden jedoch vorzugsweise am/oder in der Nähe des stromaufwärts liegenden Endes der Brennerzone eingeführt. Der gesamte Sauerstoffeinlaßdruck beträgt etwa 1,05-10,5 atü, vorzugsweise etwa 1,4-2,8 atü.

Das Brenngas betritt die Brennerzone vorzugsweise praktisch senkrecht zum Sauerstofffluß in die Zone; neben der Forderung, daß Sauerstoff und Brenngas an getrennten Punkten eingeführt werden, kann jedoch das Brenngas an einem oder mehreren Punkten parallel, senkrecht oder in verschiedenen Winkeln zur Achse der Zone und in Abständen entlang derselben in die Brennerzone eingeführt werden.

Das Brenngas besteht aus Wasserstoff und 0-90 Gew.-Teilen eines anderen Brenngases pro Gew.-Teil Wasserstoff. Andere Brenngase sind vorzugsweise Methan oder Propan, sie können jedoch jeder gasförmige oder flüssige Brennstof sein.

Es wird bevorzugt, Wasserstoff entweder allein oder in einem Verhältnis von etwa 1-50 Gew.-Teilen eines anderen Brenngases pro Gew.-Teil Wasserstoff zu verwenden. Der gesamte Einflaßdruck von .vasserstoff und anderem Brenngas beträgt etwa 1,05-10,5 atü, vorzugsweise etwa 1,4-2,8 atü.

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An einem der Eintrittspunktevon Sauerstoff und/oder Brenngas wird Wasserdampf in die Brennerzone eingeführt. Es gibt keine Beschränkung bezüglich des Wasserdampfeintrittes an allen oder irgendwelchen Punkten zusammen mit Sauerstoff und/oder Branngas; es u/ird jedoch das folgende Schema bevorzugt, d.h. der Wasserdampf

den

betritt die Brennerzone durch/Sauerstoff- und/oder Wasserstoffeinlaß bei einem Gesamteinlaßdruck von etwa 1,05-10,5 atü, vorzugsweise etwa 1,4-2,8 atü. Das l/erhältnis von Sauerstoff zu Wasserdampf beträgt etwa 0,1-50 Gern.-Teile Sauerstoff, vorzugsweise etwa 0,5-10 Gew.-Teile, pro Geuj.-Teil Wasserdampf.

Wasserdampf kann sowohl am Sauerstoff- als auch am Wasserstoffeinlaß' zur Unterstützung des intensiven Mischen in der Brennerzone und Begünstigung der Homogenität eingeführt werden. Wird der Sauerstoff nicht gründlich gemischt und wird keine praktisch vollständige Verbrennung erreicht, dann gelangt der Sauerstoff in die Mischzone und Reaktorzone und zerstört das Rohöl durch Bildung der üblichen Kohlenoxidverbindungen. Die Vorteile des Wasserdampfmischens in der Brennerzone liegen neben einer vollständigeren Verbrennung in der Verminderung der Temperatur und der damit verbundenen Wärmeverluste in der Brennerzone sowie der Verminderung der Gesamtwärmeverluste, weil sekundäre Wasserdampfmischkammern vermieden werden. Es ist ein Merkmal dieser Erfindung, daß kein Wasserdampf per so in die Misch- und Reaktionszone als Krackmedium eingeführt wird.

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Der Wasserdampf u/ird vor seiner Einführung in die Brennerzons nach üblichen Verfahren auf eine Temperatur von etwa 20C-1200°C. vorzugsweise etwa 700-1100 C, überhitzt.

Das Verhältnis von Brenngas zu Sauerstoff ist etwa stöchiometrisch, vorzugsweise liegt eine leicht mit Brenngas angereichert Mischung vor.

Der Druck innerhalb der Brennerzone beträgt etwa 1,05-10,5 atü, vorzugsweise etwa 1,4-2,8 atü; Die Auslaßtemperatur beträgt etwa 1200-2600⁰C, vorzugsweise etwa 1900-2400°C.

Die Brenngas-Sauerstoff-Mischung wird an einem Punkt in uer Brennerzone gewöhnlich nahe des Einlasses mit einem Zünder entzündet. Die praktisch vollständige Verbrennung wird nach üblichen Analyseverfahren bestimmt, und die Verfahrensbedingungen werden zur Erreichung dieses Zieles entsprechend eingestallt.

Aufgrund der hohen angewendeten Temperaturen ist die Mischung der angetroffenen Verbrennungsgase nicht vollständig im molekularen Zustand, sondern es handelt sich um dissoziierte Gase. Sie werden hier als "Mischung von Verbrennungsgasen" bezeichnet.

Mit Bezug auf die Zeichnung unterteilen die nicht mit Zahlen versehenen, parallelen, unterbrochenen Linien senkrecht zur Achse das Diagramm der Vorrichtung in beieinander liegende Zonen_e Für den Fachmann ist es klar, das in der Praxis diese Zonen nicht scharf definiert sind und ihre Funktionen überlappen können.

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Die Mischung der V/erbrennungsgase (auch als "Mischung" oder "Gase" bezeichnet) läuft von der (nicht gezeigten) Brennerzor.e durch den Abschnitt mit verengtem Hals 4 in die Mischzone 1. Zwischen Brenner und Halsabschnitt werden die üblichen !/erbindungen verwendet, die in Form von Leitungen oder Rohren vorliegen können und vorzugsweise zur Vermeidung von Wärmeverlusten kurz und isoliert sind. Diese mit 4 bezifferten Abschnitte sind Rohre mit wesentlich engerem Querschnitt als die Brennerzone und Mischzone 1. In Abhängigkeit von der Größe der Brenner- und Mischzone kann es 1-20 Abschnitte mit verengtem Hais geben. Es gibt vorzugsweise 4-12 verengte Abschnitte, die die Brennarzone mit der Mischzone verbinden. Durchmesser und Zahl der Abschnitte 4 werden entsprechend der besten Kombination zur Handhabung aller zum Kracken benötigten l/erbrennungsgase und gleichzeitiger Aufrechterhaltung eines geeigneten Druckes im Brenner ausgewählt. 3eder Abschnitt 4 kann ein zylindrisches Rohr, ein konusförmiger Abschnitt ähnlicher einer Düse, oder ein Rohr mit unterschiedlichem Querschnitt, z.B. ein l/enturi-Rohr, sein.

Die beiden Halsabschnitte 4 in der Zeichnung liegen gegenüber, wie durch die gemeinsame geometrische Achse 7 gezeigt wird, wobei sich der Gasfluß aus jedem Abschnitt 4 etwa im Zentrum der Zone 1 trifft. Obgleich die Gasm.ischungen zu Anfang in etwa senkrechter Richtung zur Achse 6 eingeführt werden, expandierten diese sich selbsh/enstäidiirh sofort nach Eintritt in die Mischzone und breiten sich aus. Die gemeinsame geometrische Achse 7 zeigt die Anfangsrichtung der Gase. Obgleich der Winkel der Anfangsrichtung von der Senkrechten etwas abweichen kann, ist ein Winkel über etwa 20 stromaufwärts (plus) relativ zur Achse 7 und ein Winkel über

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etwa 45 stromabwärts (minus) relativ zur Achse 7 nicht empfehlenswert. Ziel ist ein möglichst senkrechtes Arbeiten zur Erzielung einem optimalen Gegenstromflusses, damit die verschiedenen Ströme von Verbrennungsgasen etu/a im Zentrum der Mischzone sich vereinigen, wobei die Halsabschnitte entsprechend angeordnet sind. Wenn man annimmt, daß die Mischzone 1 zylindrisch mit einer Achse 6 ist, dann ist ersichtlich, daß die Abschnitte 4 auf dem Umfang des Zylindern in einem Abstand von 180 voneinander angeordnet sind; bei Verwendung weiterer Abschnitte mit verengem Hals liegen die bevorzugten Stellungen in gleichem Abstand zueinander, d.h. drei Abschnitte sind um 120 voneinander entfernt, 4 Abschnitte um 90°, 5 Abschnitte um 72° usw., wobai ihre Auhsen wie beim Halsabschnitt 4 etwa senkrecht zur Achse 6 liegen. Die Halsabschnitte liegen vorzugsweise im gleichen Abstand vom stromaufwärts liegenden Ende der Mischzone, obgleich diese Abstände in Abhängigkeit von der Reaktorkonfiguration und der Anzahl dar gewünschten Halsabschnitte etwas variiert werden können.

Die Länge jedes Abschnittes mit verengtem Hals 4 ist kurz genug, um unnötige Wärmeverluste zu vermeiden. Am Ausgang von Abschnitt 4 erfolgt ein Temperaturabfall aufgrund der Expansion der Gase in die Mischzone. Diese Temperatur (die als Einlaßtemperatur in die Mischzone bezeichnet werden kann) ist abhängig vom gewählten Brennerdruck und -temperatur und dem Reaktordruck·

Die Gase im verengten Hals haben vorzugsweise Unterschallgeschwindigkeit, obgleich sie sich dort beschleunigen. So nähert sich die Geschwindigkeit Schallgeschwindigkeit, braucht diese aber nicht zu erreichen. Gegebenenfalls kann jedoch auch Überschallgeschwindigkeit verwendet werden.

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Dann betritt die Mischung der Verbrennungsgase die wesentlich breitere Mischzone, uio sich die Gase expandieren. Obgleich die Gase die Mischzone bei der vom verengten Halsabschnitt hergeleiteten Auslaßgeschiuindigkeit betreten, wird die Geschwindigkeit durch die Expansion auf etu/a 60-18G m/sec, vorzugsweise etwa 90-165 m/sec vermindert.

Das Rohöl wird in die Atomisierungszone 8 eingeführt.

In der Zeichnung sind 2 Rohöleinlässe 2 im stromaufwärts liegenden Ende der Atomisierungszone 8 gezeigt. Wie der Name der Zone an-

(geeignete) zeigt, wird das Rohöl dort in vorberaitende/Form gebracht, um mit den Verbrennungsgasen gemischt zu werden. Obgleich die Einlasse 2 jeweils als einfache Leitung gezeigt sind, können verschiedenartige Einspritzvorrichtungen zur Einführung des Rohöles in atomisierter Form in Zone 8, vorzugsweise als konusförmiges Sprühgut, verwendet werden. Das Rohöl kann per se oder zusammen mit einem inerten Träger, wie Wasserdampf, eingeführt werden, wobei der Träger jedoch keine Kracktemperaturen hat.

Dann läuft das Rohöl in die unmittelbar stromabwärts von der Atomisierungszone 8 liegende Mischzone 1. Die l/erbrennungsgase strömen in diese Zone. Die Bezeichnung "unmittelbar" bedeutet hier,

den Strom möglichst

daß man das atomisierte Rohöl, d.h./der Rohöltröpfchen, zuerst / Konusform annehmen läßt, bevor die Mischzone beginnt; das stromauf-. wärts liegende Ende der Mischzone greift jedoch auf das stromab-, wärts liegende Ende des Konus über, so daß Atomisierungszone und Mischzone in Wirklichkeit überlappen. Die Reaktion oder Krackung beginnt in der Mischzone. Am wiederum überlappenden, stromabwärts liegenden Teil der Mischzone liegt die Zone 9, wo der wesentliche

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Teil der Krackung erfolgt. Dort wird vorzugsweise eine "plugflouj"-Konf iguration/verwendet, und zur Verhütung einer Koksbildung kann ein Hals verwendet werden.

Obgleich sich die Rohöleinlässe vorzugsweise am Beginn der Atcmisierungszone befinden, können sie auch weiter stromabwärts liegen. Dies ist jedoch nicht praktisch, da es nur bedeutet, daß die Mischzone weiter stromabwärts liegen muß, wodurch Raum verschwendet wird. Es kann 1-20 Rohöleinlässe geben; vorzugsweise liegen 8-14 Ei.ilässe in solchem Abstand vor, daß man die beste Tröpfchenverteilung in der Atomisierungszone erreicht.

Vor der Rohöleinführung in die Atomisierungszone 8 wird das Rohöl vorzugsweise auf Temperaturen zwischen etwa 50-400 C, vorzugsweise etwa 250-350 C. vorerhitzt. Das Vorerhitzen bereitet die Rohölhandhabung in der Vorrichtung vor, die, wie im folgenden beschrieben bezüglich Rohöl-viskosität und -temperatur geregelt wird, so daß das Rohöl vor der Verdampfung nicht zu viskos wird und andererseits auch nicht vor der Erreichung der Düse verdampft.

Wie erwähnt, wird das Rohöl in stromwärts weisender Richtung durch die Rohöleinlässe 2 eingeführt. Bevorzugt wird ein Sprühgut in Form eines hohlen oder vollen, gsraden, kreisförmigen Konus 3 (ein Konus, der durch Rotieren eines rechtwinkligen Dreieckes um eine seiner Seiten als Achse gebildet wird), wobei die KonJsbasis stromabwärts vom Kanusscheitel liegt; die Konusachse ist, praktisch parallel zun Fluß der Gase oder der Achse 6; der Scheiteilwinkel des Konus ist etwa 15 bis 140°, vorzugsweise etwa

/ (im wesentlichen abwärts gerichteter Gasstrom mit Minimum an Rückmischung)

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30 bis 100°. Der Kegelstumpf am nächstem zum Scheitel besteht aus einem Rohölfilm, der sich in Bänder und dann in Tröpfchen aus Rohöl einer Größe zwischen etwa 10-100 Micron, vorzugsweise unter etwa 50 Micron, teilt. Die angegebenen Tröpfchengrößen sind Mindest- und Höchstgrößen für mindestens etuia 90 % der Tröpfchen. Die Tröpfchengi^'ße ist vorzugsweise möglichst klein.

Die Rohöleinführung in Konusfarm wird bewirkt durch die Wahl einer Einlaßvorrichtung 2, gewöhnlich einer Düsenart, die unter den richtigen Bedingungen von Druck, Fließgeschwindigkeit, Temperatur und Viskosität ein Sprühmaterial schafft, aas die Form des beschriebenen Konus annimmt. Eine solche Düsenart ist eine hydraulische vollkonische Wirbeldüse ("full cone swirl nozzle").

Scheitel und Basis des Konus sind in der tatsächlichen Praxis nicht klar definiert. Der Scheitelwinkel wird daher durch einfaches Verlängern der Konusseiten gemessen, bis sie sich an einem Punkt treffen, worauf der Winkel dazwischen gemessen wird. Die Konusbasis ist vergänglich bzw. flüchtig, da nicht genau bestimmt werden kann, wo die Sprühguttröpfchen vom Konus in den Strom der Verbr8nnungsgase übergehen, wodurch sich die Überlappung zwischen der Atomisierungs- und Mischzone ergibt. Da das Rohölsprühgut Konusform annimmt und sich die Gasmischung expandiert und ausbreitet, treffen beide Materialien sich offensichtlich in einer Vielzahl von Winkeln; der allgemeine Fluß der Verbrennungsgasmischung kann jedoch als Qusrstrom zum Fluß des Rohöles beschrieben werden. In der bevorzugten Ausführungsform in der Praxis sind die Achsen, z.B. die Achsen 7, des Halsabschnittes so angeordnet,

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daß sie die Achse 6 treffen, wodurch ein guter Querstromfluß mit einheitlicher Verteilung der Verbrennungsgase in der Mischzone gewährleistet wird.

Zur Rohöleinführung in Form eines konusförmigen Sprühgutes in die Atomisierungszone können verschiedene Arten won Düsen verwendet werden; sie bestehen gewöhnlich aus rostfreiem Stahl, z.B. AlSI Type 321 oder AISI Type 310, und können mit unterschiedlichen Kühlmitteln, wie Wasser oder Wasserdampf, durch Hindurchleiten des Kühlmittels durch einen den Rohöleinlaß 2 umgebenden Mantel gekühlt werden. Es werden Düsen von weniger als 10 GPM Größe (GPM = US Gallons pro Minute) vorgeschlagen« Die Düsen können in unterschiedlicher. Winkel in die Vorrichtung eingesetzt sein, was die Temperaturkontrolle begünstigen kann, vorausgesetzt jedoch, das Sprühgut betritt die Atomisierungszone in oben beschriebener Weise.

Geeignete Düsen können zur Erhöhung der Teilchengröße wie folgt klassifiziert werden: Düsen für zwei fließbare Materialien, hydraulische Hohlkonusdüsen und hydraulische Flachsprühdüsen.

Das Rohöl wird in die Verbrennungsgasmischung in einem Verhältnis von etwa 0,5-5 Gem.-Teil, vorzugsweise etwa 0,70-1 Gew.-Teil, Rohöl pro Teil Verbrennungsgasmischung und unter einem Gesamteinlaß druck von etwa 10,5-105 atü, vorzugsweise etwa 35-56 atü, eingeführt.

Die Temperatur der Verbrennungsgasmischung und die EinlaGtempe-ratur des Rohöles halten dessen Viskosität unter etwa 10, vorzugsweise unter etwa 1,25, centipoises, vor der Verdampfung und

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verhindern eine Verdampfung desselben bei seinem Einlaßdruck vor und in der Düse.

Die Temperatur der Uerbrennungsgasmischung wird in einfacher Weise aufrechterhalten, indem man den Konusscheitel möglichst

Isolierungseigenschaften der nahe an der Mischzone hält, so daß bei den/zur Konstruktion der Vorrichtung verwendeten Materialien im Übergang sehr wenig Wärme verlorengeht.

Die gleichzeitige Kontrolle der Rohöleinlaßtemperatur durch Verwendung eines ummantelten Rohöleinlasses mit hindurchgeführtem Kühlmittel begünstigt die Aufrechterhaltung der richtigen Viskosität und verhindert gleichzeitig eine Verdampfung. Daher wird die Verbrennungsgastemperatur im Einspritzbereich auf etiua 1000-24QO⁰C, vorzugsweise etwa 1700-2200°c. gehalten (was als Einlaßtemperatur in die Mischzone angesehen werden kann); dann liegt es am Kühlmittel in der Düse, durch welches eine Einstellung der Rohöleinlaßtemperatur erfolgt, um die Temperatur der Vefbrennungsgase und den Einlaß-druck des Rohöles zu kompensieren. Auch der Einlaß-^druck kann innerhalb der oben genannten Grenzen eingestellt werden. Diese Einstellungen erreichen die richtige Viskosität und verhindern ein Verdampfung des Rohöles vor oder in der Düse.

Gegebenenfalls können auch Mittel zur Regelung der Viskosität verwendet werden. Diese Mittel haben den Vorteil, daß die Einstellungen einzig auf das Vermeiden einer Verdampfung gerichtet werden können, was das Verfahren etwas vereinfacht.

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Es wird bemerkt, daß die obigen Maßnahmen die Aufrachterhaltung dar gewünschten Viskosität ergeben, wenn das Rohöl vor der Verdampfung sich im Stadium eines Filmes, von Bändern ("ligaments") oder in Tröpfchenform vorliegt.

Die Temperatur der Verbrennungsgasmischung im Einspritzbereich in die Mischzone (wobei, wie erwähnt, die Mischung die Produkte aus der Verbrennung von Sauerstoff mit dem Brenngas plus den Wasserdampf in teilweise dissoziierter Form umfaßt) wird gewöhnlich aus Wärmeausgleichsberechnungen oder aus Fließ-Druck-Messungen über den Abschnitt mit verengtem Hals bestimmt. Wasserdampf einlaßtemperaturen und Temperaturen im stromabwärts liegenden Teil der Vorrichtung werden durch Wärmeelemente gemessen.

Die Auslaßtemperatur der Reaktionszone 9 wird zwischen etwa 600-1100⁰C., vorzugsweise etwa 800-1000 C, gehalten; der Druck der Reaktionszone wird zwischen etwa 0,21-2,1, vorzugsweise etwa 0,70-1,75, atü gehalten; und die Verweilzeit von Rohöl und dessen Produkten in der Misch- und Reaktionszone wird kombiniert auf etwa 6-60, vorzugsweise etwa 10-40, Millisekunden gehalten.

Eine Möglichkeit zur Regelung des oben genannten Wärmeverlustes erfolgt durch die zur Konstruktion der Vorrichtung, insbesondere der Reaktionszone, verwendeten Materialien. Es können Tonerde, Mullit, Zirkonerde, Graphit, Siliciumcarbid und Magnesia verwendet werden, wobei Tonerde oder Mullit als Auskleidung für Reaktoren aus rostfreiem Stahl bevorzugt werden. Brenner und Einlaßtabschnitt der Vorrichtung sind in jedem Fall zur Vermeidung übermäßiger Temperaturen flüssigkeitsgekühlt. Es können Beschläge aus rostfreiem Stahl verwendet werden. Die bevorzugten rostfreien

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Stahle sind AISI Typen 310, 321, 330 und 333. Die in Berührung mit den Reaktionsteilnehmern verwendete Nickelmenge wird begrenzt oder überhaupt vermieden, da sie eine Kohle-(Kohlenstoff)-bildung bewirkt und die CO und CO Bildung begünstigt. Wärmeverluste führen aufgrund schlechter thermischer Ausnutzung zu geringer Wirtschaftlichkeit.

Die Zeichnung ist als Vorrichtung bezeichnet tuorden. In der Praxis können Atomisierungszone, Mischzone und Reaktionszone ein Stück einer einen adiabatischen Reaktor genannten Vorrichtung sein. Die Abschreckzone 10 und Rückgeuinnungszone 11 können integrale Teile des Reaktors oder von diesem getrennt sein, wobei der letztere Fall üblich ist. Der Reaktor ist vorzugsweise ein hohles zylindrisches Rohr mit einem Verhältnis von Länge zu Durchmesser von etwa 5:1 bis etwa 50:1, vorzugsweise etwa 7:1 bis etwa 20:1.

Es können viele Reaktorarten verwendet werden, z.B. diejenigen -der US Patentanmeldungen Ser.iMos. 359 675 und 359 676. Wie erwähnt, wird ein einfacher hohler zylindrischer Rohrreaktor vom "plug-flow"-Typ mit einem Verhältnis von

Länge zu Durchmesser von etwa 7:1 bis etwa 20:1 üblicherweise verwendet und bevorzugt.

Bei einer anderen Konfiguration haben Atomisierungs- und Mischzone zylindrische Form, und die Reaktionszone hat Kegelstumpfform, wobei der obere oder engere Teil des Stumpfes an die Grenze der Mischzone anschließt und die Basis im stromabwärts liegenden Ende des Reaktors liegt. Der divergierende Halbwinkel des Stumpfes kann etwa 4-25° betragen.

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Dann wird der Ausfluß aus Reaktionszone 9 in die Abschreckzone 10 geleitet, die in der Zeichnung mit Abschrecksprühmitteln 5 versehen ist. Die Temperatur in der Abschreckzone muß ausreichend niedrig sein, um die Reaktion praktisch sofort abzubrechen, ums im vorliegenden Fall den Abbruch der Reaktion in weniger als etuja 10 Millis°Kunden, vorzugsweise weniger als etwa 6 Millisekunden, bedeutet. Es können übliche Abschreckverfahren verwendet werden, z.B. eine Schweröl- oder Leichtölabschreckung mit Abspülen der Wände mittels Schweröl, um eine Verschmutzung zu vermeiden. Es kann auch eine Wasserabschreckung verwendet werden. Gewöhnlich werden Abschreckdüsen in üblichen Systemen verwendet, und die Achsen der Düsen liegen vorzugsweise etwa senkrecht zum Fluß des ausfließenden Materials, d.h. das Abschrecksprühgut oder der Strom wird im Querstrom zum Ausfluß gerichtet. Der Druckabsfall über die Abschreckzone liegt gewöhnlich unter etwa Of07 kg/cm.In der Abschreckzone können Wärmeaustauscher sowie Sprühdüsen oder andere übliche Abschreckmittel verwendet werden.

Obgleich in der Zeichnung dargestellt ist, daß die Abschreckzone 10 ein breiteres Gebiet als die Abschrecksprühmaterialien 5 bedeckt, beginnt die Abschreckung nicht, bevor nicht der Ausfluß die Abschreckvorrichtung erreicht. Dadurch ist das Gebiet vor der Abschreckzone in Wirklichkeit ein Teil der Reaktionszone, und selbstverständlich umfaßt die oben genannte Verweilzeit von Rohöl und dessen Produkten die Zeitspanne, beginnend von der Berührung der Verbrennungsgase mit dem Rohöl in der Mischzone bis zum Abschrecken.

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Es kann eine Uor-Abschreckung verwendet werden, um die Temperatur auf den in der Reaktionszone erforderlichen unteren Wert, d.h. etiua 600 C, zu bringen.

Denn läuft der Ausfluß aus der Abschreckzone und wird in der Gewinnungszone 11 durch verschiedene übliche Mittel gewonnen und abgetrennt. Er enthält Wasserstoff, Methan, Äthylen, Acetylen, Propylen, Kohlenmonoxid und Kohlendioxid. Weiterhin sind Kohlenstoff und Teer sowie geringere Mengen anderer Materialien, wie Aromaten, und verschiedene Schwefelverbindungen anwesend.

Das folgende Beispiel veranschaulicht die vorliegende Erfindung, ohne sie zu beschränken. Falls nicht anders angegeber,
sind alle Teile, Prozentangaben und Verhältnisse Gew.-Teile,
Gew.-% und Gewichtsverhältnisse.
Beispiel

Das l/erfahren erfolgte gemäß dem in der beiliegenden Zeichnung
dargestellten Schema in der oben beschriebenen Weise. Die Stellung der 8 Rohöleinlässe mit gleichem Abstand und 4 Abschnitte mit verengtem Hals sowie der Abschreckzone war ähnlich wie in
der Zeichnung.

Der (in der Zeichnung nicht gezeigte) Brenner war ein modifizierter Marquardt-Brenner der Marquardt Comp₀ of l/an Nuys, Ca. Seine Form war ungefähr die eines Zylinders mit unterschiedlichem Durchmesser, wobei der maximale innere Durchmesser 32
mm und der minimale innere Durchmesser 25 mm betrug; er war aus rostfreiem AISI Type 321 Stahl hergestellt.

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Wasserdampf wurde an einem Sauerstoffeinlaß des Brenners eingeführt (gesamter Wasserdampf = 28,1 kg/std). Sauerstoffeinlaßtemparatur = umgebende Temperatur Brenngaseinlaßtemperatur = " " Wasserdampfeinlaßtemperatur = 900 C.
Sauerstoffeinlaßdruck = 2,1 atü
Brenngas: Wasserstoff mit 2,27 kg/std (Gew.) Wasserstoff/Sauerstoff/Atom-Verhältnis =2,0 Brenngaseinlaßdruck = 2,1 atü
Wasserdampfgesamteinlaßtdruck = 2,1 atü

Brennerzonenauslaßtemperatur = 2300⁰C.
(geschätzt)

Brennerzonendruck = 2,1 atü

Es gab zwei Paare von Abschnitten mit verengtem Hals, die ebenfalls zylindrische Rohre mit einem inneren Durchmesser von 4,8 mm waren und einen Abstand van 90° voneinander hatten. Sie tuaren aus rostfreiem AISI Type 330 Stahl konstruiert.

Die AuslaGgeschuiindigkeit der Gase im verengten Halsabschnitt betrug 0,93 mach (geschätzt).

Die Auslaßtemperatur des verengten Halsabschnittes oder die Einlaßtemperatur der Mischzone betrug 2100°C.

Der Reaktor ist ein zylindrisches Rohr von 0,9 m Länge und 5 cm innerem Durchmesser. Die für den Reaktor und seine Paßstücke verwendeten Materialien waren u/ie folgt: inneres Rohr aus Tonerde von 5 cm innerem Durchmesser, 2,5 cm dicke Mullitisolierung, rostfreier AISI Type 330 Stahl von 10 cm Durchmesser.

Reaktorvolumen ι 1850 ecm. Es wurde arabisches Leichtrohöl mit einer Geschwindigkeit von 36,3 kg/std eingeführt. Das Verhältnis

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von Rohölbeschickung zur Mischung der l/erbrennungsgase betrug 0,75 und der Einlaßdruck des Rohöles 42 atü. Die Stellung der Rohöleinlaßdüsen lag etwa 7,5 cm von der Achse 7 entfernt.

Der Scheitelwinkel des konusförmigen Sprühgutes betrug 70°, die Rohöleinlaßtemperatur 300 C. und seine Viskosität an der Düsenspitze 1 centipoise. Reaktortemperatur und -druck betrugen 850 C. bzw. 0,875 atü und die l/erweilzeit in der Reaktorzone 30 Millisekunden.

Die Abschreckung erfolgte durch Einsprühen von Wasser im Querstrom zum Fluß des Ausflusses. Die Abschreckzone ist eine rohrförmige Verlängerung des Reaktors und aus rostfreiem AISl Type 330 Stahl konstruiert. Die Temperatur des abgeschreckten Gases lag bei 100°C, die Abschreckzeit betrug 5 Millisekunden (geschätzt).

Der Ausfluß wurde aus der Abschreckzone gewonnen und analysiert. Die Ausbeuten pro 100 Teile Rohölbeschickung waren wie folgt: (Dabei wurden die Gasausbeuten durch Messen eines gekühlten entaebelten Gasstromes mittels eines Trockengasmessers bestimmt. Dann wurde das Gas mit Gasanalysierungsvorrichtungen innerhalb der Anlage auf alle C und leichteren Komponenten analysiert. Es wurde ein Computerprogramm zur Berechnung der Ausbeuten auf der Basis vunkg/ioo kg Beschickung verwendet.)

Verbindung Teile Methan 8,3

Äthylen 32,8 Acetylen 2,2

Propylen 9,6

Kohlenmonoxid "I _{1 9} Kohlendioxid J ^Ί'^Ζ

andere. Materialien 45,9

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Claims (11)

Pa tentansprüche

1./ Verfahren zum Kracken von Rohöl zur Herstellung niedriger Olefine in einem System aus einer Mischzone und einer adiabatischen Reaktionszone, wobei jede der Zonen ein stromaufwärts und stromabwärts liegendes Ende hat und das stromabwärts liegende Ende der Mischzone an das stromaufwärts liegende Ende der Reaktionszone anstößt, wobei beide Zonen in offener Beziehung zueinander stehen und eine gemeinsame geometrische, vom stromaufwärts liegenden Ende der Mischzone durch das stromabwärts liegende Ende der Reaktionszone verlaufende Achse haben und wobei das System waiter eine Abschreckzone umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß man

(a) in die Mischzone in etwa senkrechter Richtung zur Achse eine Mischung aus Verbrennungsgasen, gebildet aus der praktisch vollständigen Verbrennung eines Brenngases und Sauerstoff in Mischung mit Wasserdampf, bei Unterschallgeschwindigkeit und einer Einlaßtempsratur von etwa 1000-2400°C. einführt;

(b) in die Mischzone in stromabwärts liegender axialer Richtung Rohöl in Tröpfchenform in einem Verhältnis von etwa 0,5-1 Gew.-Teil Rohöl pro Gew.-Teile Gase in solcher Weise einführt, daß praktisch alles Rohöl in die Gase in der Mischzone verdampft;

(c) den Ausfluß aus der Mischzone in die Reaktionszone leitet, wobei

die Auslußtemperatur der Reaktionszone zwischen etwa 600-1100⁰C, der Druck in der Reaktionszone zwischen etwa 0,21-2,1 atü und die Verweilzeit von Rohöl und dessen Produkten in der Mischzone und Reaktionszone kombiniert etwa 6-60 Millisekunden beträgt;

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(d) den Ausfluß aus der Reaktionszons in die Abschreckzone leitet, die eine ausreichend niedrige Temperatur zum fast sofortigen Abbruch der Reaktion hat; und

(e) den Ausfluß aus der Abschreckzone geuiinnto

2.- Verfahren zum Kracken eines 0 bis etwa 3 Gew.-/?! Schwefel, bezogen auf das Rohölgewicht, enthaltenden Rohöles zur Herstellung niedriger Olefine, das im wesentlichen aus einem aus einer Brennerzone, einer Mischzone, einem adiabatischen Reaktionszone und einer Abschreckzone bestehenden System durchgeführt wird, in welchem die Misch- und Reaktionszone jeweils ein stromaufwärts und ein stromabwärts liegenden Ende aufweisen, wobei das tromsbwärts liegend=; Ende der Mischzone sich an das stromaufwärts liegende Ende der Reaktionszone anschließt und Misch- und Reaktionszone in offener Beziehung zueinander stehen und eine gemeinsäure geometrische, vom stromaufwärts liegenden Ende dBr Mischzone durch das stromabwärts liegende Ende der Reaktionszone laufende Achse haben, dadurch gekennzeichnet, daß man

(a) in die BrennerzOne unter Bedingungen hoher Turbulenz

(i) an mindestens einem Eintrittspunkt Sauerstoff bei einem Gesamteinlaß-druck von etwa 1,05-10,5 atü, (ii) an mindestens einem anderen, getrennten Eintrittspunkt

stoff
Wasser/und 0 bis etwa 90 Gew.-Teile eines anderen Brenngases pro Gew.-Teil Wasserstoff bei einem Gesamteinlaßdruck von etwa 1,05-10,5 atü und

(iii) an mindestens einem der in (i) und (ii) genannten Eintrittspunkte Wasserdampf bei einem Gesamteinlaßdruck von etwa 1,05-10,5 atü einführt,

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wobei das Verhältnis won Sauerstoff zu Wasserdampf etwa 0,1-50 Gew.-Teile Sauerstoff pro Geuj.-Teil Wasserdampf beträgt und Druck, FEeßgeschwindigkeit, Temperatur und Turbulenz auf ausreichenden Werten gehalten u/erden, um eine praktisch homogene Gasmischung und deren praktisch vollständige. Verbrennung zu ergeben und ujobei die Brennerzoneruiuslaßtemperatur zwischen etum 1200-2600 C. una der Brennerzonendruck zwischen etwa 1,05-10,5 atü liegen,

und die Gasmischung zur Bildung einer Mischung aus Verbrennungsgasen zusammen mit dem Wasserdampf entzündet;

(b) die Gase aus der Brennerzone in die Mischzone in einer etwa senkrechten Richtung zur Achse durch mindestens einen Abschnitt mit verengtem Hals einführt, wobei die Verengung sinen solchen Querschnitt in Bezug auf die Brennerzone hat, daß sich die Gase bei ihrem Durchgang beschleunigen,

wobei die Mischzone so konstruiert ist, daß sich die Gase bei ihrem Eintritt in dieselbe expandieren,

(c) Rohöl in atomisierter Form in die Gase in der Mischzone in einem Verhältnis von etwa 0,5-1 Gew.-Teil Rohöl pro Gew.-Teil Gase bei einer Einlaßtemperatur von etwa 7-70 atü am stromaufwärts liegenden Ende der Mischzone einführt, wobei das Rohöl in stromabwärts weisender Richtung etwa parallel zur Achse in solcher Weise eingeführt wird, daß praktisch das gesamte Rohöl in die Gcse in der Mischzone verdampft;

(d) den Ausfluß aus der Mischzone in die Reaktionszone leitet, wobei die Auslaßtemperatur der Reaktionszone zwischen etwa 600-1100⁰C., der Druck in der Reaktionszone etwa 0,21-2,1 atü und die Verweilzeit van Rohöl und dessen Produkten in der Mischzone

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und Reaktionszone kombiniert etu/a 6-60 Millisekunden beträgt;

(e) den Ausfluß aus der Reaktionszone in eine Abschreckzone mit ausreichend niedriger Temperatur zum praktisch sofortigen Abbruch der Reaktion einleitet und

(f) den Ausfluß aus der Abschreckzone gewinnt.

3.- Verfahren zum Kracken eines etwa 0,3-3 Gew.-% Schwefel, bezogen auf das Rohölgewicht, enthaltenden Rohöles zur Herstellung niedriger Olefine, das in einem im wesentlichen aus einer Brennerzone, einer Mischzone, einer adiabatischen Reaktionszone und einer Abschreckzone bestehenden System durchgeführt wird, wobei die Misch- und Reaktionszone jeweils ein stromaufwärts und ein stromabwärts liegenden Ende aufweisen und das stromabwärts liegende Ende der Mischzone sich an das stromaufwärts liegende Ende der Reaktionszone anschließt und Misch- und Reaktionszone zueinander in offener Beziehung in einem hohlen zylindrischen Rohr mit einem Verhältnis von Länge zu Durchmesser von etwa 7:1 bis etwa 20:1 stehen und eine gemeinsame geometrische, vom stromaufwärts liegenden Ende der Mischzone durch das stromabwärts liegende Ende der Reaktionszone verlaufende Achse haben, dadurch gekennzeichnet, daß man
(a) in die Brennerzone unter Bedingungen hoher Turbulenz

(i) an mindestens einem Eintrittspunkt Sauerstoff bei einem Gesamteinlaß-druck von etwa 1,4-2,8 atü, (ii) an mindestens einem anderen getrennten Eintrittspunkt Wasserstoff und etwa 1-50 Gew.-Teile eines anderen Brenngases pro Gew.-Teil Wasserstoff bei einem Gesamteinlaß-druck von etwa 1,4-2,8 atü und

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(iii) an mindestens einem der in (i) und (ii) genannten Eintrittpunkte Wasserdampf bei einem Gesamteinlaßdruck von etwa 1,4-28 atü
einführt,

wobei das Verhältnis von Sauerstoff zu Wasserdampf etwa 0,5-10 Gew.-Teile Sauerstoff pro Gem.-Teil Wasserdampf beträgt und Druck, Fließgeschwindigkeit und Temperatur sciuie Turbulenz auf ausreichend hohen Werten gehalten werden, um eine praktisch homogene Gasmischung und deren praktisch vollständige Verbrennung zu ergsben, wobei die Brennerzcnenauslaötemperatur zwischen etwa 1900-24ü0°C. und der Brennerzonendruck zwischen etwa 1,4-2/3 atü liegt;

und die Gasmischung zur Bildung einer Mischung aus Verbrennungsgasen zusammen mit dem Wasserdampf entzündet;

(b) die Gase aus der Brennerzone in die Mischzone in einer etwa senkrecht zur Achse verlaufenden Richtung durch mindestens einen Abschnitt mit verengtem Hals einführt, wobei die Verengung einen solchen Querschnitt in Bezug zur Brennerzone hat, daß die Gase bei ihrem Durchgang durch dieselbe beschleunigt werden, wobei die Mischzone in solcher Weise konstruiert ist, daß die Gase sich bei ihrem Eintritt in dieselbe enxpandieren;

(c) Rohöl in die Gase in der Mischzone in einem Verhältnis von etwa 0,75-1 Gew.-Teil Rohöl pro Gew.-Teil Gase bei einem Einlaßdruck von etu/a 35-56 atü am stromaufwärts liegenden Ende der

geraden Mischzone in stromabwärts weisender Richtung und in Form eines / kreisförmigen Konus einführt, wobei die Basis des Konus stromabwärts vom Konusscheitel, die Konusachse praktisch parallel zur Achse der Misch- und Reaktionszone liegt und der Scheitelwinkel

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des Konus etwa 15-140 beträgt sowie der stromabwärts liegende Teil des Konus aus Rohöltröpfchen einer Größe unter 50 Micron besteht j

(d) den Ausfluß aus der Mischzone in die Reaktionszone leitet, wobei die Auslaßtemperatur der -Reaktionszone zwischen etwa 800-1UOO⁰C, der Druck der Reaktionszone etwa 0,7-1,75 atü und die Verweilzeit von Rohöl und dessen Produkten in der Misch- und Reaktionszone kombiniert etwa 10-40 Millisekunden beträgt;

(e) den Ausfluß aus der Reaktionszone in eine Abschreckzone mit ausreichend niedriger Temperatur zum fast sofortigen Abbruch der Reaktion leitet; und

(f) den Ausfluß aus der Abschreckzone gewinnt.

4.- Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Sauerstoff und Wasserdampf an einem Eintrittspunkt im stromaufwärts liegenden Ende der Brennerzone und entlang der Brennerzonenachse in stromabwärts weisender Richtung und Wasserstoff und das andere Brenngas an einem Eintrittspunkt im stromaufwärts liegenden Ende' der Brennerzone und etwa senkrecht zur Achse eingeführt werden.

5,- Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Sauerstoff und Wasserdampf an einem Eintrittspunkt im stromaufwärts liegenden Ende der Brennerzone und entlang der Brennerzonenachse in stromabwärts weisender Richtung und Wasserstoff, das andere Brenngas und Wasserdampf an einem Eintrittspunkt im stromaufwärts liegenden Ende der Brennerzone und etwa senkrecht zur Achse eingeführt werden.

6,- l/erfahren zum Kracken von Rohöl zur Herstellung niedriger Olefine, das in einem aus einer Hischzone und einer adiabatischen

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Reaktionszone, die jeweils ein stromaufwärts und ein stromabwärts liegendes Ende haben, wobei das stromabwärts liegende Ende der Mischzone sich an das stromaufwärts liegende Ende der Reaktionszone anschließt und beide Zonen in offener Beziehung zueinander stehen und der Rohölfluß und Krackausfluß vom stromaufwärts liegenden Ende der Mischzone durch das stromabwärts liegende Ende der Reaktionszone laufen, sowie einer Abschreckzona bestehendem System durchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß man

(a) in die Mischzone in Querstromrichtung zum Fluß sine durch

die praktisch vollständige Verbrennung eines Brenngases und Sauerstoff in Mischung mit Wasserdampf gebildete Mischung aus V^rbrennungsgasen bei einer Einlaßtemperatur von etwa 1000-2400 C. ainführt;

(b) in die Mischzone Rohöltröpfchen in einem Verhältnis von etwa 0,5-1 Gew.-Teil Rohöl pro Gew.-Teil Gase in solcher ',-/eise einführt, daß praktisch alles Rohöl in die Gase in der Mischzone verdampft;

(c) den Ausfluß aus der Mischzone in die Reaktionszone leitet, wobei die Auslaßtemperatur der Reaktionszene zwischen etwa 600-1100⁰C, der Druck in der Reaktionszone etwa 0,21-2,1 atü und die \/8rweilzeit von Rohöl und dessen Produkten in der Misch- und Reaktionszone kombiniert etwa 6-60 Millisekunden beträgt;

(d) den Ausfluß aus der Reaktionszone in die Abschreckzone leitet, die eine ausreichend niedrige Temperatur zum fast sofortigen Abbruch der Reaktion hat; und

(e) den Ausfluß aus der Abschreckzone gewinnt.

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7.- Verfahren zum Kracken eines O bis etwa 3 Gew.-^u Schwefel, bezogen auf das Rohölgewicht, enthaltenden Rohöles zur Herstellung niedriger Olefine, das in einem im wesentlichen aus siner Brennerzone, einer Mischzone, einer adiabatischen Reaktione und einer Abschreckzone bestehenden Syste/η durchgeführt wird, wobei Kisch- und Reaktionzon:- jeweils ein stromaufwärts und ein stromabwärts liegendes Ende haben, das stromabwärts liegende Ende der Mischzone sich an das stromaufwärts liegende Ende der Reaktionszone anschließtund Misch- und Reaktionszone zueinander in offener Beziehung stehen und der Fluß von Rohöl und Krackausfluß vom stromaufwärts liegenden Ende der Mischzone durch das stromabwärts liegende Ende der Reaktionszone läuft, dadurch gekennzeichnet, daO man
(a) in eine Brennerzone unter Bedingungen hoher Turbulenz

(i) an mindestens einem Eintrittspunkt Sauerstoff bei einem Gesamteinlaßdruck von etwa 1,05-10,5 atü, (ii) an mindestens einem anderen, getrennten Eintrittspunkt Wasserstoff und 0 bis etwa 90 Gew.-Teile eines anderen Brenngases pro Gew.-Teil Wasserstoff bei einem Gesamteinlaßdruck von etwa 1,05-10,5 atü und

(iii) an mindestens einem der in (i) und (ii) genannten Eintrittspunkte Wasserdampf bei einem Gesamteinlaßdruck von etwa 1,05-10,5 atü
einführt,

wobei das Verhältnis von Sauerstoff zu Wasserdampf etwa 0,1-50 Gew.-Teile Sauerstoff pro Gew.-Teil Wasserdampf beträgt und Druck, Fließgeschwindigkeit und Temperatur sowie Turbulenz auf ausreichend hohen Werten gehalten werden, um eine praktisch homogene Gasmischung und deren praktisch vollständige Verbrennung zu erge-

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ben, wobei die Brennerzonenauslaßtemperatur zwischen etwa 1200-2600⁰C. und der Brennerzonendruck zu/ischen etwa 1,05-10,5 atü liegt,

und die Gasmischung zur Bildung einer Mischung aus Verbrennungsgasen zusammen mit Wasserdampf entzündet;

(b) die Gase aus der Brennerzone in die Mischzone in Querstromrichtung zum Fluß durch mindestens einen Abschnitt mit verengtem Hals einführt, wobei die Verengung einen solcher Querschnitt in Bezug auf die Brennerzone hat, daß sich die Gase beim Durchgang durch dieselbe beschleunigen,

wobei die Mischzone in solcher Weise konstruiert ist, daß sich die Gase b-3.1 einen Eintritt in dieselbe expandieren;

(c) Rohöl in atomisierter Form in die Gase in der Mischzone in einem Verhältnis von etwa 0,5-1 Gew.-Teil Rohöl pro Geui.-Teil Gase bei einem Einlaßdruck von etwa 7-70 atü im stromaufwärts liegenden Ende der Mischzone in solcher Weise einführt, daß praktisch das gesamte Rohöl in die Gase in der Mischzone verdampft;

(d) den Ausfluß aus der Mischzone in die Reaktionszone leitet, wobei die Auslaßtemperatur der Reaktionszone zwischen etwa 600-1100 C, der Druck in der Reaktionszone zwischen etwa 0,21-2,1 atü und die Verweilzeit von Rohöl und dessen Produkten in der Mischzone und Reaktionszone kombiniert etwa 6-60 Millisekunden beträgt;

(e) den Ausfluß aus der Reaktionszone in eine Abschreckzone mit ausreichend niedriger Temperatur zum sofrt sofortigen Abbruch der Reaktion leitet; und

(f) den Ausfluß aus der Abschreckzone gewinnt.

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8,- Verfahren zum Kracken eines etwa 0,3-3 Gew.-^ Schwefel, bezogen auf das Rohölgewicht, enthaltenden Rohöles zur Herstellung niedriger Olefine, das in einem im wesentlichen aus einer Brennerzone, einer f-iischzone, einer adiabatischen Reaktianszone und einer Abschreckzone bestehenden System durchgeführt wird, wobei Misch- und Reaktionszone jeweils ein stromaufwärts und ein stromabwärts liegenden Ende haben, das stromabwärts liegende Ende dar Mischzone sich an das stromaufwärts liegende Ende der Reaktionszone anschließt und Misch- und Reaktionszone in offener Beziehung zueinander in einem hohlen zylindrischen Rohr mit. einem Verhältnis von Länge zu Durchmesser von etwa 7:1 bis etwa 20:1 stehen und der Fluß von Rohöl und Krackausfluß ius dem stromaufwärts liegenden Ende der Mischzone durch das stromabwärts liegende Ende der Reaktionszone läuft, dadurch gekennzeichnet, daß man (a) in einer Brennerzone unter Bedingungen hoher Turbulenz

(i) an mindestens einem Eintrittspunkt Sauerstoff bei einem Gesamteinlaßdruck von etwa 1,4-2,8 atü, (ii) an mindestens einem anderen, getrennten Eintrittspunkt Wasserstoff und etwa 1-50 Gew.-Teile eines anderen Brenngases pro Gew.-Teil Wasserstoff bei einem Gesamteinlaßdruck von etwa 1,4-2,8 atü und

(iii) an mindestens einem der in (i) und (ii) genannten Eintrittspunkte Wasserdampf bei einem Gesamteinlaßdruck von etwa 1,4-2,8 atü
einführt,

wobei das Verhältnis von Sauerstoff zu Wasserdampf etwa 0,5-10 Gew.-Teile Sauerstoff pro Gew.-Teil Wasserdampf beträgt und Druck-Fließgeschwindigkeit, Temperatur und Turbulenz auf ausreichend

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hohen Werten hält, um eine praktisch homogene Gasmischung und deren praktisch vollständige Verbrennung zu ergeben, wobei die Brennerzonenauslaßtemparatur zwischen etwa 1200-2600 C. und der Brennerzonendruck zwischen etwa 1,4-2,8 atü liegt,

und die Gasmischung zur Bildung einer Mischung von Verbrennungsgasen zusammen mit dem Wasserdampf entzündet;

(b) die Gase aus der Brennerzone in die Mischzone in Querstromrichtung zum Fluß durch mindestens einen Abschnitt mit verengtem Hals einführt, wobei die Verengung einen solchen Querschnitt in Bezug zur Brennerzone hat, daß sich die Gase bei ihrem Durchgang beschleunigen.

wobei die Mischzone so konstruiert ist, daß sich die Gase bex ihrem Eintritt in dieselbe expandieren;

(c) Rohöl in die Gase in der Mischzone in einem Verhältnis von etwa 0,75-1 Gew.-Teil Rohöl pro Gew.-Teil Gase bei einem Einlaßdruck von etwa 35-56 atü im stromaufwärts liegenden Ende aer Mischzone in stromabwärts weisender Richtung und in Form eines kreisförmigen Konus einführt, dessen Basis stromabwärts vom Konusscheitel liegt, wobei die Konusachse praktisch parallel zur Achse von Misch- und Reaktionszone verläuft und der Scheitelwinkel des Konus etwa 30-100 beträgt und der stromabwärts liegenden Anteil des Konus aus Rohöltröpfchen einer Größe unter 50 Micron besteht;

(d) den Ausfluß aus der Mischzcne in die Reaktionszon leitet, wobei die Auslaßtemperatur der Reaktionszone zwischen etwa 800-1000 C., der Druck in der Reaktionszone zwischen etwa 0,7-1,75 atü und die Verweilzeit von Rohöl und dessen Produkten in der

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Misch- und Reaktionszone kombiniert etwa 10-40 Millisekunden beträgt;

(e) den Ausfluß aus der Reaktionszone in eine Abschreckzone mit ausreichend niedriger Temperatur zum fast sofortigen Abbruch der Reaktion einführt; und

(f) den Ausfluß aus der Abschreckzone gewinnt,

9.*- Verfahren nach Anspruch 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtung in Stufe (b) etwa +20° bis etwa -45° beträgt.

10,- Verfahren nach Anspruch 3, 7 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß in Stufe (b) Unterschallgeschwindigkeit aufrechterhalten wird.

11.=- Verfahren nach Anspruch 2 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktionszone eine Kegelstumpf form hat, ujobei sich das engere Ende des Stumpfes stromaufwärts befindet.

12,*· Verfahren nach Anspruch 2 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohöl in Tröpfchenform umgewandelt und in eine Atomisierungs- ?sne stromaufwärts von der Mischzone eingeführt wird, wobei die Einlaßtemperatur des Rohöles in die Atomisierungszone und die Temperatur der Gase ausreichen, um die Viskosität des Rohöles yar der .Verdampfung unter etwa 10 centipoises zu halten.

Der Patentanwalt:

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