DE3002209C2

DE3002209C2 - Process for the conversion of hydrocarbons

Info

Publication number: DE3002209C2
Application number: DE19803002209
Authority: DE
Inventors: Steve Arthur Mount Prospect Ill. Gewartowski
Original assignee: UOP LLC
Current assignee: Honeywell UOP LLC
Priority date: 1980-01-22
Filing date: 1980-01-22
Publication date: 1985-01-24
Also published as: DE3002209A1

Description

Die Erfindung betrifft esa Verfahren zur Umwandlung von Kohlenwasserstoffen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man als Zustrom ein a Mischphasenzustrom einsetzt und den Reaktionszonenabstrom vor Durchführung des indirekten Wärmeaustausches erhitzt indem man ihn durch eine direkt befeuerte Wärmezone leitetThe invention relates to a process for the conversion of hydrocarbons, which is characterized is that a mixed phase feed is used as the feed and the reaction zone effluent is upstream Carrying out the indirect heat exchange by heating it through a directly fired heat zone directs

Das erfindungsgemäße Verfahren ist allgemein anwendbar und nicht auf eine spezielle Art von Reaktionen oder Kombinationen von Reaktionspartnern beschränkt Deshalb kann das Verfahren auf eine große Anzahl von Prozessen übertragen werden, die weit entwickelt und in der Praxis üblich sind. Dazu zählen die Isomerisierung von paraffinischen und aromatischen Kohlenwasserstoffen und die Behandlung von Dunkelölen mit Wasserstoff zur Abtrennung von Schwefel und Stickstoff.The method according to the invention is generally applicable and not to a specific type of reaction or combinations of reactants are limited. Therefore, the process can be limited to a large Number of processes that are well developed and common in practice. These include the Isomerization of paraffinic and aromatic hydrocarbons and the treatment of dark oils with hydrogen to separate sulfur and nitrogen.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren werden verschiedene bekannte Verfahrensschritte angewandt Beispielsweise ist es bekannt, aus einem Reaktionszonenabstrom durch indirekten Wärmeaustausch mit dem der Reaktionszone zugeführten Zustrom Wärme wiederzugewinnen. Auch ist es üblich, einen aus einer Mischphase bestehenden Reaktionszonenabstrom in eine Phasentrennungszone zu führen, um einen Dampfstrom zu gewinnen, der Wasserstoff enthält; dieser wird dann als Teil des Zustroms wieder in die Reaktionszone eingespeist Ein anderer, in Verfahren zur Umwandlung von Kohlenwasserstoffen allgemein angewandter Verfahrensschritt betrifft die Versorgung eines Zustroms mit Wärme, indem der Zustrom durch eine befeuerte Wärmezone geschickt wird.Various known method steps are used in the method according to the invention, for example it is known from a reaction zone effluent by indirect heat exchange with that of the Reaction zone supplied feed to recover heat. It is also common to use one from a mixed phase to lead existing reaction zone effluent into a phase separation zone in order to obtain a vapor stream, which contains hydrogen; this is then fed back into the reaction zone as part of the feed Another process step commonly used in processes for the conversion of hydrocarbons concerns the supply of an inflow with heat by dividing the inflow through a heated warm zone is sent.

Bisher war es allgemeine Praxis, den Zustrom, der einer Vorrichtung zur Umwandlung von Kohlenwasserstoffen oder zur Abtrennung von Komponenten zugeführt wird, dadurch zu erhitzen, daß man zuerst den Zustrom einem Wärmeaustausch mit einem heißen Strom, z. B. dem Abstrom aus dieser Vorrichtung, aussetzt, und anschließend den Zustrom in einem befeuerten Erhitzer oder einer anderen Erhitzungsvorrichtung weiter erhitzt Der Abstrom aus der letztgenannten Vorrichtung kann dann in eine andere Prozeßeinheit eingespeist oder abgekühlt werden.Heretofore it has been common practice to control the flow of a device for converting hydrocarbons or for the separation of components is fed, by first heating the Inflow a heat exchange with a hot stream, e.g. B. exposed to the effluent from this device, and then the feed in a fired heater or other heating device further heated. The effluent from the last-mentioned device can then be transferred to another process unit fed in or cooled down.

In sehr vielen Verfahren der chemischen, z. B. der petrochemischen, Industrie ist es erforderlich, eimn Zustrom bestimmter Stoffe vor dem Einspeisen in eine Reaktionszone zu erhitzen. Oft ist dieser Zustrom ein Mischphasenstrom, der Komponenten sowohl in der Dampfphase als auch in der Flüssigphase enthält Auch kommt es häufig vor, daß die öfen oder Erhitzer, die zur Einstellung der höheren Einlaßtemperaturen der Zuströme eingesetzt werden, Erhitzer mit mehrfachen Durchgangsleitungen sein müssen. Deshalb ergeben sich häufig Probleme im Zusammenhang mit dem Erhitzen von Mischphasenströmen in befeuerten Erhitzern mit mehrfachen Durchgangsleitungen.In many chemical processes, e.g. B. the petrochemical, industry requires an influx to heat certain substances before feeding them into a reaction zone. Often times this influx is one Mixed phase stream containing components in both vapor phase and liquid phase Also it often happens that the furnaces or heaters which are used to adjust the higher inlet temperatures of the inflows must be used, heaters with multiple through lines. Therefore surrender common problems associated with heating mixed phase streams in fired heaters with multiple through lines.

Eine der größten Schwierigkeiten bei Erhitzern für diesen besonderen Zweck ist die schlechte Verteilung der Dampfphase und der Flüssigphase innerhalb der Röhren des Erhitzers. Die Folge davon können sehr ungleichmäßige Temperaturprofile zwischen oder innerhalb von Röhren des Erhitzers sein. Auch können Bereiche mit überhähter Temperatur auftreten. Beispielsweise kann ein größerer Anteil einer Flüssigkeit, die sich an einer niedrig gelegenen Stelle ansammelt, den Durchfluß von Dampf durch eine oder mehrere Röhren des Erhitzers blockieren. Dadurch wird der normale Zweiphasenfluß gestört was zu zeitweise geringem oder fehlendem Durchfluß in den betroffenen Röhren führen kann. Der Durchfluß dieser Flüssigkeiten durch die Röhren des Erhitzers führt von den Röhrenwänden Wärme ab und dient deshalb zur Begrenzung der maximalen Temperatur in den Röhren. Ein verminderter oder unterbrochener Durchfluß von Flüssigkeit vermindert die Geschwindigkeit der Wärmeabführung aus den Röhren durch abnehmenden Wärmeübergang auf die Flüssigkeiten. Dadurch erreichen die Röhren höhere Temperaturen, die Koksablagerungen oder unerwünschte Krackprozesse in den Flüssigkeiten verursachen können. Lange dauernde schlechte Verteilung des Durchflusses der Flüssigkeit kann zur Schwächung der Röhren durch übermäßige Betriebstemperaturen führen. Daraus ergeben sich Rohrbrüche im Erhitzer, die ein katastrophales Austreten des leicht entflammbaren Zustroms in den Erhiuer zur Folge haben kann.One of the major difficulties with heaters for this particular purpose is poor distribution the vapor phase and the liquid phase within the tubes of the heater. The consequence of this can be great be uneven temperature profiles between or within tubes of the heater. Also can Areas with excessive temperature occur. For example a larger proportion of a liquid that collects in a low-lying area can block the flow of steam through one or more tubes of the heater. This becomes the normal The two-phase flow is disturbed, leading to occasional little or no flow in the affected tubes can lead. The flow of these liquids through the heater tubes is from the tube walls Heat from and therefore serves to limit the maximum temperature in the tubes. A diminished or interrupted flow of liquid reduces the rate of heat dissipation out of the tubes by decreasing heat transfer to the liquids. This allows the tubes to reach higher levels Temperatures that cause coke deposits or undesirable cracking processes in the liquids can. Prolonged poor distribution of the flow of the liquid can weaken the Pass tubes through excessive operating temperatures. This results in broken pipes in the heater that a catastrophic leakage of the flammable influx into the Erhiuer can result.

so Aus der US-PS 38 73 440 ist ein Verfahren der eingangs genannten Art bekannt Ein Kohlenwasserstoffgemisch wird durch indirekten Wärmeaustausch mit dem Reaktorabstrom erhitzt, wobei dieser Abstrom dadurch zusätzlich erhitzt wird, daß eine bestimmte Fraktion des Abstroms nach mehrfacher Abtrennung von schweren und leichten Bestandteilen in einer direkt befeuerten Wärmezone aufgeheizt wird und dann durch indirekten Wärmeaustausch den Reaktorabstrom, nachdem dieser einen Teil seiner Wärme an den Zustrom abgegeben hatte, wieder aufheizt, damit er im Wärmeaustauscher weitere Wärme an den Zustrom abgeben kann.So From US-PS 38 73 440 a method of the type mentioned is known A hydrocarbon mixture is heated by indirect heat exchange with the reactor effluent, this effluent thereby is additionally heated that a certain fraction of the effluent after multiple separation of heavy and light components is heated up in a directly fired heat zone and then through indirect heat exchange the reactor effluent after this part of its heat to the inflow had given off, heats up again so that it gives off more heat to the inflow in the heat exchanger can.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Verfahren der genannten Gattung die Schwierigkeiten im Zusammenhang mit der schlechten Verteilung von Mischphasenströme in befeuerten Erhitzern zu vermindern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,The invention is based on the object of reducing the difficulties associated with the poor distribution of mixed phase flows in fired heaters in a method of the type mentioned.
According to the invention, this object is achieved by

daß man bei Einsetzen eines Mischphasenzustroms den ■Reaktionszonenabstrom vor Durchführung des indirekten Wärmeaustauschers erhitzt, indem man ihn durch eine direkt befeuerte Wärmezone leitetthat at the onset of a mixed phase inflow the ■ Heated reaction zone effluent prior to implementation of the indirect heat exchanger by passing it through conducts a directly fired heat zone

Der im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung gebrauchte Ausdruck »Wasserstoffbehandlung« umfaßt die speziellen Verfahren zur Umwandlung von Kohlenwasserstoffen, wie das Kracken mit Wasserstoff und die Hydrodesulfurierung. Hierbei wird ganz allgemein Bezug genommen auf die Sättigung von in Pyrolysebenzin enthaltenen Olefinen und Diolefinen, die Hydrodesulfurierung eines Dunkelöls und die Abtrennung kleiner Mengen Stickstoff aus Zuströmen durch Hydrodenitrierung.The expression "hydrogen treatment" used in connection with the present invention includes the special processes for converting hydrocarbons, such as hydrogen cracking and hydrodesulfurization. Here, very general reference is made to the saturation of olefins and diolefins contained in pyrolysis gasoline, the hydrodesulfurization of a dark oil and the separation small amounts of nitrogen from feed streams by hydrodenitriding.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird sowohl ein befeuerter Erhitzer, als auch ein Austauscher mit indirektem Wärmeaustausch eingesetzt Beide Vorrichtungen können in üblicher Weise geschaltet sein, wobei sie den anderen Bedingungen bezüglich Temperatur und Druck beim erfindungsgemäßen Verfahren angepaßt sind. Der Ausdruck »Erhitzer mit mehrfachen Durchgangsleitungen« bedeutet einen Erhitzer, der mit einem Leitungssystem ausgerüstet ist, das erlaubt, eine zugeführte Flüssigkeit zwischen verschiedenen alternativen Durchflußwegen durch den Hochtemperaturbereich aufzuteilen. Der Ausdruck »befeuerter Erhitzer« bedeutet, daß im Erhitzer eine offene Flamme vorliegt Das erfindungsgemäße Verfahren wird in Verbindung mit einem als Reaktor oder einer Reaktionszone angewandt Dabei kommt als Reaktionszone beispielsweise ein Festbett, eine sich bewegende Zone, eine einer kochenden Flüssigkeit ähnelnde Zone oder eine Wirbelschicht in Frage. Die Reaktionszone kann zwei oder mehr Reaktoren in Serie oder in paralleler Anordnung enthalten. Die Gestaltung und der Betrieb der Reaktionszone kann in der gleichen Weise erfolgen, die für den durchzuführenden speziellen Umwandlungsprozeß üblich istIn the method according to the invention, both a fired heater and an exchanger with indirect heat exchange are used. Both devices can be connected in the usual way, whereby they adapted to the other conditions with respect to temperature and pressure in the process according to the invention are. The term "heater with multiple pass-throughs" means a heater that works with a Line system is equipped, which allows a supplied liquid between different alternatives Divide flow paths through the high temperature area. The term "fired heater" means that there is an open flame in the heater. That The process according to the invention is used in conjunction with a reactor or a reaction zone. The reaction zone here is, for example a fixed bed, a moving zone, a boiling liquid-like zone or a fluidized bed in question. The reaction zone can be two or contain more reactors in series or in parallel. The design and operation of the reaction zone can be done in the same manner as for the specific conversion process to be performed is common

Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird ein Mischphasenzustr">m in einer Wärmeaustauscherzone mit indirektem Wärmeaustausch auf die gewünschte Einlaßtemperatur der Reaktionszone gebracht Da die zu behandelnden Flüssigkeitsmengen beträchtlich sein können, kann die im Wärmeaustauscher erforderliche Größe der Oberfläche den Einsatz von mehreren Wärmeaustauschern nötig machen. In Mantel- und Röhrenaustauschern ist die Anwendung des Gegenstromprinzips bevorzugt Es können jedoch auch andere Austauscher eingesetzt werden. Neben dem Erhitzen in der Zone mit indirektem Wärmeaustausch kann ein Teil oder die gesamte Flüssigkeit im Zustrom verdampft werden. Bei einigen Umwandlungsverfahren, wie Isomerisierungen, ist das Verdampfen des gesamten Zustroms vor der Reaktion normalerweise erforderlich. In anderen Verfahren ist es wünschenswert oder nötig, mit einem Mischphasenstrom zu arbeiten. Ein Beispiel hierfür ist die bei niedriger Temperatur durchgeführte Wasserstoffbehandlung von Pyrolyseflüssigkeiten zur Sättigung olefinischer Kohlenwasserstoffe. Hohe Temperaturen werden bei diesem Verfahren vermieden, da sie übermäßige Polymerisation der olefinischen Kohlenwasserstoffe in der Reaktionszone verursachen. In the process according to the invention, a mixed phase feed in a heat exchanger zone with indirect heat exchange is brought to the desired inlet temperature of the reaction zone. Since the quantities of liquid to be treated can be considerable, the size of the surface required in the heat exchanger can make the use of several heat exchangers necessary. and tube exchangers, the use of the countercurrent principle is preferred. However, other exchangers can also be used. In addition to heating in the zone with indirect heat exchange, some or all of the liquid in the feed can be evaporated. In some conversion processes, such as isomerizations, the evaporation of the entire In other processes it is desirable or necessary to use a mixed phase flow, an example of which is the low temperature hydrotreatment of pyrolysis liquid th for the saturation of olefinic hydrocarbons. High temperatures are avoided in this process as they cause excessive polymerization of the olefinic hydrocarbons in the reaction zone.

Eine wesentliche Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens umfaßt folgende Stufen: Einleiten eines Mischphasenzustroms in eine Zone in indirektem Wärmeaustausch und Verdampfen der flüssigen Phase des Zustroms sowie Erhitzen des Zustroms auf eine gewünschte Temperatur; Leiten des Zustroms durch eineAn essential embodiment of the method according to the invention comprises the following stages: Initiation a mixed phase flow into a zone in indirect heat exchange and evaporation of the liquid phase the feed and heating the feed to a desired temperature; Directing the influx through a Reaktionszone, die unter Bedingungen gehalten wird, be: denen Kohlenwasserstoffe umgewandelt werden, wobei ein Reaktionszonenabstrom gebildet wird, der eine höhere Enthalpie als der Zustrom beim Eintreten inReaction zone maintained under conditions be: which hydrocarbons are converted to form a reaction zone effluent which a higher enthalpy than the influx when entering die Reaktionszone aufweist; Erhitzen des Reaktionszonenabstroms durch Hinterdurchführen durch eine befeuerte Wärmezone; Abkühlen mindestens eines Teils des Reaktionszonenabstroms durch HindurcUeiten durch die vorgenannte Zone mit indirektem Wärmeausthe reaction zone has; Heating the reaction zone effluent by passing it through a fired heating zone; Cooling at least one part the reaction zone effluent by passing it through the aforesaid zone with indirect heat tausch, wobei dieser indirekte Wärmeaustausch mit dem Zustrom bewirkt wird.exchange, this indirect heat exchange with the Influx is effected.

Die Zeichnung erläutert eine der Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens, wie es auf eine Hydrodesulfurierung angewandt werden kann. Zur Verein-The drawing illustrates one of the embodiments of the process according to the invention as it can be applied to hydrodesulfurization. To the club

fachung und besseren Übersichtlichkeit sind in der Zeichnung eine Reihe von Einrichtungen nicht dargestellt, die normalerweise zur Durchführung des Verfahrens erforderlich sind. Derartige Einrichtungen sind beispielsweise Kontrollgeräte für Druck, Durchfluß undFachung and better clarity, a number of facilities are not shown in the drawing, which are normally required to carry out the process. Such devices are, for example, control devices for pressure, flow and Temperatur sowie Einbauten in Reaktoren. Diese Einrichtungen können in üblicher Weis? gestaltet sein. Die Darstellung der Zeichnung einer Ausfür-rungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens schließt jedoch die Anwendung anderer Ausführungsformen nicht ans, dieTemperature and internals in reactors. These facilities can be used in the usual way? be designed. the Representation of the drawing of an embodiment of the However, the method according to the invention does not include the use of other embodiments auch beschrieben sind oder sich durch normale und übliche Modifizierung des Verfahrens ergeben.are also described or result from normal and customary modification of the process.

In der Zeichnung wird ein Mischphasenzustrom aus Dunkelöl, der ein Gemisch aus schwefelhaltigen Kohlenwasserstoffen enthält, über die Leitung 1 eingespeistIn the drawing, a mixed-phase inflow of dark oil, which contains a mixture of sulfur-containing hydrocarbons, is fed in via line 1 Der Zustrom wird mit einem über die Leitung 2 zugeführten wasserstoffhaltigen Gasstrom gemischt und über die Leitung 3 durch einen Austauscher 4 mit indirektem Wärmeaustausch geleitet Der Zustrom wird dann auf die gewünschte Einlaßtemperatur des DesulfuThe feed stream is mixed with a hydrogen-containing gas stream fed in via line 2 and passed via line 3 through an exchanger 4 with indirect heat exchange then to the desired inlet temperature of the Desulfu rierungsreaktors 5 erhitzt Diese Temperaturzunahme verursacht im allgemeinen das Verdampfen eines weiteren Teils des Zustroms. Der Mischphasenzustrom wird dann bei den im Reaktor aufrechterhaltenen Hydrodesulfurierungsbedingungen mit einem Katalysator in Be-rierungsreaktors 5 heated This increase in temperature generally causes another portion of the feed to evaporate. The mixed phase inflow is then under the hydrodesulfurization conditions maintained in the reactor with a catalyst in rührung gebracht Unter Verbrauch von Wasserstoff wird ein Reaktorabstrom gebildet, der Schwefelwasserstoff, Wasserstoff und flüssige Kohlenwasserstoffe enthält Der Reaktorstrom wird über die Leitung 6 in einenstirred With the consumption of hydrogen, a reactor effluent is formed which contains hydrogen sulfide, hydrogen and liquid hydrocarbons The reactor stream is via line 6 in a Dampf-Flüssig-Separator 7 eingespeist. Die flüssige Phase des Reaktorabstroms verläßt den Boden des Separators 7 über die Leitung 9 in Form eines flüssigen Produktstroms. Dieser Strom wird in der gegebenenfalls vorhandenen Pumpe 17 unter Druck gesetzt undVapor-liquid separator 7 fed. The liquid one Phase of the reactor effluent leaves the bottom of the separator 7 via line 9 in the form of a liquid Product stream. This stream is pressurized in the pump 17, if present, and

so auf die Leitungen 10a undlOi» des Mehrfacheinlasses des befeuerten Erhitzers 11, der mit mehrfachen Durchgangsleitungen ausgerüstet ist aufgeteilt Der flüssige Produktstrom wird im Erhitzer auf eine höhere Temperitui a;s der des Reaktorstroms erhitzt und über dieso on the lines 10a and 10i »of the multiple inlet of the fired heater 11, which is equipped with multiple passage lines divided the liquid The product stream is heated in the heater to a higher temperature than that of the reactor stream and over the Mehrfachableitungen 12a und 126 aus dem Erhitzer abgezogen. Anschließend wird der Flüssigprcduktstrom durch den Austauscher 4 mit indirektem Wärmeaustausch geführt und durch Wärmeaustausch mit dem Zustrom abgekühlt. Dann wird der FlüssigproduktstromMultiple leads 12a and 126 withdrawn from the heater. Then the liquid product stream passed through the exchanger 4 with indirect heat exchange and cooled by heat exchange with the inflow. Then the liquid product stream über die Leitung 13 aus dem System abgenommen.removed from the system via line 13.

Der Anteil der Dampfphase des Reaktorabstroms wird aus dem Dampf-Flüssig-Seporator über die Leitung 8 entnommen und in eine Gasreinigungszone 14 eingegeben. Der Zweck dieser Zone liegt darin, einen Teil des Ammonika-. des Schwefelwasserstoffs und der leichten Kohlenwasserstoffe aus den in das System eingeführten Gasen abzutrennen. Diese Zone kann eine oder mehrere Teilkondensationen und ein Auswaschen The portion of the vapor phase of the reactor effluent is withdrawn from the vapor-liquid separator via line 8 and fed into a gas cleaning zone 14. The purpose of this zone is to remove some of the ammonia. to separate the hydrogen sulfide and light hydrocarbons from the gases introduced into the system. This zone can have one or more partial condensations and a washout

der Amine umfassen. Über die Leitung 18 wird ein erhaltener Kondensatstrom, der Cs₈-Kohlenwasserstoffe enthalten kann, abgeführt, während über die Leitung 15 Schwefelwasserstoff und leichte Gase, wie Methan und Äthan, entlassen werden. Der übrige, relativ wasser- s stoffreiche Gasstrom wird über die Leitung 20 abgeführt und mit dem über die Leitung 19 zugeführten Wasserstoff gemischt Der gebildete wasserhaltige Gasstrom wird im Kompressor 16 verdichtet und dann dem über die Leitung 1 eingespeisten Zustrom zugemischt.of the amines. _{A condensate stream obtained, which may contain Cs 8} hydrocarbons, is discharged via line 18, while hydrogen sulfide and light gases such as methane and ethane are discharged via line 15. The remaining, relatively hydrogen-rich gas stream is discharged via line 20 and mixed with the hydrogen supplied via line 19. The water-containing gas stream formed is compressed in compressor 16 and then added to the inflow fed in via line 1.

Ein Verfahren, bei dem die Reaktionspartner in einer Mischphase eingesetzt werden, ist das Hydrokracken oder die Hydrodesulfurierung von Dunkelölen. Der Ausdruck »Dunkelöl« bezieht sich auf eine Erdölfraktion, die mehr als 1,0 Gewichtsprozent Asphalt enthält und einen Siedebereich über 340° C, bestimmt nach der entsprechenden ASTM-Destillationsmethode, aufweist. Zwei der üblichen Raffinerieprodukte, die normalerweise als »Dunkelöle« bezeichnet werden, sind reduzierte Rohprodukte, nämlich der Anteil eines Rohöls mit einem Siedepunkt von über 340° C und einem Gehalt von 1 bis 15 Gewichtsprozent Asphaltenen, sowie Sumpfprodukte aus Vakuumkolonnen, die normalerweise bei über 520° C sieden und etwa 1 bis 20 Gewichtsprozent Asphaltene enthalten. Diese sehr schweren Materialien können bei den erforderlichen Bedingungen der Wasserstoffbehandlung nicht verdampft werden und bleiben daher als flüssige Phase zurückOne process in which the reactants are used in a mixed phase is hydrocracking or the hydrodesulfurization of dark oils. The term "dark oil" refers to a petroleum fraction that contains more than 1.0 percent by weight of asphalt and has a boiling range above 340 ° C, determined according to the corresponding ASTM distillation method. Two of the common refined products, usually referred to as "dark oils," are reduced ones Raw products, namely the portion of a crude oil with a boiling point of over 340 ° C and a content of 1 to 15 percent by weight asphaltenes, as well as bottom products from vacuum columns, which are normally with Boil above 520 ° C and contain about 1 to 20 percent by weight of asphaltenes. These very heavy materials cannot and remain vaporized under the required conditions of the hydrogen treatment therefore returned as a liquid phase

Nach dem Erhitzen in der Zone mit indirektem Wärmeaustausch wird der Zustrom durch die Reaktionszo- ne geleitet. Zwischen der Wärmeaustauschzone und der Reaktionszone können verschiedene Gase, zurückgeführte Komponenten und zusätzliche Komponenten den Zustrom zugemischt werden, was jedoch vorzugsweise oberhalb der Wärmeaustauschzone erfolgt Eine Vielzahl von Reaktionen kann in der Reaktionszone durchgeführt werden. Die spezielle Reaktion ist vorzugsweise exotherm, kann jedoch auch endotherm sein. Deshalb weist der Reaktionszonenabstrom vorzugsweise eine höhere Temperatur und Enthalpie auf als der Zustrom beim Eintritt in die Reaktionszone. In einigen Fällen, wie beim Hydrokracken, kann ein viel größerer Prozentsatz des Reaktionszonenabstroms in der Dampfphase vorliegen im Vergleich zum Zustrom beim Eintritt in die Reaktionszone.After heating in the zone with indirect heat exchange, the inflow through the reaction zone ne headed. Various gases, recycled components and additional components can pass between the heat exchange zone and the reaction zone the feed are admixed, but this is preferably done above the heat exchange zone A variety of reactions can be carried out in the reaction zone. The particular reaction is preferably exothermic, but it can also be endothermic. Therefore, the reaction zone effluent preferably has a higher temperature and enthalpy than that Inflow on entry into the reaction zone. In some cases, like hydrocracking, it can be a lot bigger The percentage of the reaction zone effluent is in the vapor phase compared to the feed at the Entry into the reaction zone.

Mindestens ein Teil des· Reaktionszonenabstroms wird in einen Erhitzer geführt Wenn der Reaktionszonenabstrom vollständig verdampft ist, wird vorzugsweise der gesamte Abstrom in den Erhitzer eingespeist und ein Wärmeaustausch mit dem Zustrom herbeigeführt Ein Zweiphasenstrom durch den Erhitzer wird dann vollständig vermieden. Ist der Reaktionszonenabstrom ein Mischphasenstrom, wird er vorzugsweise in eine Dampf-Flüssig-Trennzone geführt, wie in der Zeichnung dargestellt ist Die Dampfphase und die Flüs- sigphase des Reaktionszonenabstroms werden dann in zwei Ströme aufgeteilt Beide oder nur einer dieser Ströme kann durch die Erhitzungszone geleitet werden. Falls beide Ströme erhitzt werden, werden sie in der Erhitzungszone zu jedem Zeitpunkt gehalten. Vorzugs- ω weise wird nur die Flüssigphase erhitzt, wenn sie in ausreichender Menge vorliegt Der erhitzte Anteil des Reaktionszonenabstroms wird dann durch die Zone mit indirektem Wärmeaustausch geführt, um das Erhitzen des Zustroms herbeizuführen.At least a portion of the reaction zone effluent is fed to a heater. When the reaction zone effluent is completely evaporated, preferably all of the effluent is fed to the heater and a heat exchange with the feed is brought about. A two-phase flow through the heater is then brought about completely avoided. Is the reaction zone effluent a mixed phase stream, it is preferably fed into a vapor-liquid separation zone, as shown in the drawing. The sig phase of the reaction zone effluent are then divided into two streams. Both or only one of these Currents can be passed through the heating zone. If both streams are heated, they will be in the Heating zone held at all times. Preferred ω wisely, only the liquid phase is heated if it is present in sufficient quantities Reaction zone effluent is then passed through the indirect heat exchange zone for heating to bring about the influx.

Um den Zustrom auf die gewünschte Einlaßtemperatur der Reaktionszone zu erhitzen, ist es nötig, daß der erhitzte Anteil des Reaktionszonenabstroms, der in dieIn order to heat the feed to the desired inlet temperature of the reaction zone, it is necessary that the heated portion of the reaction zone effluent flowing into the Zone mit indirektem Wärmeaustausch geleitet wird, eine Temperatur über der gewünschten Einlaßtemperatur der Reaktionszone aufweist. Die genau erforderliche Temperatur hängt von verschiedenen Faktoren ab, wie den Durchflußgeschwindigkeiten der beiden der Zone mit indirektem Wärmeaustausch zugeführten Ströme sowie der Größe der in dieser Zone vorliegenden Oberfläche. Die maximal mögliche Menge von erhitztem Reaktionszonenabstrom entspricht der Durchflußgeschwindigkeit des Zustroms, wobei normalerweise im Austauscher mit indirektem Wärmeaustausch eine Temperaturdifferenz von mindestens 8 bis 12° C erforderlich ist. Deshalb soll der in die Zone mit indirektem Wärmeaustausch eingeleitete erhitzte Anteil des Reaktionszonenabstroms mindestens eine Temperatur aufweisen, die 10 bis 12⁰C über der gewünschten Einlaßtemperatur der Reaktionszone liegt.Zone with indirect heat exchange is passed, has a temperature above the desired inlet temperature of the reaction zone. The exact temperature required will depend on various factors such as the flow rates of the two streams supplied to the zone of indirect heat exchange and the size of the surface area in that zone. The maximum possible amount of heated reaction zone effluent corresponds to the flow rate of the feed, a temperature difference of at least 8 to 12 ° C. normally being required in the exchanger with indirect heat exchange. Therefore, the flow into the zone of indirect heat exchange heated portion to have at least one temperature of the Reaktionszonenabstroms, which is 10 to 12 ⁰ C above the desired inlet temperature of the reaction zone.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat mehrere Vorteile, die nicht aiie bei einer bestimmten Anwendungsform vorliegen müssen. Beispielsweise kann in einigen Fällen der Reaktorabstrom zu geringerer Verschmutzung der Erhitzerröhren führen als der Zustrom, selbst wenn eine höhere Temperatur angewandt wird. Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß keine schlechte Verteilung der flüssigen Phase im Erhitzer möglich ist, wenn der Reaktionszonenabstrom ein Dampfphasenstrom ist. Ein anderer Vorteil ergibt sich dann, wenn bei einem Verfahren revjt einem zurückgeführten Gasstrom ein Mischphasenstrom aus der Reaktionszone abgeführt wird. Dabei liegt der Druckabfall gegenüber dem Erhitzer außerhalb des Kreislaufs des zurückgeführten Gases. Dies vermindert die Betriebskosten des Verfahrens. Ein Beispiel für diese Art von Verfahren ist die Hydrodesulfurierung von Dunkelöl, wie es in der Zeichnung dargestellt istThe method according to the invention has several advantages which do not always have to be present in a particular form of application. For example, in some Cases of the reactor effluent lead to less pollution of the heater tubes than the inflow itself when a higher temperature is used. Another advantage is that there is no bad distribution the liquid phase in the heater is possible if the reaction zone effluent is a vapor phase flow. A Another advantage arises if, in one process, a mixed-phase stream is removed from the reaction zone in a recirculated gas stream. The pressure drop in relation to the heater is outside the circuit of the returned gas. This reduces the operating costs of the process. An example of this type of process is the hydrodesulfurization of dark oil as shown in the drawing

Zurückgeführte Gasströme werden in vielen Verfahren cinfssetzt. z. B b"i '*"*' !enm«TMpninij von naraffinischen und aromatischen Kohlenwasserstoffen. Diese zurückgeführten Gasströme sind oft wasserstoffreich und enthalten 80 bis 90 Molprozent oder mehr Wasserstoff. Dieser kann aus mehreren Gründen durch die Reaktionszone geführt werden, z. B. zur Unterstützung der Verdampfung der Reaktionspartner, zum Aufrechterhalten der Katalysatoraktivität und zur Verhinderung der Bildung übermäßiger Koksablagerungen. In einigen Verfahren kann die gewünschte Reinheit des zurückgeführten Stroms ziemlich einfach aufrechterhalten werden, z. B. durch den Einsatz eines Schleppstroms oder durch gute Regelung der Menge an leichten Stoffen, die aus verschiedenen Flüssigkeitsströmen, einschließlich Kondensaten, abgetrennt werden. Dies trifft im allgemeinen für typische Jsomerisierungsverfahren zu. Bei Verfahren der Hydrodesulfurierung und des Hydrokrakens werden oft eine große Anzahl flüssiger Stoffe, wie Propan, Methan und Schwefelwasserstoff, gebildet Die leichten Kohlenwasserstoffe können durch partielle Kondensationen und Adsorption abgetrennt werden. Der saure Schwefelwasserstoff wird oft durch Behandeln mit einer Aminlösung, wie Monoäthanolamin, abgetrennt Die Maßnahmen in der Gasreinigungszone eines Desulfurierungsverfahrens können deshalb das Abkühlen des Gasstroms auf eine Temperatur von etwa 38° C und Behandlung des gekühlten Gasstroms in Gegenstrom mit einer wäßrigen Aminlösung in einer Säule einschließen. Weitere Einzelheiten über die F-einigung von zurückgeführtem Gas in Desulfurierungsverfahren ergeben sich aus den US-PS 37 25 252 und 38 47 799.Recirculated gas streams are used in many processes. z. B b "i '*" *'! Enm «TMpninij of naraffinic and aromatic hydrocarbons. These Recycled gas streams are often hydrogen rich and contain 80 to 90 mole percent or more hydrogen. This can be passed through the reaction zone for several reasons, e.g. B. to support the Evaporation of the reactants, to maintain the catalyst activity and to prevent the formation of excessive coke deposits. In some processes the desired purity of the recycle stream can be maintained fairly easily, e.g. B. by using a towing current or through good regulation of the amount of light matter emanating from various liquid streams, including Condensates are separated. This is generally true for typical isomerization processes. at Processes of hydrodesulfurization and hydrocracking are often a large number of liquid substances, such as Propane, methane and hydrogen sulfide, formed The light hydrocarbons can be through partial Condensation and adsorption are separated. The acidic hydrogen sulfide is often separated by treatment with an amine solution such as monoethanolamine. The measures in the gas cleaning zone of a desulfurization process can therefore include cooling the gas stream to a temperature of about 38 ° C and treatment of the cooled gas stream in countercurrent with an aqueous amine solution in a column lock in. More details on the F-purification of recycled gas in desulfurization processes result from US-PS 37 25 252 and 38 47 799.

Geeignete Katalysatoren für den Einsatz in vielenSuitable catalysts for use in many

Verfahren zur Umwandlung von Kohlenwasserstoffen sind im Handel erhältlich.Processes for converting hydrocarbons are commercially available.

Die in der Reaktionszone aufrechterhaltenen Bedingungen werden in Abhängigkeit von verschiedenen Faktoren, wie den gewünschten Reaktionen, der Zusammensetzung des Zustroms und der Katalysatoraktivität, ausgewählt.The conditions maintained in the reaction zone will vary depending on various Factors such as the reactions desired, the composition of the feed and the catalyst activity.

Eii.celheiten bezüglich der Katalysatoren und der Verfahrensbedingungen für die Wasserstoffbehandlung können aus den US-PS 37 25 252, 37 30 880, 37 48 261, 38 25 485, 38 47 799, 37 02 237, 33 64 131, Il 17 857 und 37 20 602 entnommen werden. Eine ziemlich detaillierte Zusammenfassung des Standes des Hydrokrackens ist in Industrial Engineering Chemistry, Product Research and Development, Bd. 14 (1975), Nr. 2, S. 74, veröffentlicht.Eii.celheiten regarding the catalysts and the process conditions for the hydrogen treatment can be found in US-PS 37 25 252, 37 30 880, 37 48 261, 38 25 485, 38 47 799, 37 02 237, 33 64 131, Il 17 857 and 37 20 602. A fairly detailed summary of the state of the art in hydrocracking is published in Industrial Engineering Chemistry, Product Research and Development, Vol. 14 (1975), No. 2, p. 74.

Der Betrieb des Erhitzers, insbesondere die Geschwindigkeit, mit der Brennstoff dem Erhitzer zugeführt wird, kann durch eine oder mehrere TciiipcrätUrmessungen geregelt werden, die am Einlaß oder innerhalb der Reaktionszone vorgenommen werden. Diese Temperaturmessungen für die Regelung des Erhitzers können auch dort erfolgen, wo der Produktstrom aus der Zone mit indirektem Wärmeaustausch austritt. Der Betrieb des Erhitzers wird derart eingestellt, daß die erforderliche Temperatur in der Reaktionszone für den gewünschten Umwandlungsgrad erreicht wird. Diese Temperatur ändert sich mit der Alterung des Katalysators. Andere Faktoren, die ein Einstellen der Zuflußgeschwindigkeit des Brennstoffs zum Erhitzer erforderlich maclien können, sind die Geschwindigkeit des zufließenden Produktstroms und seine Anfangstemperatur vor dem Eintritt in die Zone mit indirektem Wärmeaustausch.The operation of the heater, particularly the rate at which fuel is supplied to the heater, can be controlled by one or more temperature measurements taken at the inlet or within the reaction zone. These Temperature measurements for regulating the heater can also be made where the product flow is coming from the zone with indirect heat exchange. The operation of the heater is adjusted so that the required temperature in the reaction zone for the desired degree of conversion is reached. These Temperature changes as the catalyst ages. Other factors that require adjusting the rate of fuel flow to the heater maclien are the speed of the incoming product flow and its initial temperature before entering the zone with indirect heat exchange.

Der Reaktionszonenabstrom wird vor dem Eintritt in die Dampf-Flüssig-Trennzone oder in den Erhitzer nicht abgekühlt. Wird eine solche Trsnnzone verwendet, kann sie in üblicher Weise gestaltet sein. Es ergibt sich eine große Anzahl von Ausführungsformen für Dampf-Flüssig-Separatoren. Spezielle Beispiele sind den US-PS 33 64 657, 38 26 064, 38 53 513, 38 73 283 und 39 00 300 beschrieben. In vielen Fällen genügt ein relativ einfacher Abschneider mit einer Decke zur Entfeuchtung. Richtlinien zur Gestaltung von Abscheidern sind in Hydrocarbon Processing and Petroleum Refinder, Ausgabe Juni 1961, S. 155, angegebea Obwohl der Einsatz einer Dampf-Flüssig-Trennzone bevorzugt ist, wenn der Reaktionszonenabstrom ein Mischphasenstrom ist, kann das erfindungsgemäße Verfahren in diesem Fall ohne Dampf-Flüssig-Trennzone durchgeführt werden. Dies kann sich aus dem Wunsch ergeben, den Abstrom vor dem Trennen in eine Flüssigphase und eine Dampfphase abzukühlen. Auch kann, selbst wenn eine Dampf-Flüssig-Trennzone nicht verwendet wird, vorteilhaft sein, das erfindungsgemäße Verfahren anzuwenden, wenn der Reaktionszonenabstrom weniger flüssige Phase enthält als der Reaktionszonenzustrom.The reaction zone effluent is before entering the vapor-liquid separation zone or in the heater is not cooled. If such a door zone is used, it can be designed in the usual way. There are a large number of embodiments for vapor-liquid separators. Specific examples are the US-PS 33 64 657, 38 26 064, 38 53 513, 38 73 283 and 39 00 300. In many cases, a relatively simple cutter with a blanket is sufficient for dehumidification. Guidelines for the design of separators are given in Hydrocarbon Processing and Petroleum Refinder, June 1961 edition, p. 155, although the insert a vapor-liquid separation zone is preferred if the reaction zone effluent is a mixed phase stream, In this case, the process according to the invention can be carried out without a vapor-liquid separation zone. This may result from a desire to cool the effluent prior to separating into a liquid phase and a vapor phase. Also, even if a vapor-liquid separation zone is not used, it can be advantageous be to use the inventive method when the reaction zone effluent is less liquid Phase contains as the reaction zone feed.

Vorzugsweise werden in der Reaktionszone unter Dampfphasenbedingungen aromatische C₇.9-Kohlenwasserstoffe isomerisiert gemäß den US-PS 27 84 241, 29 76 332, 30 78 318,32 81 428,33 04 339, 35 53 276 und 39 96 305.Preferably aromatic in the reaction zone under vapor phase conditions are C ₇ .9-isomerized hydrocarbons in accordance with the US-PS 27 84 241, 29 76 332, 30 78 318.32 81 428.33 04 339, 35 53 276 and 39 96 305th

Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht in der Isomerisierung von aromatischen Kohlenwasserstoffen, wobei folgende Verfahrensstufen angewandt werden: Einspeisen eines Mischphasenzustroms, enthaltend aromatische Cy-a-Kohlenwasserstoffe und Wasserstoff in eine ZoneA preferred embodiment of the process according to the invention consists in the isomerization of aromatic hydrocarbons, the following process steps being used: Feeding a Mixed phase feed containing aromatic Cy-α hydrocarbons and hydrogen in one zone mit indirektem Wärmeaustausch sowie Verdampfen der flüssigen Phase des Zustroms und dessen Erhitzen auf eine gewünschte Temperatur des Reaktionszoneneinlasses; Führen des Zustroms durch eine für aromatische Kohlenwasserstoffe katalytische Reaktionszone, die auf Isomerisierungsbedingungen gehalten wird, wobei ein Reaktionszonenabstrom entsteht; Erhitzen des Reaktionszonenabstroms auf eine höhere Temperatur durch Hindurchführen durch eine befeuerte Wärmezone; Abwith indirect heat exchange and evaporation of the liquid phase of the inflow and its heating a desired temperature of the reaction zone inlet; Passing the influx through one for aromatic Hydrocarbons catalytic reaction zone, which is maintained at isomerization conditions, wherein a Reaction zone effluent is formed; Heating the reaction zone effluent to a higher temperature Passing through a heated heating zone; away kühlen des gesamten, auf diese Weise erhitzten Reak- tionszonenabstroms durch Hindurchführen durch eine Zone mit indirektem Wärmeaustausch, wobei der Wärmeaustausch mit dem Zustrom erfolgt. In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgecooling of the entire reactor heated in this way tion zone outflow by passing through a zone with indirect heat exchange, the heat exchange taking place with the inflow. In a further embodiment of the erfindungsge mäßen Verfahrens wird ein n-Paraffin mit 4 bis 7 Koh lenstoffatomen pro Molekül in der Reaktionszone isomerisiert. Dieses Verfahren ist in den US-PS 29 38 936, 31 12 351, 31 28 319, 31 31 235, 32 83 301 und 37 53 144 beschrieben. Das Verfahren dient für verschiedeneAccording to the method, an n- paraffin with 4 to 7 carbon atoms per molecule is isomerized in the reaction zone. This process is described in US Pat. No. 2,938,936, 3,112,351, 31 28 319, 31 31 235, 32 83 301 and 37 53 144. The procedure serves for various Zwecke, z. B. zur Aufbereitung der Paraffine als geeignete Mischkomponenten für Motorbrennstoffe oder zur Herstellung von Isoparaffinen für den Einsatz eines Alkylierungsverf ahrens. Die für einen erfolgreichen Betrieb der ReaktionszoPurposes, e.g. B. for processing the paraffins as suitable mixing components for motor fuels or for Production of isoparaffins for use in an alkylation process. The for a successful operation of the reaction zone ne bei der Isomerisierung erforderlichen Bedingungen hängen von dem Ausgangsmaterial und dem speziellen Katalysator in der Reaktionszone ab. Für die spezielle Ausführungsform der Isomerisierung von Cs-e-n-Paraffinen kann die Einlaßtemperatur an der Reaktionszonene conditions required for isomerization depend on the starting material and the particular catalyst in the reaction zone. For the special Embodiment of the isomerization of Cs-e-n-paraffins can be the inlet temperature at the reaction zone 120 bis 204⁰C, vorzugsweise 148 bis 259⁰C, betragen. Die Isomerisierungsreaktion ist exotherm. Ein Temperaturanstieg von 1 bis 155° C hängt normalerweise vom Umwandlungsgrad und der Menge an Benzol im Ausgangsmaterial ab. Benzol, das oft wegen schlechter120 to 204 ⁰ C, preferably 148 to 259 ⁰ C, are. The isomerization reaction is exothermic. A temperature rise of 1 to 155 ° C usually depends on the degree of conversion and the amount of benzene in the starting material. Benzene, often because of bad Fraktionierung des Ausgangsmaterials vorliegt hat einen großen Einfluß auf die Auslaßtemperatur der Reaktionszone. da die Hydrogenierungsreaktion von Benzol stärker exotherm ist als die Isomerisierungsreaktion der /j-Paraffine. Die Reaktionszone kann auf nahezu jedemFractionation of the feedstock is present has a great impact on the outlet temperature of the reaction zone. because the hydrogenation reaction of benzene is more exothermic than the isomerization reaction of the / j-paraffins. The reaction zone can be applied to almost anyone Druck gehalten werden, jedoch beträgt er normalerweise 28 bis 102 bar. vorzugsweise 55 bis 83 at insbesondere etwa 69 atPressure are maintained, but it is usually 28 to 102 bar. preferably 55 to 83 at particularly about 69 at

Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch auf Prozesse angewandt werden, in denen die ReaktionszoneThe inventive method can also be applied to processes in which the reaction zone keinen Katalysator enthält Ein derartiger Prozeß ist z. B. die Thermohydrodealkylierung von Toluol oder die bei der Erdölraffineration angewandte Herabsetzung der Viskosität Ein anderes Anwendungsgebiet des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Dehydrogenierungcontains no catalyst. Such a process is e.g. B. the thermohydrodealkylation of toluene or the Reduction applied in petroleum refining the viscosity Another area of application of the process according to the invention is dehydrogenation

so von CWn-Paraffinen gemäß den US-PS 33 91 218, 34 48 165 und 36 47 719. Andere Verfahren, auf die das erfindungsgemäße Verfahren übertragen werden kann, sind die Disproportionierung von aromatischen Kohlenwasserstoffen, das Thermokracken von Naphtha, dieso of CWn paraffins according to US-PS 33 91 218, 34 48 165 and 36 47 719. Other methods to which the method according to the invention can be transferred, are the disproportionation of aromatic hydrocarbons, the thermal cracking of naphtha, the Isomerisierung von Naphthenen, wie die Isomerisierung von Methylcyclopentan zu Cyclohexan, das Reformieren von Naphthan zur Herstellung von Aromaten oder Benzinkomponenten sowie Alkylierung von pararfinischen oder aromatischen Kohlenwasserstoffen.Isomerization of naphthenes, such as the isomerization of methylcyclopentane to cyclohexane, the reforming of naphthane to produce aromatics or Gasoline components and alkylation of paraffinic or aromatic hydrocarbons.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Process for the conversion of hydrocarbons, wherein one has a feed into a zone indirect heat exchange conducts and 'the evaporation of part of the feed and the heating of the feed to a desired temperature causes the feed to flow through a reaction zone which is held under conditions where Hydrocarbons are converted, whereby a reaction zone effluent is formed and at least a portion of the reaction stream is cooled, by passing it through the zone with indirect heat exchange and an indirect heat exchange with the influx, characterized in that the influx is a Mixed phase inflow begins and the reaction zone effluent before the indirect heat exchange is carried out heated by passing it through a directly fired heat zone

2. The method according to claim 1, characterized in that that a mixed phase effluent is used as the reaction zone effluent, which is in a Separates vapor-liquid separation zone into a vapor phase stream and a liquid phase stream, wherein the liquid phase flow in the fired heat zone heated