DE3042878A1

DE3042878A1 - Verfahren zur herstellung von olefinen aus kohlenwasserstoffen

Info

Publication number: DE3042878A1
Application number: DE19803042878
Authority: DE
Inventors: Joseph Encino Calif. Friedman; William S. Thousand Oaks Calif. Hines; Frederick D. Northridge Calif. Raniere; Jacob Woodland Hills Calif. Silverman
Original assignee: Rockwell International Corp
Current assignee: Boeing North American Inc
Priority date: 1979-11-13
Filing date: 1980-11-13
Publication date: 1981-09-03
Also published as: FR2469446B1; IE50171B1; ZA806547B; BR8007340A; IE802254L; CA1137522A; BE886116A; FR2469446A1; AU533979B2; IT8050044A0; MX155701A; AU6434080A; IT1146059B; JPS5682887A; JPS5937315B2; GB2063292B; US4256565A; NL8005758A; GB2063292A

Description

Verfahren zur Herstellung von Olefinen aus Kohlenwasserstoffen

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein die thermische Umwandlung von Kohlenwasserstoffen in Gegenwart von Wasserstoff zur Herstellung von Olefinen. Genauer betrifft die Erfindung das unter schnellem Erhitzen, Vermischen und kurzer Verweilzeit verlaufende thermische Cracken von schweren Petroleumrückständen in Gegenwart von Wasserstoff zur Herstellung von Olefinen in hohen Ausbeuten.

Es ist bekannt, daß Kohlenwasserstoffe durch thermische Pyrolyse in Olefine überführt werden können. Dieses Pyrolyseverfahren wird im allgemeinen als Gasphasencracken bezeichnet. Bei den meisten der bekannten Verfahren wird Dampf als das die Hitze übertragende, strömende Medium

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verwendet, und es werden gasförmige Kohlenwasserstoff-Ausgangsmaterialien in Olefine umgewandelt. In der US-PS 2 767 233 wird ein Verfahren zur thermischen Umwandlung von Kohlenwasserstoffen beschrieben. Gemäß dieser Patentschrift wird ein Kohlenwasserstoff mit einem heißen Gasstrom umgesetzt, welcher die Verbrennungsprodukte eines Heizöls und eines gasförmigen Oxidationsmittels umfaßt. Das Patent lehrt insbesondere die Einführung eines Kohlenwasserstoff -Reaktanten in heiße Verbrennungsgase, und zwar in einer länglichen Kammer. Dabei strömen der Reaktant und die Gase zumindest in einem Teilbereich der Kammer mit einer hohen Geschwindigkeit von wenigstens 305 m/sec. Anschließend werden die Reaktionsgase schnell abgekühlt und die Reaktionsprodukte isoliert. Bei den offenbarten, spezifischen Kohlenwasserstoffen handelt es sich um Pentan, Kerosin, Propan und Methan, und es wird Acetylen hergestellt. Die Patentschrift beschreibt außerdem die Herstellung von Äthylen und Synthesegas aus Pentan bzw. aus Methan. Gemäß allen Beispielen handelt es sich jedoch bei dem Ausgangsmaterial entweder um ein Gas oder einen leichten Kohlenwasserstoff, der leicht verdampfbar ist. Das Patent enthält daher keine Lehre oder Anregung hinsichtlich eines Verfahrens zur Herstellung von Olefinen aus schweren Kohlenwasserstoff-Ausgangsmaterialien.

Die US-PS 2 912 475 betrifft die Herstellung von ungesättigten Kohlenwasserstoffen (Olefinen) mit niedrigem Molekulargewicht. Das Patent beschreibt ein Verfahren, bei dem ein Gasstrom aus heißen Verbrennungsgasen mit einem zweiten, kühleren Gasstrom vermischt wird, welcher Dampf oder Wasserstoff enthält und keinerlei molekularen Sauerstoff aufweist. Anschließend wird der kombinierte Gasstrom durch eine beschränkte öffnung in eine Reaktionszone geleitet, in der der Gasstrom mit einem Kohlenwasserstoff

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kontaktiert wird. Dabei wird der Kohlenwasserstoff pyrolysiert, iind es bildet sich das angestrebte Olefinprodukt. In der Patentschrift wird allgemein darauf hingewiesen, daß schwere Kohlenwasserstoffe als Ausgangsmaterial verwendet werden können; alle Beispiele beschränken sich jedoch auf die bekannten leichten Kohlenwasserstoffe. Dieses Patent enthält daher ebenfalls keine Lehre im Hinblick auf ein Verfahren zur Herstellung hoher Ausbeuten an Olefinen aus schweren Petroleum(Erdöl)-Ausgangsmaterialien.

Ein jüngeres Patent, nämlich die US-PS 3 842 138, beschreibt ein Verfahren zum Cracken von Kohlenwasserstoffen unter Wasserstoffgasdruck zur Herstellung von Olefinen. Gemäß dieser Patentschrift wird das Verfahren in einem erhitzten Reaktor unter überatmosphärischem Druck in Gegenwart von Wasserstoff bei Temperaturen von über etwa 625⁰C und bei einer Verweilzeit innerhalb des Reaktionsbereichs von weniger als etwa 0,5 see durchgeführt. Dieses Patent offenbart die Verwendung einer Vielzahl leichter Kohlenwasserstoff-Ausgangsmaterialien als geeignet zum Einsatz in dem beschriebenen Verfahren. Aus dem Patent geht jedoch auch klar hervor, daß aromatische Kohlenwasserstoffe in wesentlichen Mengen im Ausgangsmaterial unerwünscht sind. So wird z.B. festgestellt, daß, nachdem "... ihre Kerne eine große thermische Stabilität aufweisen und gegenüber der Wirkung von Wasserstoff unter den Betriebsbedingungen relativ hitzebeständig sind, ihre Gegenwart in dem eingespeisten Ausgangsmaterial lediglich toleriert wird, ...". Folglich wird gemäß dieser Patentschrift wohl das mit dem thermischen Cracken von schweren Erdölausgangsmaterialien zusammenhängende Problem erkannt, jedoch keinerlei Lehre oder Vorschlag offeriert, wie diese Schwierigkeiten zu überwinden sind.

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Aus dem geschilderten Stand der Technik wird deutlich, daß die bekannten Techniken zur Umwandlung im allgemeinen für die Herstellung von Olefinen die Verwendung von leichten Kohlenwasserstoff-Ausgangsmaterialien erfordern. Im Hinblick auf die schwindenden Vorräte derartiger Ausgangsmaterialien und ihre steigenden Kosten wäre es jedoch äußerst vorteilhaft, falls ein Verfahren zur Herstellung von Olefinen aus schwereren Kohlenwasserstoff-Ausgangsmaterialien, wie Erdölrückständen oder dergl., zur Verfügung stehen würde. Der Bedarf nach einem derartigen Verfahren besteht umso mehr, da zunehmend von schweren Petroleum-Rohmaterialien Gebrauch gemacht wird und eine immer noch zunehmende Menge derartiger Rückstände zu verhältnismäßig günstigen Kosten zur Verfügung steht. Außerdem sind die zur Zeit vorhandenen Verwendungsmöglichkeiten für derartige Rückstände sehr begrenzt.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung von Olefinen aus Kohlenwasserstoff-Ausgangsmaterialien geschaffen, bei dem hohe Ausbeuten erzielt werden. Ein besonderer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß das Verfahren nicht,wie bei bekannten Verfahren, auf die Verwendung leichter Kohlenwasserstoff-Ausgangsmaterialien, wie Äthan, Naphtha, Methan, Propan und leichten Gasölen, beschränkt ist. Es ist mit der vorliegenden Erfindung in der Tat möglich, in effektiver Weise sowohl schwere aromatische als auch aliphatisch^ Ausgangsmaterialien, einschließlich solche schwere Kohlenwasserstoff-Ausgangsmaterialien, zu verwenden, die Fließpunkte von etwa -5° bis 15O°C oder höher aufweisen. Folglich ist das erfindungsgemäße Verfahren nicht nur auf die gemäß dem Stand der Technik verwendeten Ausgangsmaterialien anwendbar, sondern es können auch Kohlenwasserstoffströme eingesetzt werden, die bisher als von minimalem Wert angesehen wurden, wie Asphalt, flüssige, syntheti-

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sehe Rohstoffe und Teere, Shale Oil und andere minderwertige, flüssige oder feste, schmelzbare Kohlenwasserstoffe.

Es hat sich erfindungsgemäß gezeigt, daß nicht nur die Reaktionszeit, sondern auch die Aufheiz- und Abkühlgeschwindigkeiten für die Bildung von Olefinen mit hohen Ausbeuten kritisch sind. Es hat sich speziell als erforderlich erwiesen, den Kohlenwasserstoff mit einer Geschwindigkeit von wenigstens 200 000°C/sec aufzuheizen und nachfolgend mit einer gleichermaßen großen Geschwindigkeit abzukühlen, um gesteigerte Olefinausbeuten zu erzielen. Gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung werden erste und zweite Reaktionszonen vorgesehen, die einander unmittelbar benachbart sind und miteinander in kommunizierender Verbindung stehen. Ein Strom gasförmigen Sauerstoffs wird in einen zentralen Bereich der ersten Reaktionszone eingeleitet und um die Peripherie des Sauerstoffgasstroms herum wird gleichzeitig ein Wasserstoffgasstrom eingeleitet. Wasserstoff und Sauerstoff werden miteinander umgesetzt. Der Wasserstoff und der Sauerstoff werden in solchen Mengen eingeleitet, daß ein Gasstrom aus Reaktionsprodukten geschaffen wird, welcher eine Durchschnittstemperatur innerhalb des Bereichs von 1000 bis 2000°C aufweist und eine Hauptmenge an Wasserstoff sowie eine kleinere Menge Wasserdampf umfaßt. Dieser Temperaturbereich 1st ausreichend, um die erforderliche große Aufheizgeschwindigkeit zu gewährleisten. Das überschüssige Wasserstoffgas stellt ein hervorragendes Strömungsmedium zur Wärmeübertragung bei der anschließend erfolgenden raschen Pyrolyse dar.

Ein ausgewähltes Kohlenwasserstoff-Ausgangsmaterial wird auf eine Temperatur erhitzt, die über seinem Schmelzpunkt, Jedoch unterhalb der Temperatur liegt, bei der irgendeine wesentliche Koks- oder Teerbildung erfolgt. Der Kohlenwasserstoff wird in die zweite Reaktionszone eingespeist.

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Gleichzeitig wird der Gasstrom aus der ersten Reaktionszone ebenfalls in die zweite Reaktionszone eingespeist. Das Einspeisen erfolgt in einer derartigen Art und Weise, daß die beiden Ströme aufeinandertreffen, und zwar unter einem eingeschlossenen Halbwinkel α von 25°bis 45°. Ein wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß der Gasstrom mit einer Geschwindigkeit eingespeist wird, die wenigstens viermal größer ist als die des Kohlenwasserstoffs. Außerdem wird der Kohlenwasserstoff durch eine Mündung unter Bildung eines Sprühnebels von Tröpfchen mit einem mittleren Durchmesser von weniger als 100 Mikron injiziert. Auf diese Weise vermischen sich der Kohlenwasserstoff und das aufgeheizte Gas äußerst schnell und der Kohlenwasserstoff wird mit einer Rate von über 200 000°C/sec aufgeheizt. Zur Verbesserung der Atomisation der Flüssigkeit ist ein stromaufwärts erfolgendes Aufeinandertreffen der Teilchen des Kohlenwasserstoffstroms vorgesehen. Mittels einer derartigen Verfahrensweise wird innerhalb eines Zeitraums von weniger als 2 msec eine strömende Reaktionsmischung mit einer Temperatur innerhalb des Bereichs von 800 bis 1800⁰C geschaffen. Die strömende Reaktionsmischung wird bei dieser Temperatur während eines Zeitraums von 1 bis 10 msec gehalten. Anschließend wird die Reaktionsmischung schnell abgeschreckt, um eine Zersetzung und/oder Sättigung der gebildeten 01efine sowie unerwünschte Nebenreaktionen zu verhindern. Vorzugsweise erfolgt das Abschrecken dadurch, daß man die Mischung durch eine konvergierende-divergierende Düse hindurchleitet und auf diese Weise die Mischung aerodynamisch abkühlt. Vorteilhafterweise wird zusätzlich in einen stromabwärts gelegenen Bereich der Düse ein strömendes Medium zum Kühlen eingespritzt, damit die Erfordernisse hinsichtlich des raschen Abschreckens leichter erfüllt werden. Ein wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht außerdem darin, daß die Mischung während eines Zeitraums

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von weniger als 2 msec auf weniger als etwa 6OO°C und vorzugsweise auf unter 400⁰C abgekühlt wird. Im Anschluß an dieses Abschrecken werden die angestrebten olefinischen Produkte durch Standardverfahren zur Gastrennung isoliert.

Die einzige Figur zeigt den Querschnitt einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren geschaffen, mit dem gesteigerte Ausbeuten an Olefinen aus Kohlenwasserstoff-Ausgangsmaterialien erhalten werden. Das erfindungsgemäße Verfahren ist leicht für den Einsatz von leichten Kohlenwasserstoffen, einschließlich den bisher gebräuchlichen, wie Naphtha, leichtes Gasöl, Propan, Pentan, Äthan und dergl., angepaßt. Ein besonderer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß auch die schwereren Kohlenwasserstoff-Ausgangsmaterialien nutzbar sind, die bisher zur Herstellung von Olefinen als minderwertig angesehen wurden. Der Ausdruck "schwere Kohlenwasserstoff-Ausgangsmaterialien¹¹, wie er hier verwendet wird, umfaßt solche Kohlenwasserstoffe, die einen normalen Fließpunkt innerhalb des Bereichs von etwa -5° bis 150°C aufweisen und die im allgemeinen aus Raffinierungsverfahren stammen. Der "Gießpunkt" kann bekanntermaßen leicht bestimmt werden, indem man der Verfahrensweise folgt, die durch die American Society for Testing Materials festgesetzt worden ist.

Falls schwere Kohlenwasserstoff-Ausgangsmaterialien verwendet werden, werden diese zunächst auf eine Temperatur vorgeheizt, bei der sie frei fließen. Die beim Vorheizen erreichte Temperatur liegt jedoch unter derjenigen, bei der eine Gummi- und Koksbildung für das Flüssigkeits-Speisesystem zu einem Problem wird. Das öl wird jedoch

sowohl im Hinblick auf einen flüssigen Trans-

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port als auch aus thermodynamischen Erwägungen vorteilhafterweise vor dem Einspritzen auf eine möglichst hohe Temperatur vorgeheizt. Diese Temperatur liegt typischerweise in dem Bereich von 200 bis J55O°C, und zwar abhängig von dem besonderen schweren Kohlenwasserstoff, der jeweils gerade verarbeitet wird.

Im folgenden wird die einzige Figur näher erläutert. Die Figur zeigt als Querschnitt eine Vorrichtung, die sich zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eignet. Die Vorrichtung umfaßt grob eine allgemein mit 10 bezeichnete Reaktorbaugruppe. Benachbart dem oberen Ende der Reaktorbaugruppe 10 ist eine Injektorbaugruppe 12 vorgesehen. Diese umfaßt in der gezeigten, bevorzugten Ausführungsform im wesentlichen zylindrische Außenwandbauteile 14, Innenwandbauteile 16 und ein Plattenbauteil 18. Diese Bauteile wirken unter Bildung einer Verteilerkammer zusammen, in die aus einem Einlaß 20 Wasserstoffgas eingespeist wird. Die Injektorbaugruppe 12 umfaßt weiterhin ein Plattenbauteil 24, das zusammen mit dem Innenwandbauteil 16 eine erste Reaktionszone 22 definiert. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform ist eine Anordnung von vier derartigen ersten Reaktionszonen 22 vorgesehen. Jede der genannten Reaktionszonen ist außerdem mit einer Leitung 26 zur Einspeisung von Sauerstoff in einen zentralen Bereich der Zone ausgerüstet. Jede der Reaktionszonen 22 ist so bemessen, daß ein Verhältnis von Länge (l) zu Durchmesser (d) innerhalb des Bereichs von etwa 2:1 bis 3s1 vorliegt. Die Injektorbaugruppe 12 umfaßt weiterhin eine Kohlenwasserstoff-Speiseleitung 28 zum Einleiten von Kohlenwasserstoff in den Reaktor. Bei der gezeigten, bevorzugten Ausführungsform endet die Kohlenwasserstoff-Speiseleitung 28 in einer Platte 30, in der eine Vielzahl von Durchgängen vorgesehen ist. Die Durchgänge sind in der Weise angeordnet, daß die durch sie vorgegebenen Strömungspfade mit einem

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Halbwinkel ß, der im Bereich von etwa 25° bis 45° liegt, wobei ein Winkel von .30° besonders bevorzugt ist, aufeinandertreffen .

Die Reaktorbaugruppe 10 umfaßt ein Gehäuse 32, das mit einem Ende in der Injektorbaugruppe 12 endet und am anderen Ende in der Abschreckbaugruppe 34. Im Hinblick auf eine bequeme Herstellung umfaßt die Abschreckbaugruppe 34, wie gezeigt, ein oberes Plattenbauteil 36, ein düsenbildendes Bauteil 38 und ein Ringbauteil 40. Das düsenbildende Bauteil 38 ist in der Weise geformt, daß eine isentropische deLaval-Düse geschaffen wird und auf diese Weise unter normalen Betriebsbedingungen am Hals der Düse im wesentlichen Schallgeschwindigkeit vorliegt, d.h. von 85 bis 100% der Schallgeschwindigkeit am Düsenhals. Die spezifische Form und Konfiguration einer derartigen Düse ist dem Fachmann bekannt. Vorteilhafterweise ist das düsenbildende Bauteil 38 mit einem Verteilerraum 41 für ein strömendes Kühlmedium ausgerüstet, wobei das strömende Kühlmedium durch eine Vielzahl von Durchgängen 42, die entlang der Peripherie des Halsbereichs der deLaval-DUse angeordnet sind, aus dem Verteilerraum 41 eingespeist wird. Das strömende Kühlmedium wird dem Verteilerraum 41 durch eine Leitung 43 zugeleitet sowie durch Kühlmitteldurchgänge 44, die in den Bauteilen 36, 38 und 40 angeordnet sind. Bei gewissen Anwendungen kann es von Vorteil sein, das Abschrecken lediglich mit einem strömenden Kühlmedium zu bewirken. Die Verwendung einer Düse weist jedoch den Vorteil auf, daß eine Verdünnung der Reaktionsprodukte minlmalisiert oder ganz eliminiert werden kann.

Bei der gezeigten, besonderen Ausführungsform ist die Reaktorbaugruppe 10 in einem Druckgefäß 46 enthalten, und zwar in der Weise, daß der Druck innerhalb und außerhalb der Reaktorbaugruppe 10 auf im wesentlichen dem gleichen

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Pegel gehalten werden kann. Folglich ist während des Betriebs die Reaktorbaugruppe 10 nur sehr geringen Beanspruchungen als Folge von Druckunterschieden ausgesetzt und kann daher bei höheren Temperaturen und Drücken betrieben werden, als es anderenfalls bei Verwendung herkömmlicher Konstruktionsmaterialien möglich wäre. Bei dieser Ausführungsform umfaßt die Reaktorbaugruppe 10 weiterhin ein Stellglied 48 zur Neigungseinstellung, das durch ein Rückhaltebauteil 50 an Ort und Stelle gehalten wird. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß die Reaktorbaugruppe 10 im wesentlichen eine angestrebte Orientierung innerhalb des Druckgefäßes 46 beibehält. Bei dieser Ausführungsform ist die Reaktorbaugruppe 10 lediglich an einem nichtgezeigten, oberen Ende dauerhaft befestigt. Folglich kann sich die Reaktorbaugruppe 10 als Folge von thermischen Expansions- oder Kontraktionsvorgängen innerhalb des Druckgefäßes 46 linear frei bewegen.

Während des Betriebs wird Sauerstoff durch die Leitung 26 in die erste Reaktionszone 22 eingeleitet. Gleichzeitig und vorzugsweise mit paralleler Strömungsrichtung wird Wasserstoff durch die Leitung 20 in die erste Reaktionszone 22 eingeleitet, und zwar um die Peripherie des Sauerstoffgasstroms herum. Der Wasserstoff ist auf eine Temperatur von etwa 250 bis 1200⁰C und vorzugsweise von 500 bis 800⁰C vorgeheizt. Dadurch reagieren Wasserstoff und Sauerstoff spontan unter Bildung eines Gasstroms, der eine hohe Temperatur aufweist und eine Hauptmenge Wasserstoff sowie eine kleinere Menge Wasserdampf, welcher aus der Reaktion resultiert, umfaßt. Bei einigen Anwendungen mag es vorteilhaft sein, den Wasserstoff bei tieferer Temperatur einzuleiten und die Reaktion mit einem Katalysator zu starten.

Vorteilhafterweise werden Sauerstoff und Wasserstoff in die erste Reaktionszone 22 in solchen Mengen eingeleitet,

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daß ein Gewichtsverhältnis von Wasserstoff zu Sauerstoff innerhalb des Bereichs von etwa 0,8:1 bis 1,6:1 und vorzugsweise innerhalb des Bereichs von etwa 1:1 bis 1,4:1 vorliegt. Derartige Verhältnisse schaffen einen Gasstrom, welcher die angestrebte Temperatur aufweist, nämlich eine Temperatur von etwa 1000 bis 2000°C. Eine bevorzugte Temperatur liegt im Bereich von etwa 1400 bis 1800°C.

Die Gesamtmenge an Wasserstoff und Sauerstoff, die in die erste Reaktionszone eingeleitet wird, hängt natürlich von der Rate ab, mit der die Kohlenwasserstoffe eingeleitet werden sollen, und hängt außerdem von der angestrebten Reaktionstemperatur ab. Die Reaktionstemperatur wird im allgemeinen in der Weise ausgewählt, daß sie innerhalb des Bereichs von etwa 800 bis 1800⁰C liegt. Besonders gute Ausbeuten an Olefinen werden bei Temperaturen innerhalb des Bereichs von etwa 1200 bis 14OO°C erhalten. Die untere Temperatur von 800°C stellt die Grenze im Hinblick auf akzeptable Pyrolyseraten dar, und 1800⁰C wird als eine aufgrund der strukturellen und wirtschaftlichen Beschränkungen vorgegebene, maximale, praktische Temperatur angesehen. Speziell könnten höhere Temperaturen verbesserte Ausbeuten schaffen, würden Jedoch andererseits die Verwendung spezieller Konstruktionmaterialien, wie Keramiken, Speziellegierungen und dergl., erfordern, damit derartige Temperaturen ausgehalten werden.

Der Sauerstoff wird in die erste Reaktionszone 22 mit einer Geschwindigkeit im Bereich von etwa 5 bis 40 m/sec eingeleitet und vorzugsweise in dem Bereich von etwa 10 bis 25 m/sec. Der Wasserstoff, der gleichzeitig und peripher um den Sauerstoffstrom herum eingeleitet wird, sollte eine wesentlich höhere Geschwindigkeit aufweisen. Typischerweise wird man den Wasserstoff mit einer Geschwindigkeit von etwa 75 bis 400 m/sec einleiten. Besonders

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gute Ergebnisse werden dann erhalten, wenn die Wasserstoffgeschwindigkeit im Bereich von etwa 100 bis 250 m/sec liegt. Der Durchmesser der ersten Reaktionszone oder die Querschnittsströmungsfläche sollte so sein, daß eine Ausgangs-Gasgeschwindigkeit (unter Annahme einer vollständigen Verbrennung des Sauerstoffs) von etwa 150 bis 250 m/sec erzielt wird. Obwohl zur Verfügung stehende Daten aus Testprograramen für Raketentriebwerke indizieren, daß bei einer höheren Gasgeschwindigkeit die Atomisation der Kohlenwasserstoffe bevorzugt ist, hat es sich gezeigt, daß größere Geschwindigkeiten die Verbrennungsflamme stromabwärts in die zweite Reaktionszone bewegen. Daraus resultiert, daß in der zweiten Reaktionszone freier Sauerstoff vorliegt, der dazu neigt, vorzugsweise mit dem Kohlenwasserstoff zu reagieren, was wiederum unerwünschte Nebenreaktionen und eine Verringerung der Ausbeute an Olefinprodukt zur Folge hat.

Der Strom der Hochtemperatur-Gasprodukte aus der ersten Reaktionszone 22 wird in die zweite Reaktionszone 33 eingeleitet, wo er auf einen oder mehrere Ströme des erhitzten Kohlenwasserstoff-Ausgangsmaterials trifft. Der Strom des erhitzten Wasserstoffs und der heiße Kohlenwasserstoffstrom treffen unter einem eingeschlossenen Winkel α von 25° bis 45° aufeinander, wobei ein Winkel von etwa 30° besonders bevorzugt ist. Zusätzlich sollten die Zwischenräume der öffnungen in eine zweite Reaktionszone 33 so sein, daß die Ströme an einem Punkt Pl aufeinandertreffen. Dieser Punkt P1 liegt im allgemeinen in einer Entfernung von etwa dem 5- bis 12fachen Durchmesser d vom Punkt der Einleitung der Ströme in die Reaktionszone 33« Normalerweise beträgt diese Entfernung 1 bis 6 cm und vorzugsweise weniger als 4 cm.

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Ein besonders signifikantes Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß das Verhältnis der Geschwindigkeit der Gasströme zu der des erhitzten Kohlenwasserstoffes größer als etwa 4 ist. Speziell sollte der heiße Kohlenwasserstoff daher, um den vorstehend genannten Parametern zu genügen, nämlich einer Geschwindigkeit des heißen Gasstroms innerhalb des Bereichs von 100 bis 250 m/sec, mit einer Geschwindigkeit von etwa 10 bis 25 m/sec eingespritzt werden. Diese Spezifikationen im Hinblick auf die Geometrie und die Gasgeschwindigkeit gewährleisten ein ausgezeichnetes Vermischen und das erforderliche ultraschnelle Aufheizen des Kohlenwasserstoff-Ausgangsmaterials. Bei der gezeigten, besonders bevorzugten Ausführungsform wird der erhitzte Kohlenwasserstoff durch das Plattenbauteil 30 eingeleitet, und zwar durch eine Vielzahl von Durchgängen, die in der Weise angeordnet sind, daß sie aufeinander in einem Punkt P2 treffen, der stromaufwärts von P1 liegt. Es hat sich gezeigt, daß dieses eigene Aufeinandertreffen des Kohlenwasserstoffstroms die Zerstäubung (Atomisation) der Flüssigkeit verbessert. Zusätzlich sind die einzelnen Durchgänge so bemessen, daß sie einen feinen Sprühnebel des erhitzten Kohlenwasserstoffs gewährleisten.

Die Länge L und die Querschnittsfläche (der Durchmesser D bei einem zylindrischen Reaktor) der zweiten Reaktionszone 33 sollten so bemessen sein, daß die Mischung aus heißem Kohlenwasserstoff und Gas eine Verweilzeit innerhalb der zweiten Reaktionszone 33 in dem Bereich von 1 bis 10 msec und vorzugsweise von 1 bis 7 msec erhält und das bei einer durchschnittlichen Strömungsgeschwindigkeit im Bereich von etwa 40 bis 80 m/sec. Das Verhältnis zwischen der Menge des Gases und der Menge des heißen Kohlenwasserstoffs wird vorzugsweise so eingestellt, daß eine Reaktionstemperatur im Bereich von etwa 1000 bis 14OO°C erhalten wird.

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Das wird leicht je nach Wunsch durch Einstellung der Strömungsrate, des Verhältnisses von Kohlenwasserstoff zu Wasserstoff und Sauerstoff oder durch Variieren der Vorheizung erreicht. Der genannte, bevorzugte Reaktionstemperaturbereich hat sich innerhalb der Beschränkungen, die im Hinblick auf die Reaktionsraten und strukturelle und wirtschaftliche Erwägungen bestehen, als am meisten praktikabel erwiesen.

Die Geschwindigkeitsunterschiede zwischen dem Kohlenwasserstoffstrom und dem Heißgasstrom und die Zerstäubung der Kohlenwasserstofftröpfchen gewährleisten eine hohe Aufheizrate, welche sich erfindungsgemäß als erforderlich erwiesen hat. Speziell die Heißgasgeschwindigkeit, die sehr viel größer ist als die Geschwindigkeit der mitgerissenen Flüssigkeitströpfchen, erzeugt eine hohe Scherkraft, was wiederum sowohl einen höheren Wärmeübergangskoeffizienten zwischen den Tröpfchen und dem Gas zur Folge hat als auch zu einem noch weiteren Abbau der Tröpfchengröße führt. Dadurch wird eine Kombination aus einem großen Filmkoeffizienten und einer großen Oberfläche für die kleinen Tröpfchen erzeugt, was zu einer extrem schnellen Verdampfung und Aufheizung des Kohlenwasserstoffs bis zu der angestrebten Reaktionstemperatur führt. Folglich sind erfindungsgemäß Aufheizraten im Bereich von 200 000⁰C bis hinauf _Zu 800 OOO°C/sec oder mehr erreichbar.

Unmittelbar stromabwärts der zweiten Reaktionszone 33 ist eine konvergierende-divergierende isentropische deLaval-Düse vorgesehen. Im konvergierenden Abschnitt werden die Gase bis zur Schallgeschwindigkeit beschleunigt, wobei ein Abkühleffekt von 150 bis 200°C resultiert und wodurch sekundäre Zersetzungsreaktionen, die anderenfalls auftreten würden, gehemmt oder minimalisiert werden. Stromabwärts von oder benachbart dem Hals (engsten Bereich)

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der Düse sind gegebenenfalls Einrichtungen zum Einspritzen eines Sprühnebels aus einem strömenden Kühlmedium, wie Wasserstoff, Wasser oder einem Kohlenwasserstoff, vorgesehen.

Die Injektoren für das strömende Kühlmedium umfassen vorzugsweise eine Anordnung von radial nach innen gerichteten Düsen oder Durchgängen. Die Verringerung der Querschnittsfläche im Düsenhals vereinfacht die Positionierung der Injektoren, und es kann daher eine vollständige und einheitliche Bedeckung des Gasstroms erreicht werden. Dabei wird die Zerstäubung und Verdampfung des strömenden Kühlmediums durch die hohen Gasgeschwindigkeiten beschleunigt und so das Gas auf eine Temperatur von unter 600°C und vorzugsweise von unter 400⁰C abgeschreckt. Das kombinierte, aerodynamische und Sprüh-Abschrecken verringert die Temperatur innerhalb von 1 bis 2 msec leicht auf den angestrebten Wert. Auf diese Weise wird die Umsetzung gehemmt, und es werden hohe Ausbeuten an den angestrebten Olefinprodukten geschaffen. Insbesondere gute Ausbeuten an Olefinen werden dann erhalten, wenn die für das Aufheizen, die Umsetzung und das Abschrecken erforderliche Gesamtzeit weniger als etwa 5 msec beträgt.

Das aus der Abschreckzone ausströmende Produktgemisch kann nach irgendeinem der verschiedenen Verfahrensweisen aufgetrennt und gereinigt werden, die zur Isolierung und Rückgewinnung einzelner Produkte bekannt sind, beispielsweise durch Destillation, Absorption, Schwerkrafttrennung und ähnliche typische, auf dem Gebiet der Olefinherstellung gebräuchliche Verfahren. Schwere Flüssigkeit, leichte gesättigte Gase (d.h. Äthan) und Wasserstoff werden vorzugsweise alle in den Reaktor im Kreislauf zurückgeführt, um die Gesamtverfahrensausbeuten zu verbessern. Isolierbare Olefine und Petrochemikalien umfassen Acetylen, Äthy-

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len, Propylen, Butylene, Butadien, aromatische Verbindungen, wie Benzol, Toluol, Xylole, Styrol und andere Kohlenwasserstoffe, wie Propan und Butan. Gebildetes Methan kann zusammen mit dem Wasserstoff im Kreislauf geführt werden und reformiert werden, um den notwendigerweise zu ersetzenden Wasserstoff zu liefern. Daraus geht hervor, daß der bei der vorliegenden Erfindung eingesetzte Wasserstoff nicht notwendigerweise rein sein muß. Es ist in der Tat möglich, daß,zusätzlich zudem im Kreislauf geführten Wasserstoff, es in einigen Fällen wünschenswert sein kann, Hochtemperaturdampf oder ein aufgeheiztes Inertgas in die erste Reaktionszone einzuspeisen, um

den Wasserstoffbedarf zu reduzieren.

Im folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand von Beispielen näher erläutert.

Beispiel

Es wird eine Serie von Tests durchgeführt, um die Nützlichkeit des vorliegenden Verfahrens zu demonstrieren. Die Ergebnisse dieser Tests sind in der folgenden Tabelle zusammengestellt. Die verwendete Vorrichtung entspricht im wesentlichen der in der Zeichnung abgebildeten. Die Gesamtzeiten (Aufheizen, Reaktion und Abschrecken) liegen in einem Bereich von etwa 3,0 bis 4,3 msec. Es werden fünf Öltypen eingesetzt. Die Typen reichen von einem schweren iranischen Vakuumrückstand bis zu einem schweren Gasöl. Die öle werden bis zu einem freifließenden Zustand aufgeheizt (150 bis 270⁰C) und mit Wasserstoff umgesetzt, der mit einem elektrischen Heizer und durch Verbrennung mit einer begrenzten Menge Sauerstoff auf 1000 bis 1400°C erhitzt worden war. Die Reaktionsmischung wird bei einer Reaktionstemperatur im Bereich von 900 bis 1300°C und bei Drucken im Bereich von 314 bis 453 psia gehalten, und

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zwar während eines Zeitraums von weniger als 5 msec. Der Druck scheint die Ausbeute an Olefinen, die erfindungsgemäß erhalten werden, nicht zu beeinflussen, wenigstens nicht innerhalb des Bereichs von etwa 100 bis 1000 psi. Im Hinblick auf die bequeme Handhabung der verschiedenen Ströme wird es jedoch im allgemeinen bevorzugt, den Druck der Reaktionszone innerhalb des Bereichs von etwa 300 bis 500 psi zu halten [1 psi (pound/square inch) = 0,069 bar:

Die den Reaktor verlassenden Reaktionsprodukte werden auf eine Temperatur von unter 400°C abgeschreckt und in einen Absetztank geleitet. Anschließend werden sie einem Zyklonseparator zur Trennung von Gasen und kondensierten Phasen zugeführt. Die gasförmige Phase wird anschließend durch einen Wärmeaustauscher geleitet, mit dem sie bis in die Nähe der Umgebungstemperaturen abgekühlt wird. Weiterhin wird die gasförmige Phase durch eine Anordnung von Druckminderungsventilen, ein Aktivkohle-Absorptionsbett und weiter zu einer Abfackelanlage geleitet. Zwischen dem Wärmeaustauscher und den Druckminderungsventilen wird ein Teil des Produktstroms in eine Bank aus Hochdruck-Gasprobenflaschen umgeleitet. Durch chromatographische Analysen der Gase in diesen Flaschen wird die Identifizierung der gasförmigen Produkte erreicht. Nach dem Test werden auch die flüssigen Produkte, der Koks und die nichtumgesetzten Öle jeweils aufgefangen und analysiert. Durch Feststellung der Materialbilanzen zwischen dem Öl, den Wasserstoffreaktanten und den gasförmigen und kondensierten Produktphasen kann die Umwandlung des als Reaktant eingesetzten Öls in nützliche, leichtere Kohlenwasserstoffe berechnet werden. In der Tabelle umfaßt die Verweilzeit (VwZ) die für das Aufheizen und Abschrecken erforderlichen Zeitspannen.

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Tabelle

	Umwandlungen von Rückstandsölen bei	Probe	Temp.	Druck	Verweilzeiten	4,1	von weniger als	^C6^H6	C₇H₈	5 msec	^C3^H6	CH₄	wurde in
	Ausgangs- Lauf		(°c5	VwZ	4,2	Gewichtsfraktion des	0,066	0,009		0,013g	0,298	CO
	material	1	1111	(psig) (msec)	4,2	I C₂H₄	0,057	0,011	Ols, das umgewandelt	0,0182	0,270	0,005
	Bunker C 57	2	1106	445	4,3	0,155	0,059	0,012	^C2^H6	0,020?	0,277	0,005
	spG - 0,971	3	1104	449		0,149	0,055	0,012	0,083	0,020°	0,274	0,005
	S 1,37 Gew.%	4	1093	450	3,9	0,159			0,095			0,003
	GP: 11°C			453	3,9	0,159	0,0087	0,0029	0,120	0,023	0,056
	H/C = 1,6	1	1084		4,2		0,023	0,005	0,122	O,O49⁶	0,126	0,0006
	Vakuumrückst.59	1	1051	397	3,7	0,060	0,006	0,001		0,011	0,037	0,002
	Vakuumrückst.60	2	992	403		0,156	0,003	0,000	0,035	0,003	0,034	0,001
co	spG - 0,996	3	1020	414		0,035			0,070			0,000
ο	S 3,49 Gew.%			394	3,0	0,017			0,011
ο	GP: 56°C				3,2		0,047	0,005	0,004	0,004	0,285
co	H/C = 1,42	1	1185		3,4		0,047	0,005		0,0086	0,240	0,016
cn	Vakuumrückst.61	2	1188	314	3,3	0,167	0,021	0,006		0,048	0,113	0,007
r~\	spG - 0,996	3	1.171	340		0,152	0,018	0,003	0,054	0,030	0,105	0,008
cn	S 3,49_nGew.%	4	1166	354	3,1	0,128			0,063			0,008
	GP: 56°C			356	3,2	0,107	0,074	0,012	0,039	0,006	0,375
ro	H/C = 1,42	1	1154		3,3		0,067	0,011	0,036	0,000	0,322	0,012
	Schweres Gasöl 62	2	1133	345	3,3	0,257	0,049	0,015		0,010	0,235	0,013
	spG - 0,842	3	1044	352		0,221	0,055	0,019	0,117	0,050	0,249	0,013
	S 0,23 Gew.%	4	1037	345	3,1	0,180			0,115			0,013
	GP: 1⁰C			348	3,2	0,203	0,038	0,008	0,189	0,013	0,202
	H/C = 1,86	1	1094		3,5		0,028	0,010	0,213	0,040	0,150	0,0055
	Atmosph.Rückst.63	2	1062	326	3,4	0,177	0,064	0,005		0,000	0,354	0,010
	spG - 0,946	3	1175	332		0,158	0,061	0,003	0,113	0,000	0,340	0,004 £j3
	S 2,12 Gew.%	4	1194	386	0,145			0,101			0,004 0
	GP: 18°C			384	0,147	0,050		428
	H/V = 1,62			0,040

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Bemerkungen zur Tabelle:

spG = spezifisches Gewicht S = Schwefel
GP = Gießpunkt

H/G = Wasserstoff/Kohlenstoff-Atomverhältnis.

psig = pounds/square inch überdruck

In der vorstehenden Tabelle fallen einige signifikante Merkmale auf. Beispielsweise wird eine Umwandlung zu Olefinen (Äthylen und Propylen) von 15 bis 25% des Ölausgangsmaterials in einem einzigen Durchgang durch den Reaktor erhalten. Außerdem erhält man vielversprechende Umwandlungen (bis zu 8%) in leichte aromatische Verbindungen (Benzol und Toluol). Zusätzlich zu den Ausbeuten an olefinischen und leichten aromatischen Verbindungen werden gleichzeitig bis zu 35 bis 50% Umwandlung des Öls in leichte aliphatische Verbindungen (Methan und Äthan) erzielt. Somit wird deutlich, daß Gesamtölumwandlungen von 55 bis 80% in nützliche Gasprodukte erzielt wurden, wodurch die Leistungsfähigkeit der vorliegenden Erfindung bei kommerziellen Anwendungen demonstriert wird. Die Tests wurden unter im wesentlichen ähnlichen Bedingungen durchgeführt, jedoch änderten sich die Gesamtzeiten (Aufheiz-, Verweil- und Abkühlzeiten) im Bereich von 10,9 bis 19,2 msec. Bei derartig längeren Zeitspannen wird jedoch beobachtet, daß weniger als 10% des Ausgangsmaterials in die angestrebten Olefinprodukte umgewandelt werden. Dieses Beispiel demonstriert daher die Bedeutung des raschen Aufheizens, der kurzen Verweilzeiten und des raschen Abkühlens im Hinblick auf die Erzielung signifikanter Ausbeuten an Olefinen aus schweren Kohlenwasserstoffen.

Es muß außerdem in Betracht gezogen werden, daß in dem vorstehend beschriebenen Beispiel keinerlei Rückführung der leichter crackbaren Produkte, wie Äthan, Propan, leichte Gasöle und dergl., durchgeführt wurde. Bei dem

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aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren, bei denen die leichteren Kohlenwasserstoff-Ausgangsmaterialien verwendet werden und die nichtgecrackten oder teilweise gecrackten, abströmenden Produkte im Kreislauf geführt werden, können viel höhere Ausbeuten erhalten werden. Beispielsweise sind heutzutage in kommerziell betriebenen Anlagen, in denen reines Äthan als Ausgangsmaterial verwendet wird, so hohe Ausbeute wie etwa 75% erreichbar. Bei denjenigen kommerziellen Anlagen, bei denen Naphtha eingesetzt wird, sind Ausbeuten von etwa 32% erzielbar, und bei denjenigen wenigen Anlagen bei denen leichtes Gasöl verwendet wird, können so hohe Ausbeuten wie etwa 28% erreicht werden. Unter Bezugnahme auf die Tabelle, und zwar insbesondere auf Probe 1 aus Lauf 62, bei dem ein schweres Gasöl verwendet wurde, wird eine 26%ige Umwandlung des Gasöls in Äthylen in einem einzigen Durchgang erreicht. Falls andere leichte und einfach zu crackende Fraktionen im Kreislauf geführt wurden, könnte eine Endumwandlung von 30 bis 50% des schweren Gasöls in Äthylen vorhergesagt werden.

Die vorliegende Erfindung wurde anhand bestimmter, zur Zeit bevorzugter, spezifischer Betriebsparameter erläutert und in Abwesenheit eines Katalysators durchgeführt. Der Schutzbereich der vorliegenden Erfindung umfaßt jedoch auch die gegebenenfalls erfolgende Addition eines Crakkungskatalysators.

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung von Olefinen in hohen Ausbeuten aus einem Kohlenwasserstoff-Ausgangsmaterial, dadurch gekennzeichnet, daß man

(a) einen Kohlenwasserstoff mit einer Temperatur oberhalb seines Schmelzpunktes, jedoch unterhalb der Temperatur, bei der eine wesentliche Koks- oder Teerbildung auftritt, einsetzt;

(b) erste und zweite Reaktionszonen vorsieht, die einander unmittelbar benachbart sind und kommunizierend verbunden sind;

(c) einen Strom gasförmigen Sauerstoffs in einen zentralen Bereich der ersten Reaktionszone einleitet;

(d) um die Peripherie des gasförmigen Sauerstoffstroms mit paralleler Strömung Wasserstoff (oder ein wasserstoff haltiges Gas) in die erste Reaktionszone einleitet, den Wasserstoff und den Sauerstoff miteinander umsetzt, und dabei Wasserstoff und Sauerstoff in solchen Mengen einleitet, daß ein Gasstrom der Reaktionsprodukte geschaffen wird, der eine Durchschnittstemperatur im Bereich von 1000 bis 2000⁰C aufweist und der eine Hauptmenge Wasserstoff und eine kleiner Menge Wasserdampf umfaßt;

(e) den Gasstrom aus der ersten Reaktionszone und einen feindispergierten Sprühnebel des Kohlenwasserstoffs gleichzeitig in die zweite Reaktionszone einleitet, wobei der Sprühnebel Tröpfchen mit einem mittleren Durchmesser von weniger als etwa 100 Mikron umfaßt und wobei der Sprühnebel in die Reaktionszone in der Weise eingeleitet wird, daß er auf den Gasstrom unter einem eingeschlossenen Halbwinkel von 25°bis 45° trifft, und wobei der Gasstrom mit einer Geschwindigkeit eingeleitet wird, die wenigstens viermal größer ist als die des Kohlenwasserstoffs, und wobei der Kohlenwasserstoff und das Gas in solchen Mengen

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eingeleitet werden, daß eine Aufheizrate von über 200 OOO°C/sec geschaffen wird und auf diese Weise innerhalb weniger als etwa 2 msec eine strömende Reaktionsmischung mit einer Temperatur im Bereich von 800 bis 1800°C entsteht;

(f) die Reaktionsmischung bei der Temperatur während eines Zeitraums von 1 bis 10 msec zur Bildung von Olefinen hält;

(g) die Reaktionsmischung in einer Zeitspanne von weniger als etwa 2 msec auf unter etwa 600°C abschreckt, um die Reaktion schnell abzustoppen; und

(h) die gebildeten Olefine isoliert.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kohlenwasserstoff eine Hauptmenge aromatischer Bestandteile umfaßt und aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus PetroleumrUckständen, Asphalten und schweren Gasölen besteht.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasserstoff und der Sauerstoff, die in der Verfahrensstufe (d) in die erste Reaktionszone eingeleitet werden, in solchen Mengen eingespeist werden, daß ein Wasserstoff/Sauerstoff-Gewichtsverhältnis innerhalb des Bereichs von 0,8 bis 1,6 geschaffen wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verfahrensstufen (e), (f) und (g) in einer Gesamtzeit von weniger als etwa 5 msec ablaufen.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktionsmischung in der Verfahrensstufe (g) durch eine konvergierende-divergierende Düse geleitet wird.

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6. Verfahren nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich ein strömendes Kühlmedium in die Düse eingespritzt wird, und zwar im Zwischenabschnitt des konvergierenden-divergierenden Bereichs.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit des Gasstroms, der in die zweite Reaktionszone eingespritzt wird, innerhalb des Bereichs von etwa 150 bis 250 m/sec liegt.

8. Verfahren zur Herstellung von Olefinen in hohen Ausbeuten aus schweren Kohlenwasserstoff-Ausgangsmaterialien, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man

(a) einen schweren Wasserstoff mit einem normalen Gießpunkt im Bereich von etwa -5 bis 150°C auf eine Temperatur oberhalb seines Schmelzpunktes, jedoch unter der Temperatur, bei der irgendeine wesentliche Koks- oder Teerbildung erfolgt, erhitzt;

(b) erste und zweite Reaktionszonen vorsieht, die einander unmittelbar benachbart sind und kommunizierend miteinander verbunden sind;

(c) einen Strom gasförmigen Sauerstoffs in einen zentralen Bereich der ersten Reaktionszone mit einer Geschwindigkeit von etwa 5 bis 50 m/sec einleitet;

(d) um die Peripherie des gasförmigen Sauerstoffstroms Wasserstoff (oder ein wasserstoffhaltiges Gas) mit paralleler Strömung in die erste Reaktionszone einleitet, wobei der Wasserstoff mit einer Geschwindigkeit von etwa 75 bis 400 m/sec und bei einer Temperatur im Bereich von etwa 500 bis 800⁰C eingeleitet wird, wodurch der Wasserstoff und der Sauerstoff sich schnell vermischen und spontan miteinander reagieren, wobei der Wasserstoff und der Sauerstoff in einem Gewichtsverhältnis von Wasserstoff zu Sauerstoff im Bereich von etwa 0,8 bis 1,6 ein-

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geleitet werden, um einen Gasstrom der Reaktionsprodukte zu bilden, der eine Durchschnittstemperatur im Bereich von 1000 bis 2000⁰C aufweist und der eine Hauptmenge Wasserstoff und eine kleinere Menge Wasserdampf umfaßt;

(e) einen Strom des erhitzten Kohlenwasserstoffs und des in der Verfahrensstufe (d) gebildeten Gasstroms gleichzeitig in die zweite Reaktionszone einleitet, wobei der erhitzte Kohlenwasserstoff als ein feindispergierter Sprühnebel aus Tröpfchen mit einem mittleren Durchmesser von weniger als 100 Mikron und mit einer Geschwindigkeit im Bereich von 10 bis 25 m/sec eingeleitet wird und wobei der Gasstrom mit einer Geschwindigkeit von etwa 150 bis 250 m/sec eingeleitet wird, und wobei der Kohlenwasserstoff und der Gasstrom in der Weise eingeleitet werden, daß sie unter einem eingeschlossenen Halbwinkel von 25° bis 45° in einem Abstand von etwa 1 bis 4 cm vom Punkt der Einspritzung in die zweite Reaktionszone aufeinandertreffen, um eine Aufheizrate von über 200 OOO°C/sec zu schaffen,und in einer Zeitspanne von weniger als etwa 2 msec eine strömende Reaktionsmischung mit einer Temperatur im Bereich von 800 bis 1400⁰C bilden;

(f) die strömende Reaktionsmjachung bei der Temperatur während einer Zeit von etwa 1 bis 7 msec zur Bildung von Olefinen hält;

(g) die Reaktionsmischung zum schnellen Abstoppen der Reaktion abschreckt, indem man die Mischung durch eine konvergierende-divergierende Düse leitet und gleichzeitig einen Sprühnebel eines strömenden Kühlmediums in die Düse einleitet, um in etwa 2 msec die Temperatur der Reaktionsmischung auf eine Temperatur von unter etwa 600°C abzusenken; und

(h) die gebildeten Olefine isoliert.

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