DE69306107T2

DE69306107T2 - Thermisches crackverfahren

Info

Publication number: DE69306107T2
Application number: DE69306107T
Authority: DE
Inventors: Arthur Westend Gough; Colin The Spinney Ramshaw
Original assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Current assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Priority date: 1992-05-19
Filing date: 1993-04-30
Publication date: 1997-04-03
Anticipated expiration: 2013-05-01
Also published as: CN1082092A; GB9210655D0; BR9306383A; TW284782B; CZ283394A3; RU94046001A; EP0641373B1; ATE145423T1; AU4077393A; MY107775A; HU9403090D0; DK0641373T3; DE69306107D1; SK138694A3; CZ287517B6; HU214224B; WO1993023498A1; EP0641373A1; AU663953B2; UA27897C2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf das thermische Cracken, und insbesondere bezieht sie sich auf das thermische Cracken von Kohlenwasserstoffen. Kohlenwasserstoffe, die 2 oder mehr Kohlenstoffatome enthalten, z.B. Ethan, Propan, Butan, LPG (Flüssiggas) und Naphtha, werden im allgemeinen gecrackt indem eine Mischung aus Kohlenwasserstoff und Dampf durch Röhren geleitet wird, die kein inneres Füllmaterial aufweisen, und in einem Ofen in Abwesenheit eines Katalysators auf eine hohe Temperatur erwärmt werden. Die Röhren weisen typischerweise einen Innendurchmesser von 25 bis 100 mm oder mehr auf und die Mischung aus Beschickungsmaterial/Dampf durchströmt die Röhren mit hoher Strömungsgeschwindigkeit, so daß die Strömung durch die Röhren äußerst turbulent ist, um eine gute wärmeübertragung zu erreichen. Typischerweise entspricht die Strömungsgeschwindigkeit einer Reynolds-Zahl in der Größenordnung von 500.000 oder höher.
WO-A 90115119 beschreibt ein Verfahren zum Cracken von Kohlenwasserstoffen, das das Durchleiten eines Kohlenwasserstoff-Beschickungsmaterials und von Dampf durch eine von außen erwärmte, katalysatorfreie Reaktionszone mit einem Verhältnis von erwärmter Oberfläche zu Volumen von oberhalb 3 cm&supmin;¹ umfaßt.
Das Vorhandensein von Dampf unterstützt die Übertragung von Wärme von den Ofenwänden zu dem Kohlenwasserstoff: die Temperatur der Röhrenwände, die in Berührung mit der Prozeßströmung stehen, liegt typischerweise um 100 ºC oder mehr über der Temperatur des Gases. Der Dampf verringert auch die Bildung von Koks und dient als Verdünnungsmittel, um den Partialdruck herabzusetzen (da die Crackreaktion bei Olefinen durch einen niedrigen Kohlenwasserstoff-Partialdruck begünstigt wird). Typischerweise werden 0,3 bis 0,5 Tonnen Dampf pro Tonne des Kohlenwasserstoff-Beschickungsmaterials angewandt und der Druck am Auslaß beträgt typischerweise weniger als 2,5 bar abs, beispielsweise liegt er im Bereich von 1,7 bis 2,1 bar abs.
Die Verwendung von Dampfist jedoch thermisch ineffizient und bringt Probleme mit der Umwelt mit sich. So ist der Dampf unter den angewandten Bedingungen nicht völlig inert: normalerweise enthält der Abfluß aus der Crackapparatur einen kleinen Anteil oxidierter organischer Verbindungen, wie Acetaldehyd, Aceton, Carbonsäuren und Phenole, die von der Reaktion des Dampfes mit dem Kohlenwasserstoff herrühren. Nach der Crackreaktion wird das abfließende Gas gekühlt, um den Dampf zu kondensieren, und als Ergebnis treten einige der Verbindungen in die flüssige Wasserphase ein. Während der größte Teil des Wassers recycelt wird, um weiteren Dampf zu erzeugen, erfordert die Anwesenheit solcher Verbindungen die Zugabe basischer Materialien, wie Ammoniak, zu dem Wasser, um die Korrosion zu minimieren. Ein Teil des Wassers wird auch als Spüldampf abgegeben, um einen Aufbau unerwünschter Verbindungen zu verhindern. Dieser Spüldampf, der sich auf ungefähr 10% des kondensierten Wassers beläuft, muß vor der Beseitigung behandelt werden, um Probleme mit der Umwelt zu vermeiden.
Die Röhren der Crackapparatur sind normalerweise aus Stahl hergestellt, der einen Anteil an Nickel enthält, um die bei den auftretenden Temperaturen erforderlichen mechanischen Eigenschaften zu erhalten. Nickel, und bis zu einem gewissen Grad einige der anderen Bestandteile des Stahls, katalysieren die Reaktion der Kohlenwasserstoffe mit dem Dampf und sie katalysieren ebenfalls deren Zersetzung zu Koks, der sich auf den Oberflächen der Röhre festsetzt und die Wärmeübertragung vermindert. Um diese Probleme zu verringern 35 werden normalerweise einige Schwefelverbindungen (die die katalytische Aktivität des Nickels herabsetzen, indem sie als Katalysatorgift fungieren) in das Beschickungsmaterial eingeleitet. Die Schwefelverbindungen müssen jedoch anschließend aus dem ausströmenden Prozeßgas entfernt werden: dies wird oft mittels eines Gaswäschers durchgeführt, in dem das Prozeßgas mit einer wäßrigen Ätzalkalilösung in Berührung gebracht wird. Die Beseitigung des resultiernden Ätzalkaliablaufs führt ebenfalls zu Problemen mit der Umwelt.
Die Erfinder fanden, daß diese Probleme dadurch gelöst werden können, daß die Crackreaktion in weitgehender Abwesenheit von Dampf durchgeführt wird. Damit eine Crackreaktion auf zufriedenstellende Weise erfolgen kann müssen in dem Crackverfahren verschiedene Veränderungen vorgenommen werden.
Dementsprechend stellen die Erfinder ein Verfahren für das thermische Cracken von Kohlenwasserstoffen zur Verfügung, umfassend das Durchleiten eines Beschickungsmaterials (feedstock), das gesättigte Kohlenwasserstoffe enthält, die zwei oder mehrere Kohlenstoffatome enthalten, und das weniger als 0,1 Gewichtsteile Dampf pro Gewichtsteil der Kohlenwasserstoffe in dem Beschickungsmaterial enthält, durch eine katalysatorfreie Reaktionszone, die von außen auf eine Temperatur im Bereich von 700 bis 1100 ºC erwärmt wird und ein Verhältnis von der erwärmten Oberfläche zu dem Volumen von über 3 cm&supmin;¹ aufweist; mit solch einer Geschwindigkeit, daß die Strömung durch die Reaktionszone eine lami nare Strömung mit einer Reynolds-Zahl von unter 3000 ist.
Das Verfahren wird in weitgehender Abwesenheit von Dampf durchgeführt, obgleich das Auftreten kleiner Mengen von Dampf, bis zu 0,1 Gewichtsteile Dampf pro Gewichtsteil Kohlenwasserstoff-Beschickungsmaterial, nicht ausgeschlossen werden kann. Bevorzugt enthält der Reaktantenstrom weniger als 0,05 Gewichtsteile Dampf pro Gewichtsteil Kohlenwasserstoff-Beschickungsmaterial.
Die Reaktion kann unter dem gleichen Kohlenwasserstoff- Partialdruck betrieben werden, der herkömmlicherweise verwendet wird. Wahlweise kann ein Verdünnungsmittel, wie Wasserstoff oder Methan, verwendet werden, aber es ist möglich, und oft bevorzugt, das Kohlenwasserstoff-Beschickungsmaterial in Abwesenheit eines Verdünnungsmittels zu cracken.
Die Reaktionstemperatur liegt typischerweise innerhalb des Bereichs, der üblicherweise für das Cracken von Kohlenwasserstoffen angewandt wird: So wird die Reaktionszone auf eine Temperatur im Bereich von 700 - 1100 ºC, insbesondere auf 700 - 900 ºC, erwärmt.
Damit die Crackreaktion wirkungsvoll durchgeführt werden kann, und um eine gute Wärmeübertragung zu erreichen, wird die Reaktion mit einem Gas durchgeführt, das im wesentlichen auf eine laminare Weise durch eine Reaktionszone mit einem großen Verhältnis von erwärmter Oberfläche zu Volumen geleitet wird. Bei einem röhrenförmigen Reaktor, d.h. dort, wo ein Cracken in Röhren erfolgt, beträgt das Verhältnis von Oberfläche zu Volumen 4/d, wobei d der innere Durchmesser der Röhre ist. Wie vorstehend erwähnt, erfolgt das Cracken herkömmlicherweise in Röhren mit einem inneren Durchmesser im Bereich von 25 bis 100 mm; in solchen Röhren liegt das Verhältnis von Oberfläche zu Volumen im Bereich von 0,4 bis 1,6 cm&supmin;¹. In der vorliegenden Erfindung ist das angewandte Verhältnis von Oberfläche zu Volumen viel höher, es liegt z.B. über 3 cm&supmin;¹ und bevorzugt im Bereich von 4 bis 20 cm&supmin;¹. Als Ergebnis des gestiegenen Verhältnisses von Oberfläche zu Volumen nimmt der Temperaturunterschied zwischen der Reaktoroberfläche und dem sie passierenden Gas ab. Auch die Strömungsgeschwindigkeit ist so beschaffen, daß die Strömung eine im wesentlichen laminare Strömung mit einer Reynolds Zahl von ungefähr unter 3000 ist.
Wegen des kleinen Anteils an, oder der Abwesenheit von, Dampfist es wichtig die Verkokung bzw. Koksbildung zu mmimieren: da die Koksbildung durch Nickel oder andere Metalle katalysiert wird, sind die Reaktoroberflächen, die dem Gas ausgesetzt werden, das dem Cracken unterzogen wird, bevorzugt inert, d.h. sie zeigen bei der Reaktionstemperatur im wesentlichen keine katalytische Aktivität für die Reaktionen der Kohlenwasserstoffe. Dies kann durch den Aufbau eines Reaktors aus einem katalytisch inerten Material, wie Siliciumdioxid oder Siliciumcarbid, oder aus Metallen wie Kupfer, die unter den angewandten Bedingungen keine katalytische Aktivität zeigen, erreicht werden, oder indem eine nichtporöse Beschichtung solcher Materialien auf einem geeigneten Konstruktionsmaterial, wie Stahl, aufgebracht wird. Bisherige Beschichtungen aus einem inerten Material, wie Siliciumdioxid, waren aufgrund der Schleifwirkung des turbulenten Gasstroms und der beträchtlichen Flüchtigkeit des Siliciumdioxids in Dampf bei hohen Temperaturen nicht sehr erfolgreich. Die laminare Strömung und die Abwesenheit von Dampf machen in der Erfindung die Anwendung solcher Beschichtungen möglich. Oder aber es kann ein Mittel zur Hemmung der Verkokung zu dem Reaktantenstrom, der dem Reaktor zugeführt wird, gegeben werden. In Abwesenheit von Dampf kann solch ein Mittel zur Hemmung der Verkokung wirkungsvoller auf den Reaktoroberflächen festgehalten werden.
In der Erfindung besitzt der Reaktor Oberflächen, die von außen erwärmt werden, d.h. durch ein Heizmittel bzw. Heizmittel, das eine Heizzone passiert, die der Reaktionszone benachbart ist und von der Reaktionszone durch eine relativ dünne Wand getrennt ist. Das Heizmittel kann das Produkt einer Verbrennung eines geeigneten Brennstoffs sein. Oder aber die Heizzone kann eine Beschichtung aus einem Verbrennungskatalysator aufihren Oberflächen aufweisen und es wird eine Brennstoff/Luft-Mischung durch die Heizzone geleitet, so daß zumindestens ein Teil der Wärme durch die in der Heizzone stattfindenden Verbrennung erzeugt wird. Oder aber das Heizmittel kann aus heißem Hehum aus dem Kühlsystem eines nuklearen Reaktors bestehen.
Um einen nützlichen Durchsatz zu erhalten, existiert bevorzugt eine Vielzahl paralleler Reaktionszonen. Der Reaktor kann zum Beispiel eine Wabenkonfiguration aufweisen, dergestalt, daß die Wabendurchgänge abwechselnd aus Reaktionszonen und Heizzonen, durch die ein Heizmittel geleitet wird, bestehen.
Oder aber der Reaktor liegt bevorzugt in Form einer Anordnung, z.B. eines Stapels, paralleler Platten vor. Das Kohlenwasserstoff-Beschickungsmaterial und das Heizmittel werden jeweils durch die alternierenden Räume zwischen den Platten geleitet. So wird das Kohlenwasserstoff- Beschickungsmaterial durch ein Plattenpaar geleitet, während das Heizmittel durch den Raum auf den beiden Seiten des Plattenpaares geleitet wird. Werden als Heizzone Platten verwendet, die einen Verbrennungskatalysator tragen, weisen die Platten auf einer Seite einen Verbrennungskatalysator auf und sind so angeordnet, daß die mit dem Katalysator beschichteten Oberflächen einander gegenüberliegen: es wird eine Brennstoff/Luft-Mischung durch den Raum zwischen sich gegenüberliegenden, mit Katalysator beschichteten Oberflächen geleitet, so daß zumindestens ein Teil der Wärme durch eine katalytische Verbrennung erzeugt wird, die an diesen Oberflächen stattfindet, und die Wärme durch die Platten hindurch zu dem Kohlenwasserstoff-Beschickungsmaterial übertragen wird, das durch den Raum zwischen den Oberflächen der Platten geleitet wird, die keinen Verbrennungskatalysator tragen. Wo Platten verwendet werden, die einen Verbrennungskatalysator tragen, kann es bevorzugt sein, die Katalysatorbeschichtung nach der Herstellung einer Anordnung aus Platten auf die geeigneten Oberflächen aufzubringen.
Um ein großes Verhältnis von erwärmter Oberfläche zu dem Volumen für den Bereich, in dem die Crackreaktion stattfindet, in solch einem platten-konfigurierten Reaktor zu erhalten, sind die Platten, die den Bereich definieren, durch den das Kohlenwasserstoff-Beschickungsmaterial geleitet wird, bevorzugt in einem Abstand von 1 bis 5 mm angeordnet. Solch ein Abstand ergibt ein Verhältnis von Oberfläche zu Volumen von angenähert 4 bis 20 cm&supmin;¹. Der Abstand zwischen den Platten, die die Räume definieren, durch die das Heizmittel geleitet wird, kann, aber muß nicht notwendigerweise von der gleichen Größenordnung sein wie der Abstand der Platten, durch die das Kohlenwasserstoff- Beschickunsmaterial geleitet wird.
Das Heizmittel kann im Gleichstrom, im Gegenstrom oder quer zu dem Strom des Kohlenwasserstoff-Beschickungsmaterials strömen. Die Wärmeerfordernisse für die Crackreaktion führen jedoch bevorzugt zu einem Stömen im Gleichstrom. Obwohl der Aufbau erleichtert werden kann, kann das Strömen des Heizmittels in einer Richtung quer zur Richtung des Kohlenwasserstoff-Beschickungsmaterials zu Problemen führen, da eine Seite der Reaktoranordnung dazu neigt viel heißer als die andere Seite zu werden.
Eine Form des Aufbaus eines Plattenreaktors für die Verwendung in der Erfindung ist in den beigefügten Zeichnungen gezeigt, wobei Figur 1 einen Aufriß einer Anordnung aus Platten und Abstandshaltern darstellt; Figur 2a ist eine Draufsicht auf eine Platte und der mit ihr verbundenen Abstandshalter; und Figur 2b ist eine Aufsicht auf die Platte und ihre Abstandshalter, die zu der Platte und den Abstandshalter der Figur 2a nächstbenachbart sind.
Es wird auf die Figuren Bezug genommen. Der Reaktor ist aus einer Vielzahl rechteckiger Platten 10, denen jeweils die Ecken abgeschnitten wurden, und Abstandshaltern 11, die sich zwischen den benachbarten Platten befinden, zusammengebaut.
Jeder Abstanshalter weist zwei Glieder bzw. Schenkel, 12 und 13, auf, die der Länge beziehungsweise der Breite der Platten bis zu den abgeschnittenen Ecken entsprechen, und weist ein Integralelement 14 auf, das die beiden Glieder 12 und 13 verbindet. Zwei Abstandshalter 11a und 11b sind mit jeder Platte verbunden und so angeordnet, daß sich ein Abstandshalter 11a entlang zweier benachbarter Ränder der Platte und über die eingeschlossene abgeschnittene Ecke erstreckt, während sich der andere Abstandshalter 11b entlang der gegenüberliegenden Ränder der Platten und über die gegenüberliegende Ecke erstreckt. So bildet jede Platte mit ihrem Paar aus Abstandshaltern eine tablett- bzw. blechartige (tray-like) Struktur mit Lücken an einem Paar sich gegenüberliegender Ecken. Die mit der nächstbenachbarten Platte verbundenen Abstandshalter sind so angeordnet, daß die Lücken an dem anderen Paar sich gegenüberliegender Ecken auftreten. Rohrleitungen, die nicht gezeigt sind, sind an den Ecken der Anordnung angebracht, um den Reaktanten ein Strömen diagonal über die tablettartige Struktur einer Platte, von einer Einlaßrohrleitung für die Reaktanten (reactants inlet duct) an einer Ecke zu einer Auslaßrohrleitung für das Produkt (product outlet duct) an der diagonal gegenüberliegenden Ecke, und dem Heizmittel ein Strömen diagonal über die tablettartigen Strukturen der benachbarten Platten, die sich ober- und unterhalb der einen Platte befinden, von einer Einlaßrohrleitung für das Heizmittel an einer anderen Ecke der Anordnung zu einer Auslaßrohrleitung für das Heizmittel an der diagonal gegenüberliegenden Ecke, zu ermöglichen.
Es ist bevorzugt, daß die Platten, und somit die Reaktionsund Heizzonen eher eine längliche rechteckige Bauform als eine quadratische Bauform aufweisen, mit Einlässen und Auslässen für den Reaktantenstrom und das Heizmittel, die an sich diagonal gegenüberliegenden Ecken der entsprechenden Zonen angeordnet sind, und wobei sich die Einlässe an benachbarten Ecken einer der kürzeren Rechteckseiten befinden. So befinden sich die Einlaßrohrleitungen beide an benachbarten Ecken der kürzeren Ränder der Rechtecke: wie in Figur 2a gezeigt strömt das Heizmittel in Richtung des Pfeiles isa, während der Reaktantenstrom im allgemeinen auf der anderen Seite der Platte im Gleichstrom in die Richtung des gestrichelten Pfeiles 16b fließt. Ähnlich fließt, es wird auf Figur 2b Bezug genommen, der Reaktantenstrom in Richtung des Pfeiles 16b, während das Heizmittel auf der anderen Seite der Platte in Richtung des gestrichelten Pfeils 15a fließt.
Die einzelnen Platten und Abstandshalter müssen nicht notwendigerweise miteinander verschweißt oder verschmolzen sein. So kann die Anordnung mit Einlaß- und Auslaßrohrleitungen zusammengklammert und in einen Behälter eingeschlossen sein, in den ein geeignetes Gas, wie Methan, mit einem Druck eingeleitet wird, der etwas oberhalb des Reaktionsdrucks liegt. Das unter Druck gesetzte Gas tritt durch jeden Leck- bzw. Sickerweg in die relevante Reaktionsoder Heizzone ein und wird somit Teil der Reaktanten in dieser Zone. Es tritt allmählich eine Koksabscheidung in solchen Sickerwegen auf, wodurch das Lecken auf ein Mindestmaß reduziert wird.
Obwohl Schwefel in dem Beschickungmaterial der Reaktion nicht abträglich ist, ist das Beschickungsmaterial bevorzugt frei von Schwefel oder seinen Verbindungen: auf diese Weise ist eine anschließende Operation zur Gaswäsche, um den Schwefel zu entfernen, unnötig. Aus diesem Grund ist es bevorzugt Beschickungsmaterialien wie Ethan, Propan, Butan, LPG oder Raffinate aus der Herstellung von Aromaten zu verwenden. Naphtha-Beschickungsmaterial enthält im allgemeinen eine bemerkenswerte Menge an Schwefel, aber es kann verwendet werden, wenn ein Schritt zur Entschwefelung eingeschlossen ist. Das Beschickungsmaterial enthält gesättigte Kohlenwasserstoffe, die 2 oder mehr Kohlenstoffatome enthalten, aber es kann auch einen Anteil an ungesättigten Kohlenwasserstoffen enthalten. Das Beschickungsmaterial kann auch Wasserstoff und/oder Methan als ein Verdünnungsmittel enthalten.
Es sei darauf hingewiesen, daß wie beim herkömmlichen Cracken die Tendenz zu etwas Koksbildung auftritt. Das Koks kann wie in der herkömmlichen Praxis durch Techniken wie eine Dampf-Entkohlung bei höheren Temperaturen oder durch Verbrennen mit einem sauerstoffhaltigen Gas entfernt werden. Das letztere Verfahren ist dort bevorzugt, wo die Reaktionszonen Beschichtungen aus einem Material, wie Siliciumdioxid, aufweisen, das eine beträchtliche Flüchtigkeit in Dampf zeigt.
Die Erfindung ist mit mehreren Vorteilen verbunden. Sie überwindet nicht nur die vorstehend erwähnten Umweltprobleme, sondern ermöglicht durch die Vermeidung von Prozeßdampf auch eine Kapitaleinsparung: und dort, wo schwefelfreie Beschickungsmaterialien verwendet werden, führt auch die Nichtanwendung eines Alkaligaswäschers zu einer weiteren Kapitaleinsparung. Durch die Nichtexistenz der Notwendigkeit den Prozeßdampf zu erhöhen werden auch Energieeinsparungen erreicht.
Die Erfindung wird durch die nachstehenden Beispiele erläutert. Für jedes Beispiel wurde eine Siliciumdioxidröhre mit einer Länge von 2 m und einem inneren Durchmesser von 2 mm verwendet. Das Verhältnis von Oberfläche zu Volumen betrug somit ungefähr 20 cm&supmin;¹. Es wurde in einem Ofen mit einem im wesentlichen einheitlichen Temperaturprofil erwärmt. Die Beschickungsmaterialien, die alle dampf- und schwefeifrei waren&sub1; wurden nicht vorerwärmt. Der Druck am Ausgang des Reaktors betrug 1,4 bar abs und der Druckabfall entlang des Reaktors betrug weniger als 0,05 bar. Die Strömungsgeschwindigkeit war so beschaffen, daß die Reynolds-Zahl ungefähr 500 betrug.

Beispiel 1

Die Ofentemperatur wurde auf 890 ºC eingestellt und und ein Ethanstrom von 84 g/Std. wurde 2 Stunden lang durch die Röhre geleitet. Das Produkt wurde schnell abgekühlt und zu verschiedenen Zeitpunkten während des Experiments analysiert. Eine typische Analyse des Produkts ist in der nachstehenden Tabelle dargelegt. Nach 2 Stunden wurde der Lauf bzw. Betrieb beendet und das abgeschiedene Koks in Luft abgebrannt und das entstandene Kohlendioxid gemessen. Es zeigte sich, daß während der 2-stündigen Reaktionsdauer 15 mg Koks abgeschieden worden waren. Eine Extrapolation zeigte, daß der Reaktor unter diesen Bedingungen 8 Tage lang in Betrieb (on line) bleiben konnte, bevor der Querschnitt der Röhre sich aufgrund der Verkokung um 10% verringert hatte.

Beispiel 2

Beispiel 1 wurde unter Verwendung eines Propan-Beschickungsmaterials mit einer Geschwindigkeit von 79 g/Std. und einer Ofentemperatur von 875 ºC wiederholt. Wie in Beispiel 1 betrug die Menge an abgeschiedenem Koks in 2 Stunden 15 mg.

Beispiel 3

Beispiel 1 wurde unter Einsatz einer Ofentemperatur von 840 ºC und einer Zufuhr von 81 g/Std eines flüssigen Kohlenwasserstoff-Beschickungsmaterials mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von 94 und der nachstehenden angenäherten Gewichtszusammensetzung wiederholt:
n-Paraff ine 22%
i-Paraffine 67%
cyclo-Paraffine 4%
Aromaten 7%
Die Reaktion wurde nach 1 Stunde angehalten und dann wurde die Menge des abgeschiedenen Koks wie in Beispiel 1 ermittelt. Dies zeigte, daß während der einstündigen Reaktionsdauer 12 mg Koks abgeschieden worden waren. Eine Extrapolation zeigte, daß der Reaktor unter diesen Bedingungen ungefähr 3 1/2 Tage in Betrieb bleiben konnte, bevor der Querschnitt der Röhre sich aufgrund der Verkokung um 10% verringert hatte. Tabelle

Claims

1. Verfahren zum thermischen Cracken von Kohlenwasserstoffen, umfassend das Durchleiten eines Beschickungsmaterials, das gesättigte Kohlenwasserstoffe enthält, die zwei oder mehrere Kohlenstoffatome enthalten, und das weniger als 0,1 Gewichtsteile Dampf pro Gewichtsteil der Kohlenwasserstoffe in dem Beschickungsmaterial enthält, durch eine katalysatorfreie Reaktionszone, die von außen auf eine Temperatur im Bereich von 700 bis 1100 ºC erwärmt wird und ein Verhältnis von der erwärmten Oberfläche zu dem Volumen von über 3 cm&supmin;¹ aufweist, mit solch einer Geschwindigkeit, daß die Strömung durch die Reaktionszone eine laminare Strömung mit einer Reynolds-Zahl von unter 3000 ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, in dem der Reaktantenstrom, der durch die Reaktionszone geleitet wird, Wasserstoff oder Methan als ein Verdünnungsmittel enthält.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, in dem die Flächen der Reaktionszone, die dem Gas ausgesetzt sind, das dem Cracken unterzogen wird, im wesentlichen keine katalytische Aktivität für die Reaktionen der Kohlenwasserstoffe bei der Reaktionstemperatur zeigen.

4. Verfahren nach Anspruch 3, in dem die Flächen der Reaktionszone, die dem Gas ausgesetzt sind, das dem Cracken unterzogen wird, aus Siliciumdioxid, Siliciumcarbid oder Kupfer aufgebaut sind oder eine nicht poröse Beschichtung aus Siliciumdioxid, Siliciumcarbid oder Kupfer aufweisen.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, in dem die Reaktionszone durch Durchleiten eines Heizmittels durch eine Heizzone erwärmt wird, die durch eine dünne Wand von der Reaktionszone getrennt ist.

6. Verfahren nach Anspruch 5, in dem die Heizzone eine Beschichtung aus einem Verbrennungskatalysator aufihren Flächen aufweist und eine Brennstoff/Luft-Mischung durch die Heizzone geleitet wird, so daß mindestens ein Teil der Wärme durch die in der Heizzone stattfindende Verbrennung erzeugt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, in dem eine Vielzahl parallel angeordneter Reaktionszonen zur Verfügung gestellt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 71 in dem die Reaktions- und Heizzonen abwechselnd durch Räume zwischen benachbarten Platten einer Anordnung paralleler Platten, die durch Abstandshalter getrennt sind, zur Verfügung gestellt werden.

9. Verfahren nach Anspruch 8, in dem die Platten und somit die Reaktions- und Heizzonen eine längliche rechteckige Bauform aufweisen, mit Einlässen und Auslässen für den Reaktantenstrom und das Heizmittel, die an sich diagonal gegenüberliegenden Ecken ihrer entsprechenden Zonen angeordnet sind, und die Einlässe sich an benachbarten Ecken einer der kürzeren Rechteckseiten befinden.

10. Verfahren nach Anspruch 8 oder Anspruch 9, in dem die Anordnung mit Einlaß- und Auslaßrohrleitungen zusammengeklammert und in einem Behälter eingeschlossen wird, in den ein Gas mit einem Druck eingeleitet wird, der oberhalb des Reaktionsdrucks liegt.