DE69515700T2

DE69515700T2 - Dampfkrackverfahren mit injektion von an einem punkt gesammelten pulvern und vorrichtung dazu

Info

Publication number: DE69515700T2
Application number: DE69515700T
Authority: DE
Inventors: Paul Broutin; Jean-Pierre Burzynski; Herve Cazor; Roland Huin; Eric Lenglet
Original assignee: PROCEDES PETROLIERS PETROCHIM; IFP Energies Nouvelles IFPEN
Current assignee: PROCEDES PETROLIERS PETROCHIM; IFP Energies Nouvelles IFPEN
Priority date: 1994-12-26
Filing date: 1995-12-22
Publication date: 2000-07-06
Anticipated expiration: 2015-12-23
Also published as: DE69515700D1; TW309539B; EP0801670A1; US5820747A; ES2145323T3; EP0801670B1; FR2728580B1; WO1996020256A1; FR2728580A1

Description

Das Verfahren des Dampfcrackens ist das Basisverfahren der Petrochemie. Es besteht darin, thermisch ein Gemisch aus Kohlenwasserstoffen und Wasserdampf bei erhöhten Temperaturen in der Größenordnung von 850ºC zu cracken und dann die Abströme in einem indirekten Wärmeaustauscher abzuschrecken, der allgemein mit TLX oder TLE (transfer line exchanger) bezeichnet ist, und dann die gekühlten Abströme zu fraktionieren.
Das hauptsächliche Arbeitsproblem dieses Verfahrens stammt aus den parasitären Abscheidungen von Koks in den Pyrolyserohren und denen des Abschreckaustauschers.
Um diesen Nachteil zu begrenzen oder zu unterdrücken, wurde bereits ein Verfahren des Dampfcrackens mit Injektion von erosiven Feststoffpartikeln (Pudern) vorgeschlagen, um wenigstens einen Teil der Koksabscheidungen zu eliminieren. Die Partikel werden "in Reihe" injiziert, d. h. entweder während des Normalbetriebes des Dampfcrackens oder während der Phasen, wo man temporär und kurz (konventionell während einer Dauer von weniger als zwei Stunden) die Speisung mit Kohlenwasserstoffen unterbricht, wobei die Öfen mit Wasserdampf allein bespült werden und mit den abströmseitigen Behandlungsabschnitten für die gecrackten Gase verbunden bleiben. Die bevorzugte Betriebsweise besteht darin, die Partikel während des Normalbetriebes des Ofens zu injizieren, ggf., indem man temporär das Durchsatzvolumen der gecrackten Gase im Augenblick der Injektion der Pulver erhöht, um deren Wirksamkeit zu steigern.
Im allgemeinen, und insbesondere wenn man mineralische oder metallische Partikel injiziert, die nicht im wesentlichen aus Koks aufgebaut sind, so ist es notwendig, die injizierten Pulver am Austritt aus den Abschreckaustauschern zu trennen, um die abströmseitigen Behandlungsabschnitte der gecrackten Gase nicht zu verunreinigen. Die rückgewonnenen Pulver sollen dann gelagert werden, entweder um abgezogen zu werden, wenn das Verfahren ohne Recyclierung arbeitet, oder um wenigstens teilweise recycliert zu werden.
In einer typischen Dampfcrackinstallation gibt es eine Vielzahl von Öfen, die je im allgemeinen mehrere Abschreckaustauscher (TLE) für die Abströme umfassen; beispielsweise kann man 10 Öfen vorsehen, die je zwei TLE umfassen, was zu insgesamt parallelbetriebenen 20 TLE führt.
Aus Kosten- und Wartungsgründen ist es wünschenswert, daß man nur eine sehr begrenzte Anzahl von Silos zur Aufnahme und Lagerung der rückgewonnenen Pulver (verbrauchte Pulver) hat und/oder ggf. Ausrüstungsgegenstände, um sie vor der Recyclierung zu behandeln.
So kann man beispielsweise auf zwei maximal die Anzahl von Aufnahmesilos und/oder Behandlungsmodulen der rückgewonnenen Pulver für deren Recyclieren begrenzen.
Bevorzugt wählt man, wenn möglich, einen einzigen Modul zur Aufnahme oder zum Empfang und/oder zur Behandlung der rückgewonnenen Pulver, der gemeinsam der Dampfcrackinstallation ist.
Nach einer ersten bereits beschriebenen Variante des Verfahrens kann man die Gesamtheit der Abströme aus den verschiedenen TLE sammeln, was im allgemeinen in einer klassischen Dampfcrackinstallation ohne Injektion von erosiven Pulvern geschieht, und die Pulver vom Gesamtabstrom der Dampfcrackinstallation trennen, um diese Pulver an einer einzigen Stelle rückzugewinnen. Dies bedeutet, daß man einen Zyklon sehr großer Leistung einbauen muß, der sehr schwierig und mühsam eingebaut werden kann, um die Gesamtheit der Abströme der Dampfcrackanlage zu behandeln und auch Feststoffpartikel in die Gesamtheit der Sammlerkreise der gecrackten Gase transportieren zu lassen.
Diese technische Lösung ist aufwendig und bedeutet Gefahren, die mit der eventuellen Erosion der zahlreichen Krümmer der Sammlerkreise verbunden sind; darüber hinaus ist der Wirkungsgrad eines solchen Zyklons sehr großer Abmessung äußerst mittelmäßig.
Im übrigen hat man bereits eine andere Variante des Dampfcrackverfahrens mit Injektion von erosiven Pulvern und Rückgewinnung an einer einzige Stelle dieser Pulver vorgeschlagen, darin bestehend, sequentiell Dosierungen an Pulvern in unterschiedlichen Teilen der Installation vorzunehmen, beispielsweise aufeinanderfolgend vor den verschiedenen TLE und/oder Pyrolyseschlangenrohren und sequentiell und koordiniert mit den Injektionen der Pulver die verschiedenen Abströme zu orientieren, die mit Partikeln beladen sind, und zwar gegen einen einzigen Trennmodul für Gas/Feststoffe.
Man kann beispielsweise sequentiell die Abströme eines jeden der TLE im Augenblick der entsprechenden Injektion der Pulver vor dem betrachteten TLE zu einem einzigen Zyklon zur Rückgewinnung der Partikel leiten, welche durch die gecrackten Gase transportiert wurden (injizierte Pulver und erodierte Kokspartikel, die von den Wandungen stammen); dies ermöglicht es, nur einen einzigen Zyklon mittlerer Abmessung zu installieren, dessen Verarbeitungskapazität den gecrackten Gasen entspricht, die aus einem einzigen TLE stammen, und nicht denen, die aus der Gesamtheit der TLE der Dampfcrackeinrichtung stammen, erfordert vielmehr die Installation von Ventilsätzen relativ großen Durchmessers, die es ermöglichen, die Abströme aus jedem der TLE gegen die abströmseitigen Abschnitte der Dampfcrackeinrichtung zu leiten, wenn man keine Pulver vor diesem TLE injiziert, oder gegen den einzigen Zyklon, wenn man die Pulver vor diesem TLE injiziert.
Diese Ventile, die der Erosion standhalten sollen, sind sehr teuer für typische Abmessungen, die für zwischen 250 und 300 mm Gasdurchlaßquerschnitt notwendig sind.
Diese Variante des Verfahrens und der Installation vermeidet es somit, einen Zyklon sehr großer Kapazität, der wenig wirksam ist, zu installieren, und es ist oft unmöglich, an mehreren existierenden Dampfcrackanlagen sie zu installieren, dies ist eher sehr teuer, da eine große Anzahl von Spezialventilen großen Durchmessers (beispielsweise 20 Ventile für eine Dampfcrackinstallation, die 10 TLE umfaßt), erfordert. Darüber hinaus sind die Verbindungsleitungen zwischen den Ausgängen der verschiedenen TLE und dem einzigen Zyklon Leitungen relativ erheblichen Durchmessers (ebenfalls 250 bis 300 mm im allgemeinen), die notwendigerweise aus legiertem Stahl bestehen, da sie gecrackte Gase erhöhter Temperatur, typischerweise zwischen 450ºC und 530ºC, am Ende des Zyklus transportieren.
In der FR-A-2.706.479 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Dampfcracken beschrieben, welche die Injektion von Pulvern vor den TLE der Dampfcrackvorrichtungen umfassen, sowie die Trennung dieser Pulver von gecracktem Abströmgas in den Primärzyklonen. Ein Teil des abströmenden, die Primärzyklone speisenden Gases, transportiert die abgetrennten Pulver bis zu einem gemeinsamen Rückgewinnungsorgan und dann bis zu einem Speicherorgan. Das Vorhandensein von kondensierbaren Kohlenwasserstoffen in dem gecrackten Abstromgas unter einem geringen Druck verhindert einen guten Transport der Pulver, was die Gefahr mit sich bringt, die Installation zu verstopfen. Der Hintergrund-Stand der Technik ist darüber hinaus illustriert durch die Patentanmeldung WO-A-9012851.
Ein erstes Ziel der Erfindung und der entsprechenden Installation besteht darin, eine technische Lösung vorzuschlagen, die gleichzeitig verläßlich und wenig aufwendig für dieses Sammlerproblem an einer einzigen Stelle der Pulver ist, die in den Dampfcrackabströmen zirkulieren, wenn man Antikokungsagenzien vom Typ erosiver Pulver injiziert.
Ein zweites Ziel des Verfahrens nach der Erfindung sowie die entsprechende Installation besteht darin, eben dieses technische Problem zu lösen, wenn man einen anderen Typ von Antikokungsagenzien injiziert, und zwar ohne beachtliche erosive Wirkungen, die aber selbst auch die Zirkulation von Partikeln und unerwünschten Feststoff-Fragmenten hervorruft.
Auch kann man tatsächlich eine Familie sehr aktiver chemischer Verbindungen einführen, um die Gasifizierung des Kokses der Pyrolyserohre durch den Wasserdampf zu katalysieren.
Diese sehr aktiven Verbindungen können injiziert werden während der Entkokungsphasen allein bei Wasserdampf, um sehr stark die Entkokungsgeschwindigkeit zu beschleunigen, jedoch auch während des Dampfcrackens, um die Kokungsgeschwindigkeit zu vermindern oder das Verkoken zu stoppen, indem man die Gasifizierung des Kokses durch den Verdünnungswasserdampf katalysiert.
Es scheint aber, daß diese chemischen Verbindungen (somit ohne beachtliche erosive Kapazität) ein Zerbröckeln, was ohne Zweifel mechanischer Art ist, und zwar erzeugt durch die Zirkulation der Gase, vermutlich aufgrund der Tatsache eines Brüchigwerdens des Kokses aufgrund der chemischen Verbindungen.
Zu beachten ist, daß diese zerbröckelten Koksfragmente dann eine erosive Wirkung, die nicht Null ist, auf den Koks der abströmseitig angeordneten Wärmeabschreckaustauscher haben. Diese Fragmente können Erosionsgefahren der abströmseitigen Leitungen der TLE mit sich bringen und Probleme der Verunreinigung des Abschrecköles schaffen (Verstopfen von Filtern, zu große nicht-brennbare Stückchen in einem konventionellen Brenner) und sind somit unerwünscht.
Aufgabe der Erfindung ist es somit, ein Verfahren zum Dampfcracken vorzuschlagen, das von einer allgemeinen technischen Lösung, die ökonomisch und zuverlässig ist, profitiert, und wodurch es möglich wird, an einer einzigen Stelle Feststoffpartikel abzutrennen und zu gewinnen, welche durch die gecrackten Gase transportiert werden und durch verschiedene Arten von Antikokungsagenzien erzeugt wurden.
Hierzu wird erfindungsgemäß ein Verfahren zum Dampfcracken von Kohlenwasserstoffen in einer Installation vorgeschlagen, die wenigstens über einen Dampfcrackofen verfügt, wobei diese Installation eine Vielzahl von Crackzonen und eine Vielzahl von Abschreckaustauschern (TLE) für die gecrackten aus diesen Crackzonen stammenden Gase umfaßt, wobei das Verfahren die Injektion in Reihe, an einer Vielzahl von Stellen, von Antikokungsagenzien umfaßt, welche die Zirkulation von Feststoffpartikeln in diesen Abschreckaustauschern erzeugen und für die Trennung wenigstens eines Teiles dieser Feststoffpartikel von den sie enthaltenden Gasen sorgen, und sie an eine einzige Stelle bis zu für diese Installation gemeinsame Sammlermittel transportieren.
Das Verfahren umfaßt im übrigen die Rückgewinnung, durch Schwerkraftströmung, wenigstens eines Teiles der so abgetrennten Partikel, die aus den Primärseparatoren stammen, in einer Vielzahl von Aufnehmerkanistern V1, ..., Vn, wobei jeder Kanister Vi wenigstens einem Primärseparator zugeordnet ist, und den Transport des größten Teiles wenigstens der in den Kanistern enthaltenen Partikel gegen diese gemeinsamen Trenn- und Sammlermittel, über Überführungsleitungen, vermittels eines Transportgases, dessen Durchsatz qi zum Abzug der in einem Kanister Vi enthaltenen Partikel kleiner oder gleich 30 Vol.-% des Durchsatzes der gecrackten Gase ist, welche die, Vi zugeordneten, Primärseparatoren durchsetzen.
Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, daß jeder der Aufnahmekanister Vi sequentiell getrennt von dem oder den zugeordneten Separatoren ist, und daß die Überführung der Partikel zu diesen gemeinsamen Trenn- und Sammlereinrichtungen vorgenommen wird mit Hilfe eines nicht-kokenden Transportgases, das von einem atmosphärischen Taupunkt geringer als 110ºC ist.
Dieses Verfahren nach der Erfindung weist sehr erhebliche Vorteile gegenüber vorher beschriebenen Verfahren auf:
Einerseits werden die Partikel von den gecrackten sie enthaltenden Gasen oder ggf. einem Strom von Wasserdampf allein, in einer Vielzahl von primären Gas-/Feststoffseparatoren abgetrennt.
Die Primärseparatoren haben also eine relativ geringe Einheitskapazität, was sich in verminderten Geräteabmessungen darstellt und deren Einbau erleichtert und so zu einem gesteigerten Wirkungsgrad führt, da der Wirkungsgrad eines Zyklons schnell mit der Abmessung abnimmt, genauso wie das für analoge Separatoren der Fall ist.
Einerseits werden die Partikel nicht mehr zu den gemeinsamen Sammlereinrichtungen durch die gecrackten Gase sondern durch ein "reines Gas" geführt, das nicht kokt, im wesentlichen bei mittleren Temperaturen nicht kondensierbar ist.
Hieraus folgt, daß diese Partikeltransportleitungen relativ kalte Leitungen, die nicht wärmeisoliert sind und im allgemeinen aus Kohlenstoffstahl bestehen, sein können, ohne daß man Verkokungs- oder Kondensationsprobleme der Teere befürchten müsse. Diese Leitungen sind also wesentlich weniger aufwendig als in den vorher beschriebenen Verfahren. Im übrigen eliminiert man die Gefahren eines Verklebens von Partikeln in Anwesenheit von Flüssigkeitskondensation und Verschmutzung der Leitungen, was ein Hauptvorteil ist.
Schließlich wird die die Partikel führende Gasmenge getrennt von der Menge der gecrackten Gase und kann weitaus geringer sein, beispielsweise 30% oder weniger als 20 Vol.-%, was es ermöglicht, Leitungen sehr verminderten Durchmessers zu verwenden: 50 bis 100 mm gegenüber 250 bis 300 mm vorher, wobei man die Spezialventile großen Durchmessers nach dem Stand der Technik nicht mehr braucht.
Nach einer bevorzugten Variante, die charakteristisch für die Erfindung ist, werden die aus einem Kanister Vi überführten Partikel aus diesem Kanister durch ausschließlich pneumatische Mittel herausgeführt. Dieses Extraktionsverfahren, welches einen pneumatischen Abzug der Gesamtheit der in diesem Kanister enthaltenen Partikel realisiert (bis auf eventuelle Fragmente großer Abmessungen, die mechanisch durch ein Gitter blockiert werden), und zwar dadurch, daß der Kanister unter Druck gesetzt und mit Transportgas am Ausgang gespeist wird. Somit ist das Ganze von einer großen Zuverlässigkeit, verglichen mit einer mechanischen Extraktion durch Schraube oder Schleuse, Komponenten, welche durch Feststoffbruchstücke großer Abmessung blockiert werden können, oder die manchmal Strömungsprobleme vom Typ "Brückenbildung" unter Bildung von Gewölben aus Pulvern aufweisen können.
So erhöht die Arbeitsweise der Kanister Vi als pneumatische Transportschleuse, eine Technik, die dem Fachmann in anderen Industrien bekannt ist, unter Handhabung der Pulver und Abzug der Partikel durch das Transportgas, in erheblicher Weise die Zuverlässigkeit des Verfahrens nach der Erfindung bezogen auf früher beschriebene Verfahren.
Nach einem anderen Merkmal werden die Kanister Vi durch thermische Mittel erwärmt, deren Temperaturniveau zwischen 110ºC und 340ºC, bevorzugt zwischen 150 und 250ºC liegt, wobei dieses Niveau höher als der Taupunkt des Transportgases bei maximalem Arbeitsdruck der Kanister Vi liegt. Unter Temperaturniveau versteht man die Temperatur der Kondensation des Dampfes, wenn man den Aufschluß unter Wasserdampf verwendet, oder das Temperaturmaximalniveau, das aufrechterhalten werden kann, wenn man einen elektrischen Aufschluß verwendet.
Diese bevorzugte charakteristische Anordnung des Verfahrens, das insbesondere nützlich ist, wenn man schwere Chargen wie schwere Gasöle oder Destillate unter Vakuum crackt, läuft entgegengesetzt vorher beschriebener technischer Vorkehrungen in der EP-A-447 527, bei der, insbesondere für das Cracken der schweren Chargen, man die Partikel auf hohe Temperatur, höher als die normale Austrittstemperatur des TLE, bringt, indem man Abströme des TLE, das sie enthält, mit einer Fraktion von gecrackten nicht-gekühlten Gasen mischt, die aus einer Ableitung um das TLE stammen, um so die Spuren des Teers zu verdampfen. Man hat tatsächlich in überraschender Weise gefunden, daß Puder, die gecrackte Gase, einschließlich der gecrackten Pyrolysegase sehr schwerer Chargen kontaktiert haben, welche reich an Pyrolyseteeren waren, sich in einem nicht-agglomerierten und sehr wenig klebenden Zustand befanden, wenn sie auf Temperaturen derart gekühlt wurden, wie sie vorher beschrieben wurden (unter 340ºC und selbst unter 250ºC). Diese unerwartete Beobachtung, die dazu führt, die Partikel zu kühlen anstatt sie zu erwärmen, um die Teere zu verdampfen, stammt möglicherweise aus der besonderen Natur der Pyrolyseteere: die ja aus schweren Produkten gebildet sind, die hauptsächlich aus polyaromatischen quasi reinen Verbindungen zusammengesetzt sind und in unerwarteter Weise extrem erhöhte Schmelzpunkte haben und fest bei Temperaturen in der Größenordnung von 250ºC sind.
Die untere Temperaturgrenze der thermischen Mittel (110ºC im allgemeinen und bevorzugt 150ºC) ist dahingehend gerichtet, jede Kondensation des Verdünnungsdampfes (mitgerissen durch das Pulver) oder von Pyrolysebenzinfraktionen zu vermeiden.
Die in einem Primärseparator abgetrennten Partikel und die in diesem Separator sich auf der Austrittstemperatur des anströmseitigen TLE befinden, fallen in einen Aufnahmeballon Vi durch Schwerkraftströmung. Da die mittleren Partikeldurchsätze an einem Dampfcrackzyklus entsprechend den verschiedenen Varianten des Verfahrens nach der Erfindung immer sehr gering bezüglich auf den Durchsatz von gecrack ten Gasen (weniger als 1% und im allgemeinen weniger als 1 Promille) sind, bleibt das Wärmespeicherungsvermögen dieser Partikel gering und sie werden schnell im wesentlichen auf die Temperatur des Kanisters Vi abgekühlt, die bestimmt wird durch das Temperaturniveau der thermischen Heizvorrichtungen von Vi. So werden die Partikel temporär bei einer Temperatur kleiner als die Schmelztemperatur der Pyrolyseteere gelagert.
Es kann jedoch sein, daß die rückgewonnenen Partikel mit sich bei ihrem Fallen gasförmige Verbindungen mitreißen, welche kondensierbare Dämpfe enthalten, wie beispielsweise Dämpfe von Pyrolyseschwerbenzin. Um diese Kondensationen zu vermeiden, welche dazu führen können, daß gesammelte Partikel zusammenbacken, kann man in charakteristischer Weise vorsehen, das in einem Kanister Vi enthaltene Gas durch ein nicht-kokendes Gas von atmosphärischem Taupunkt (Anfangskondensationstemperatur bei atmosphärischem Druck) von weniger als 110ºC, bevor das Vi isoliert wird zu spülen, und dann die im Vi enthaltenen Partikel zu überführen. Dieses Spülen nach der Erfindung kann auch durch ein Einführen von Sperrgas in die Vi oder kurz vor den Vi erfolgen, wobei es sich um ein technisches Äquivalent zum Spülen handelt.
Zusätzlich zu diesem Spülen ist es nach einer bevorzugten technischen und charakteristischen Anordnung so, daß man für ein Perkolieren der Partikel sorgen kann, die in einem Kanister Vi enthalten sind, und zwar vermittels ebenfalls eines nicht-kokenden Gases von einem atmosphärischen Taupunkt von weniger als 110ºC, bevor der Kanister Vi isoliert und die im Vi enthaltenen Partikel überführt werden.
Die Perkolierung (Durchsetzen des Partikelbettes) durch ein "trockenes" Gas ermöglicht es, ein "Strippen" dieser Partikel zu realisieren und besser die eventuell vorhandenen Flüssigkeitsspuren zu eliminieren. In besonders vorteilhafter Weise kann man ein Endtrocknen der Partikel während ihres pneumatischen Transportes realisieren, insbesondere, indem man die Temperatur des Partikel-/Gasgemisches beim Transport am Austritt aus dem pneumatischen Transport, beispielsweise im sekundären Gas-/Feststoffseparator auf einem Wert zwischen 40ºC und 180ºC und bevorzugt 80 bis 150ºC hält. Diese Temperaturen kann man benützen, wenn man ein Transportgas verwendet, das bei Umgebungstemperatur nicht kondensiert (beispielsweise Stickstoff oder Heizgas), was man bevorzugt. Verwendet man Wasserdampf als Transportgas, so muß man diese Temperaturen merklich über den Kondensationspunkt des Wasserdampfes bei dem Druck des Sekundärseparators anheben.
Dieses endgültige Trocknen im während des pneumatischen Transportes zirkulierenden Wirbelbettes ermöglicht es, noch bis zu einem sehr hohen Niveau die Strömungsqualität der Partikel zu verbessern.
Sehr vorteilhaft wird dies angewendet, wenn man die Partikel, wenigstens zum Teil, recycliert.
Wie bereits gesagt, die bevorzugten Transportgase sind die bei Normaltemperatur und Druck nicht kondensierbaren Gase, insbesondere die, die in der Gruppe Stickstoff, Methan, Wasserstoff, leichte Kohlenwasserstoffe mit zwei bis vier Kohlenstoffatomen sowie Gemische dieser Verbindungen gewählt sind.
Die verfügbaren Gase wie Stickstoff oder Heizgas der Dampfcrackeinrichtung (variables Gemisch von Methan und Wasserstoff) sind am besten geeignet. Sie ermöglichen es, kalte pneumatische Transportleitungen, die im allgemeinen nicht wärmeisoliert sind, zu verwenden.
Die Entkokungsmittel können während der Phasen injiziert werden, wo die Speisung mit Kohlenwasserstoffen der Crackzone vor einem TLE unterbrochen wird (Zirkulation von Wasserdampf allein).
Die bevorzugte Verfahrensvariante besteht jedoch darin, die Entkokungsmittel während des Normalbetriebes der Installation zu injizierten, d. h. während der Phase des Dampfcrackens bei normalem Durchsatz oder ggf. einem Durchsatz, der momentan von 10 auf 50 Vol.-% erhöht wird für den Fall, daß man erosive Feststoffpartikel einführt, deren Ausbeute man steigern will.
Was die Natur der Entkokungsagenzien angeht, so können zwei Haupttypen von wirksamen Agenzien verwendet werden:
nach einer ersten Variante des Verfahren umfassen die Entkokungsmittel feste erosive Partikel, die vor Abschreckwärmeaustauschern injiziert werden, insbesondere in Transportzonen für gecrackte Gase, die zwischen den Austritten der Crackzonen und den Wärmeaustauschern sich befinden.
Der mittlere Durchmesser der Partikel kann zwischen 0,02 und 4 mm und bevorzugt zwischen 0,07 und 0,8 mm liegen. Injiziert man Partikel in den Eintritt der Crackzonen, so soll die Abmessung der Partikel reduziert sein, und zwar kleiner als 150 Mikrometer, um sich einem Erosivgaseffekt anzunähern. Wenn man dagegen die Partikel an den Eingang der TLE gibt, um den Koks von diesen TLE zu dekapieren und eine sehr starke Flexibilität der Crackchargen zu erhalten, was von den sehr leichten Chargen zu den sehr schweren Chargen geht, so kann man Partikel größeren Durchmessers, typischerweise zwischen 70 und 800 Mikrometern verwenden: in der Tat umfassen die TLE keine Krümmer oder Richtungs änderungen, sondern allein gerade Längen, und es stehen keine Konzentrationen von Stößen durch Partikel zu befürchten, welche Gefahr laufen, zu einer lokalen Erosion zu führen.
Die verwendbaren Partikel sind sehr variabel, ausgehend von dem Augenblick, wo sie eine erosive Wirksamkeit haben. Aus diesem Grund ist vorgesehen, wenigstens 20% winkelförmiger (oder stark unregelmäßiger) Partikel zu verwenden. Was die Zusammensetzung dieser Partikel angeht, so kann man beispielsweise fluiden Crackkatalysator (FCC), der verbraucht ist, Zementklinker, gebrochene Mineralien, metallische Partikel oder Sand verwenden. Besonders interessante Partikel sind harte und wenig brüchige mineralische Partikel wie Siliziumkarbid oder einfache oder gemischte Oxide des Aluminiums, des Siliziums und des Zirkoniums. Andere sehr interessante Partikel sind Partikel des Kokses, insbesondere Kokspartikel, die durch eine Calzinierung bei 850ºC oder mehr stabilisiert wurden, durchgeführt vor oder nach ihrem Brechen oder Mahlen. Diese Kokspartikel sind fragiler und weniger wirksam als diese mineralischen Partikel und müssen in gesteigerten Mengen injiziert werden. Dagegen sind diese Partikel brennbar, die Gefahren einer Verunreinigung der abströmseitigen Abschnitte, und insbesondere definitiv einer Verunreinigung des Pyrolysebrennstoffes, werden in beachtlicher Weise reduziert und ermöglichen es in gewissen Fällen (insbesondere für das Cracken von leichten und mittleren Chargen wie dem Kerosen), eine vereinfachte Rückgewinnung dieser Partikel vorzusehen (weniger wirksame Rückgewinnung, die aber ökonomischer als ein Zyklon sind), beispielsweise eine "Koksfalle". Eine solche Koksfalle kann gebildet werden durch eine Beladung mit plötzlicher Richtungsänderung der Strömung der gecrackten Gase, beispielsweise einer einfachen Ablenkung, die nicht zyklonischer Art ist, und zwar der Strömung um einen Winkel zwischen 30 und 180º, um wenigstens den größten Teil der gecrackten Gase abzuziehen; auch ist eine Rückgewinnungskammer für die Partikel vorgesehen. Diese befindet sich in Höhe der plötzlichen Richtungsänderung oder dahinter und ist über eine Einschnürung mit einem Aufnahmekanister der Partikel nach der Erfindung verbunden.
Die Partikelinjektionen werden bevorzugt sequentiell durchgeführt, d. h. diskontinuierlich. Bevorzugt injiziert man eine Dosis von Partikeln in festen oder variablen Intervallen zwischen 0,3 und 72 Stunden und bevorzugt zwischen 1 und 20 Stunden, sukzessive vor den verschiedenen TLE, welche erfindungsgemäß ausgestattet sind. Im Augenblick der Injektion liegt die momentane Partikelmenge bezogen auf die gecrackten Gase zwischen 0,5 und 25 Gew.-%, insbesondere zwischen 1 und 10 Gew.-%. Vergleicht man die Gesamtmenge der injizierten Partikel während eines Dampfcrackzyklus mit der Gesamtmenge der während dieses Zyklus gecrackten Gase, so sind die mittleren Partikelgrade wesentlich geringer aufgrund der Tatsache, daß man die Partikel nur während eines geringen zeitlichen Bruchteiles einführt. Typischerweise ist der mittlere Grad an injizierten Feststoffpartikeln während eines Dampfcrackzyklus bezogen auf die gecrackten Gase kleiner als 3000 ppm und liegt im allgemeinen zwischen 20 und 1500 ppm.
Nach einer charakteristischen Variante der Erfindung recycliert man wenigstens einen Teil der rückgewonnenen Partikel in die gemeinsamen Sammlereinrichtungen, indem man diese Partikel vor wenigstens einem der Abschrecksammler wieder einführt, nachdem man einen Vorgang der Sichtung vorgenommen hat, durchgeführt wenigstens an diesem Teil der in den gemeinsamen Einrichtungen gewonnenen Partikel. Der Vorgang der Sichtung kann bei atmosphärischem Druck durchgeführt werden, und unter einer Atmosphäre im wesentlichen aus Stickstoff. Man könnte ebenfalls die Partikel ohne den Druck aufzuheben sichten und sie recyclieren, beispielsweise mit Hilfe eines Brenngases.
Das Recyclieren der Partikel, wenigstens zum Teil, wurde bereits früher beschrieben. Es ermöglicht es, den Verbrauch an "neuen Partikeln" zu reduzieren. Die charakteristische Anordnung des Verfahrens unter Recyclieren nach der Erfindung, das darin besteht, nach dem pneumatischen Transport der Partikel durch ein nicht-kondensierbares Gas eine Stufe der Sichtung bei atmosphärischem Druck unter Stickstoff vorzunehmen, ist von sehr großem Interesse:
Die Erfindung ermöglicht es, durch diesen pneumatischen Transport, gleichzeitig ein Trocknen und ein Kühlen der Partikel im zirkulierenden Wirbelbett zu realisieren. Dies macht die Verwendung existierender Sichter, die wirtschaftlich und von großer Zuverlässigkeit sind, möglich, wie Lichtsichter, ebenfalls Siebe, Zentrifugen oder bevorzugt Vibrationssiebe genannt. Tatsächlich wären nachgiebige Verbindungsmanschetten dieser Vorrichtungen aus Elastomer, ggf. verstärkt, inkompatibel mit den Partikeln sehr hoher Temperatur (400ºC oder mehr), die das Filter des vorher beschriebenen Verfahrens durchsetzen. Ein solcher Filtrationsschritt ist aber wesentlich, um die Gefahren eines Verstopfens der Injektoren mit recycliertem Pulver zu vermeiden, die einen geringen Durchmesser haben. Da darüber hinaus das Sichten bei atmosphärischem Druck und gemäßigter Temperatur sowie unter Stickstoff durchgeführt wird, sind die Vorgänge der Wartung des Schwingsiebes leicht und können schnell durchgeführt werden.
Typischerweise eliminiert man die Fragmente (Koks und Fremdkörper) von einem Durchmesser von mehr als 3 oder 4 mm.
Nach einer anderen charakteristischen Variante der Erfindung umfassen die Entkokungsmittel mineralische Katalysatorsalze zur Entgasung des Kokses durch Wasserdampf, welche vor den Crackzonen injiziert werden.
Insbesondere können diese Mineralsalze wenigstens ein Salz eines Elementes umfassen, das gewählt ist als der Gruppe Natrium, Kalium, Lithium, Barium und Strontium, wobei dieses Salz aktiv ist, um die Vergasung des Kokses zu begünstigen.
Entdeckt wurden sehr aktive mineralische Salze, um den Koks der Pyrolyserohre zu vergasen, welche Salze aus Alkali- und Erdalkalielementen umfassen, insbesondere Vorläufer von Oxiden oder Karbonaten dieser Elemente.
Insbesondere haben die Gemische mit Schmelzpunkt, der unter 750ºC (beispielsweise benachbart den Eutektika) abgesenkt wurde, von Natriumkarbonat und Kaliumkarbonat eine Wirkung der Entkokung oder der Verhinderung der Kokung, die sehr wirksam ist.
Auch kann man Gemische aus Azetaten, beispielweise ein equimolares Gemisch aus Natriumazetat, Kaliumazetat, Lithiumazetat und Bariumazetat verwenden. Diese Verbindungen, deren Liste nicht als begrenzend anzusehen ist, können die Vergasungsreaktion des Kokses katalysieren (insbesondere die Reaktion des "Gases mit Wasser": C + H&sub2;O → CO + H&sub2;); sie können in Form von Pulvern oder in Form wässriger Lösungen, insbesondere von sehr verdünnten Lösungen, die in ein heißes Gas zerstäubt werden und insbesondere in der Verdünnung dienenden Wasserdampf oder das Gemisch Wasserdampf/Kohlenwasserstoffe am Austritt der Konvektion (bei einer erhöhten Temperatur in der Größenordnung von 500 bis 650ºC), eingeführt werden.
Die bevorzugte Injektionsweise ist die Injektion während des Normalbetriebes des Dampfcrackens; man kann diese mineralischen Salze auch erst während der Phase des Entkokens mit Wasserdampf allein einführen, insbesondere um das Entkoken zu beschleunigen. Die geforderte Menge hängt von zahlreichen Faktoren ab: Natur der verwendeten Verbindung und der zu crackenden Charge, strenge Bedingungen des Crackens und Hauttemperatur der Pyrolyserohre.
Die geeignetsten Mengen liegen typischerweise zwischen 2 und 200 ppm und bevorzugt zwischen 5 und 100 ppm, gerechnet als Gewicht Alkalielemente und/oder Erdalkalielemente bezogen auf die gecrackten Gase.
Die Erfindung betrifft auch eine Installation zum Dampfcracken, die es ermöglicht, das Verfahren umzusetzen. Genauer umfaßt diese Installation wenigstens einen Dampfcrackofen, eine Vielzahl von Crackzonen, eine Vielzahl von Abschreckaustauschern für die gecrackten Gase, welche aus diesen Crackzonen austreten, wobei diese Installation ebenfalls Mittel zur Injektion an einer Vielzahl von Stellen von Entkokungsmitteln umfaßt, welche die Zirkulation von Feststoffpartikeln in den Abschreckaustauschern erzeugen, eine Vielzahl von primären Gas-/Feststoffseparatoren zur Reinigung der Abströme der Abschreckaustauscher, wobei jeder Primärseparator anströmseitig mit wenigstens einem Abschreckaustauscher, der ihm zugeordnet ist, verbunden ist, und einen Ausgang für die gereinigten Gase und einen Ausgang für die Feststoffpartikel hat, sowie Mittel zur Gewinnung wenigstens eines Teiles dieser Feststoffpartikel, wobei diese Rückgewinnungsmittel Mittel umfassen, die der Trennung und dem Sammeln, zusammengefaßt an einer einzigen Stelle, gemeinsam sind.
Im übrigen umfaßt die Installation:
- eine Vielzahl von Kanistern oder Behältern Vi zum Gewinnen wenigstens eines Teiles der in den Primärseparatoren abgetrennten Partikel durch Schwerkraftströmung, wobei jeder Kanister Vi mit wenigstens einem Ausgang für Feststoffpartikel, wenigstens eines Vi zugeordneten Primärseparators verbunden ist,
- eine Vielzahl von Überführungsleitungen für Feststoffpartikel, wobei jede dieser Leitungen anströmseitig zu einem der Kanister Vi und abströmseitig zu diesen gemeinsamen Trenn- und Sammelmitteln verbunden ist, sowie Überführungsmittel für Partikel durch ein Transportgas.
Die Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, daß sie Mittel zur sequentiellen Trennung jeder dieser Kanister Vi von den oder dem ihn zugeordneten Primärseparatoren umfaßt, daß die Mittel für den Transfer durch die Transferleitungen wenigstens des größten Teiles der in den Kanistern Vi enthaltenen und so isolierten Partikeln Mittel zum Speisen mit einem nicht-kokenden Transportgas und von einem atmosphärischen Taupunkt von weniger als 110ºC umfassen.
Diese Installation ermöglicht es also, die Pulver zu transportieren, die mittels relativ geringer nichtverschmutzender Transportgasmengen bei mäßiger Temperatur gewonnen wurden. Die Primärseparatoren haben je eine relativ geringe Einheitskapazität bezogen auf den Globaldurchsatz gecrackter Gase der vollständigen Installation und sind somit wirksam und leicht einzupflanzen. Sie realisieren eine wirksame Reinigung der gecrackten Gase nicht nur während der Injektionsphasen der Feststoffpartikel nach dem vorher beschriebenen Verfahren, sondern auch dauernd, und sind auch wirksam gegenüber Emissionen von Feststoffpartikeln nach Phasen der Injektion von Entkokungsmitteln. Günstig ist dies sowohl für die restlichen Partikel, die nach den Injektionsphasen für die erosiven Partikel, die in den toten Zonen geblieben sind, zirkulieren, wie für den Fall, daß man die chemischen Gasifizierungsagenzien des Kokses injiziert. Diese Installation, die, was die Gewinnung und Sammlung des zentralisierten Teiles der Partikel angeht, keinerlei zusätzliches Ventil großen Durchmessers, typischerweise größer als 150 mm, umfaßt, ist also gleichzeitig wirksamer (Rückgewinnung), verläßlicher (Gefahren der Verschmutzung und ökonomischer aufgrund der Tatsache, daß Transportleitungen geringen Durchmessers, und mäßige Temperatur angewendet werden und daß Spezialventile großen Durchmessers fehlen, die kompatibel mit den Feststoffpartikeln sind. Unter sequentieller Isolierung versteht man einen Wechsel von Phasen, wo ein Empfängerkanister Vi sich in Verbindung mit der Anströmseite befindet und Phasen, wo er gegen die Anströmseite isoliert ist, um einen Abzug gegen die Abströmseite zu ermöglichen, und zwar gegen gemeinsame Trenn- und Sammlereinrichtungen. Dies wird bevorzugt, jedoch nicht unbedingt in koordinierter Weise für die verschiedenen Kanister Vi gemacht, wobei jeder dieser Kanister nacheinander isoliert werden kann, derart, daß die Transportvorgänge gestuft werden können. Es ist nämlich auch möglich, mehrere Kanister Vi gleichzeitig zu leeren.
Die gemeinsamen Sammlereinrichtungen sind typischerweise gebildet durch einen Kanister, der es ermöglicht, vorübergehend und über längeren Zeitraum die Partikel zu speichern, und der ggf. Wiegeeinrichtungen umfassen kann. Ein Abschreckaustauscher wird als einem Primärseparator zugeordnet bezeichnet, wenn dieser Primärseparator die Abströme dieses Abschreckaustauschers reinigt. Auch wird ein Primäraustauscher zugeordnet zu einem Empfangskanister Vi bezeichnet, wenn Vi durch Schwerkraftströmung wenigstens einen Teil der in diesem Primärseparator getrennten Parti kel gewinnt. So kann ein Primärseparator zugeordnet werden zu einem oder mehreren Abschreckaustauschern, deren Abströme gereinigt werden; ein Empfangskanister Vi kann die Partikel sammeln, die aus einem oder mehreren Primärseparatoren stammen. Nach einer bevorzugten charakteristischen Anordnung nach der Erfindung kann die Installation tatsächlich wenigstens zwei Primärseparatoren, zugeordnet zu ein und dem gleichen Empfangskanister umfassen, wobei jeder dieser Primärseparatoren mit diesem Kanister über eine Leitung verbunden ist und Steuermittel für die Mittel des sequentiellen Verschließens wenigstens einer dieser Leitungen umfaßt, wenn die andere dieser Leitungen offen ist, wobei die relative Anordnung dieser Primärseparatoren und des Empfangskanisters derart ist, daß die Leitungen eine Neigung von wenigstens 60 Grad bezogen auf die Horizontale haben.
Diese Anordnung ermöglicht es, einen einzigen Kanister Vi für den Empfang und die Überführung von Partikeln zu verwenden, die aus mehreren Primärseparatoren stammen und ist somit wirtschaftlich interessant, auch vom Standpunkt der Wartung. Die sequentielle Isolierung wenigstens einer der Leitungen ermöglicht es, die Zirkulation von gecrackten Gasen gegen den Kanister Vi eines Primärkanisters gegen den anderen zu vermeiden, was ungünstig für die Trennausbeute wäre.
In bevorzugter Weise wird der Abzug der in einem Kanister Vi enthaltenen Partikel realisiert dank Entleerungsmitteln, die mit Vi verbunden sind, und die ausschließlich pneumatischer Art sind und die wenigstens eine Gasquelle der Gruppe Stickstoff und Brenngas verwenden (Methan oder ein Gemisch aus Methan und Wasserstoff). Diese Mittel der pneumatischen Entleerung durch "Schleuse mit pneumatischem Transport" oder "Druckkanister" und die typischerweise ein Unterdruck setzen des Kanisters Vi bezogen auf die Bedingungen hinter der pneumatischen Transportleitung und eine Injektion von Transportgas am Austritt von Vi haben, sind tatsächlich sehr intensiv und ermöglichen es, Pulver abzuziehen, welche Strömungsschwierigkeiten haben; sie sind wirksamer als die Mittel zum Abzug des vorher beschriebenen Verfahrens.
Der Durchsatz an Transportgas, welches es ermöglicht, die Partikel zu überführen, macht nur höchstens 30 Vol.-% des Gasdurchsatzes aus, der die Primärseparatoren, zugeordnet zu Vi, während der gleichen Periode durchsetzen, sei es typischerweise der Normaldurchsatz an gecrackten Gasen, die von dem oder den Primärseparatoren behandelt wurden, deren Partikel in Vi fallen. Die Transportleitung ist also von wesentlich geringerem Durchmesser als die der Leitungen für gecrackte Gase (kleiner als 100 mm gegenüber typischerweise 250 bis 400 mm).
In bevorzugter Weise handelt es sich bei dem Transportgas um Brenngas oder Stickstoff, Gase, die bei Umgebungstemperatur nicht kondensieren und die eine Trocknung der Partikel während ihres Transportes ermöglichen. Die Kanister Vi nach einer bevorzugten Charakteristik der Erfindung werden durch thermische Mittel erwärmt, deren Temperaturniveau zwischen 110 und 340ºC und bevorzugt zwischen 150 und 250ºC liegt. Dieses Temperaturniveau, welches dem der Kondensationstemperatur des Aufschließdampfes oder der durch die elektrischen Mittel aufrechterhaltenen Temperatur liegt, ist nämlich adäquat, um Pyrolyseteere im festen Zustand zu halten.
In charakteristischer Weise umfaßt die Installation Mittel zum Spülen des in den Kanistern Vi enthaltenen Gases vermittels einer Quelle nicht-kokenden Gases, die von einem atmosphärischen Taupunkt unterhalt 110ºC ist. Dieses Spü len, das nach äquivalenter Technik durch ein Sperrgas gebildet sein kann, hat als Funktion, Vi von eventuellen Spuren gecrackter Gase zu reinigen, bevor die Partikel abgezogen und überführt werden können. Nach einer charakteristischen bevorzugten Variante umfaßt die Installation Mittel zum Einführen eines nicht-kokenden Gases und von einem atmosphärischem Taupunkt kleiner 110ºC inmitten der in den Kanistern Vi enthaltenen Partikel zum Perkolieren dieser Partikel, bevor sie aus den Kanistern Vi abgezogen werden.
Dies ermöglicht es, eine erste Trocknung der Partikel vorzunehmen und deren Abzug zu begünstigen vor dem, der während des Transportes selbst realisiert wurde.
Nach einer ersten charakteristischen Variante umfassen die Entkokungsmittel feste erosive Partikel und Injektionsmittel für diese Partikel anströmseitig zu den Abschreckaustauschern und insbesondere in den Transferzonen zwischen den Crackzonen und den Abschreckaustauschern.
Bevorzugt wird die Gesamtheit der injizierten Feststoffpartikel in den Transportzonen für die gecrackten Gase zwischen den Crackzonen und den Abschreckaustauschern eingegeben, insbesondere in die Eintrittskonen dieser Austauscher (betrachtet als ob sie Teil der Transferzonen seien).
Vorzugsweise umfassen die gemeinsamen Trennmittel, die eine Sekundärtrennung von Transport Feststoffpartikeln/Gas im wesentlichen ohne Kondensation realisieren, einen Austritt für das gereinigte Transportgas, verbunden über eine Verbindungsleitung mit einer Zirkulationsleitung für die gecrackten Gase, um den Abzug dieses gereinigten Transportgases zu ermöglichen.
Die Wiederverstopfung der Anordnung der Austritte für das gereinigte Transportgas gegen eine Zirkulationsleitung der gecrackten Gase ermöglicht es, unter Druck zu bleiben, und in einem Netz von "Kohlenwasserstoffen" für die Gesamtheit der verschiedenen Partikeltransfers gegen die gemeinsamen Trenn- und Sammelmittel zu sorgen, was interessant ist gegenüber Sicherheitsproblemen, verglichen mit einem Aussetzen der gereinigten Transportgase gegen die Atmosphäre.
In bevorzugter Weise ist dann das Transportgas Brenngas, was den Verbrauch von Stickstoff und sein Gemisch in beachtlicher Menge mit den gecrackten Gasen vermeidet.
Nach einer charakteristischen Variante umfaßt die Installation Mittel zum Recyclieren wenigstens eines Teiles der in den gemeinsamen Trenn- und Sammlereinrichtungen gewonnenen Partikel.
Nach einer ebenfalls charakteristischen Anordnung umfaßt die Installation dann ein Schwingsieb, das unter Stickstoffatmosphäre bei im wesentlichen atmosphärischem Druck und Temperatur unter 200ºC arbeitet, und anströmseitig zu den gemeinsamen Trenn- und Sammeleinrichtungen angeschlossen und abströmseitig hinter den Partikelrecyclierungseinrichtungen verbunden ist.
Nach einer charakteristischen Variante umfaßt die Installation Mittel zur Injektion von Entkokungsmitteln, welche chemische Katalysatorverbindungen zur Vergasung des Kokses unter Wasserdampf vor Crackzonen umfassen. Insbesondere kann eine solche Installation vorzugsweise Mittel zur Injektion einer Lösung umfassen, welche wenigstens ein Mineralsalz eines Elementes umfaßt, die in der Gruppe Natrium, Kalium, Lithium, Barium und Strontium enthalten ist, wobei dieses Salz aktiv ist, um die Vergasung des Kokses unter Wasserdampf zu begünstigen, wobei diese Vergasung den Koks in kleine Stücke zerlegt und Emissionen von Koksstückchen hervorruft, welche mit den Mitteln der Erfindung gewonnen und überführt werden können.
Injiziert man erosive Feststoffpartikel, so wird dies sehr allgemein während der Injektionsphasen kurzer Dauer realisiert, die nur einen geringen Teil der Zeit darstellen.
Außerhalb dieser kurzen Injektionsperioden können andere Arten von Partikeln, wie grobe Koksfragmente zirkulieren (Fragmente, die sich von den Wandungen natürlich anläßlich beispielsweise von Thermoschocks lösen können oder welche durch Injektionen chemischer Katalysatorverbindungen zur Gasifizierung auftreten).
Um das Gemisch der beiden Populationen von Partikeln zu vermeiden, kann die Erfindung Mittel zur sequentiellen Injektion erosiver Partikel, verbunden mit Überführungszonen, Mittel zur sequentiellen Isolierung jedes Kanisters Vi außerhalb der Injektionsphasen von Partikeln vor Vi sowie Mittel zum Abzug der Partikel, die in dem oder den Vi zugeordneten Separatoren außerhalb dieser Injektionsphasen gewonnen wurden, ohne durch Vi zu gehen.
Insbesondere kann die Installation in charakteristischer Weise Kanister oder Behälter Wi zur Aufnahme der außerhalb der Injektionsphasen gewonnenen Partikel umfassen, sowie Schichtungsweichen, die mit einem Eintritt und zwei Austritten gesteuert werden, wobei jede Weiche anströmseitig mit einem Primärseparator und abströmseitig mit einem Empfangskanister Vi und mit einem Empfangskanister Wi verbunden ist.
Besseres Verständnis der Erfindung und anderer Merkmale, Einzelheiten und Vorteile ergibt sich beim Lesen der folgenden Beschreibung mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen, in denen: Fig. 1 schematisch eine Dampfcrackinstallation nach der Erfindung zeigt, die mehrere Vorrichtungen bezüglich unterschiedlicher charakteristischer Varianten nach der Erfindung umfaßt.
Fig. 2 zeigt schematisch einen Teil einer Installation, die eine charakteristische Vorrichtung nach einer dieser Varianten umfaßt.
Fig. 3 zeigt einen Teil einer Installation, die eine andere charakteristische Vorrichtung, vorteilhaft für die Realisation der Erfindung, darstellt.
Zunächst sei auf Fig. 1 Bezug genommen, wo teilweise zwei Dampfcracköfen (1) dargestellt sind, die je eine Speisung (22) einer Charge für Kohlenwasserstoffe und eine Speisung (23) für Verdünnungswasserdampf umfassen. Die globale Charge wird vorgewärmt, verdampft und überhitzt bei einer Temperatur, die typischerweise bei 500 bis 650ºC in den Konvektionszonen dieser beiden Öfen liegt, und dann in zwei Crackzonen (2) gecrackt, die durch Pyrolyseschlangenrohre gebildet sind. Am Austritt aus diesen Crackzonen (Austritt des Ofenmantels) gehen die gecrackten Gase vermittels von Überführungszonen (3) in zwei Abschreckaustauscher (4) oder "TLE" (Transfer Line Exchanger) über, die es ermöglichen, plötzlich ihre Temperatur von etwa 360 bis 630ºC und ganz allgemein auf etwa 360 bis 500ºC abzusenken, wobei diese Temperatur gemessen wird durch Temperaturindikatoren (24) Diese beiden Ströme gekühlter gecrackter Gase gehen durch zwei Primärseparatoren für Gas/Feststoffpartikel (5), beispielsweise zwei Zyklone. Jeder dieser Primärseparatoren umfaßt einen Austritt für gereinigte Gase, der zurück zu einer Zirkulationsleitung (12) für gekühlte gecrackte Gase geht, um sie abzuziehen und sie abströmseitig zu behandeln (Primärfraktionierung, Kompression, Entschwefelung, Trocknung, Endfraktionierung).
Die beiden Primärseparatoren (5) umfassen auch je einen Austritt für Feststoffpartikel, verbunden über eine Leitung (16) mit einem Empfangskanister (6), der auf Temperatur durch thermische Mittel (37) zur Gewinnung dieser Feststoffpartikel durch Schwerkraftströmung gehalten ist.
Die beiden Empfangskanister (6) umfassen je Mittel zur sequentiellen Isolierung: anströmseitig ein gesteuertes Ventil (7), das an der Leitung (16) sitzt, und abströmseitig ein gesteuertes Ventil (8). Diese beiden Empfangskanister (6) sind abströmseitig je über eine Transportleitung (9) mit gemeinsamen Trenn- und Sammelmitteln für Feststoffpartikel verbunden, und umfassen einen Trennzyklon (10) und einen Sammelkanister (13). Die Abströmgase aus dem Zyklon (10) werden in die Leitung (12) über eine Leitung (11) eingeführt.
Dieser Sammelkanister (13) ist abströmseitig über eine Leitung (32) mit einem Schwingsieb (14) verbunden, das mit der Atmosphäre über eine Leitung (ATM) verbunden ist, welche im wesentlichen bei atmosphärischem Druck unter Stickstoffatmosphäre und bei gemäßigter Temperatur arbeitet, welche kompatibel mit den nachgiebigen Verbindungsmanschetten ist, welche für die klassischen Schwingsiebe verwendet werden. Der Kanister (1), der die anströmseitigen und abströmseitigen Absperrventile (Trennschieber) umfaßt, sowie nicht dargestellte Druckentspannungsmittel, erfüllt die Funktion einer Dekompressionsschleuse für Partikel.
Der Austritt der feinen Partikel aus dem Schwingsieb (14) (Partikel, die beispielsweise von groben Fragmenten mit einer Abmessung oberhalb 3 mm befreit sind) wird mit einem Empfangskanister (15) verbunden, der mit gesteuerten anströmseitigen und abströmseitigen Schiebern verbunden ist, sowie mit nicht dargestellten Speisemitteln für Gas der Gruppe Stickstoff und Heizgas. In der Praxis wird das Schwingsieb (14) oberhalb des Kanisters (15) angeordnet, um die Schwerkraftströmung der Pulver zu ermöglichen (dies ist nicht der Fall in Fig. 1, lediglich aus einfacheren Gründen der Darstellung).
Der so ausgestattete Kanister (15) kann dann als pneumatische Transportschleuse arbeiten und bildet ein Mittel zum Recyclieren erosiver Feststoffpartikel in die Installation. Er ist anströmseitig mit einer Transportgasquelle (33) (Heizgas, Stickstoff oder Wasserdampf) und abströmseitig mit unterschiedlichen Injektionsmitteln (19) (34) verbunden, welche gesteuerte Schieber oder Ventile sowie Injektionsleitungen für Feststoffpartikel umfassen. Die Partikel können vor den Crackzonen (2) über Leitungen (34), gestrichelt dargestellt, injiziert werden, oder bevorzugt über Leitungen (19) in die Transportzonen für gecrackte Gase (3), und insbesondere in Höhe der Eintrittskonen der Abschreckaustauscher, Konen, die infolge Konvektion Teil der Transportzonen (3) bilden. In diesem Fall wird man bevorzugt einen Impaktdiffusor (35) im Inneren jedes Eintrittskonus installieren. Dieser Impaktdiffusor hat ein doppeltes Ziel: einmal die röhrenförmige Platte im Abschreckaustauscher gegen Erosion schützen und in regelmäßiger Weise die injizierten Partikel in die unterschiedlichen Austauscherrohre (4) verteilen.
Dieser Impaktdiffusor (15) ist vorzugsweise mit zwei Oberflächenniveaus zum Rückprall der Partikel, gegeneinander versetzt, derart gebildet, daß er gleichzeitig permeabel für die Gase entsprechend einer Vielzahl von Durchlässen und im wesentlichen opak, von der Anströmseite her gesehen, ist.
Die Transportschleuse (15) umfaßt eine Leitung (36) zum Abzug verbrauchter Partikel; man könnte auch die verbrauchten Partikel zu einem Speichersilo schicken, und zwar über eine Schleusenausbildung, die in der Leitung (32) sitzt; ein Kanister (18), der Mittel zum geregelten Entleeren (Schnecke oder Schleuse) umfaßt, ermöglicht es, "neue" Partikel zu speichern und die verbrauchten Partikel zu ersetzen.
Die Installation umfaßt auch pneumatische Mittel, die es ermöglichen, die Partikeltransporte aus den Kanistern Vi (6) bis zu gemeinsamen Trenn- und Sammelmitteln vermittels Transportleitungen (9) zu realisieren: eine Quelle (31) für nicht-kokendes Gas von einem Taupunkt bei atmosphärischem Druck von unter 110ºC: Wasserdampf oder bevorzugt Stickstoff oder Heizgas, die es ermöglicht:
a) ein Sperrgas vor dem Schieber (7) zu injizieren, um einen Gegenpol gegen die im Empfangskanister (6) ankommenden gecrackten Gase zu bilden,
b) dank des Schiebers (25) ein solches nicht-kokendes Gas von einem atmosphärischen Taupunkt unter 110ºC zu injizieren, um das im Empfangskanister Vi (6) enthaltene Gas zu entleeren vor Abzug und Transport der Partikel und den Kanister (6) während des pneumatischen Transportes der Partikel unter Druck zu setzen.
c) Dank des Schiebers (26) ein solches Gas selbst in die Mitte der Feststoffpartikel zu injizieren, um eine wenigstens teilweise Trocknung der eventuellen Flüssigkeitsspu ren durch Perkolieren vermittels eines trockenen Gases zu realisieren, und
d) dank des Schiebers (27) einen Kontrolldurchsatz eines solchen Transportgases während des pneumatischen Transportes der Partikel zu injizieren.
Die in Fig. 1 beschriebene Installation umfaßt einen programmierbaren Automaten (17) um den sequentiellen Betrieb der Installation zu steuern, insbesondere Ventile der Dekompressionsschleuse und der pneumatischen Transportschleuse. Sie umfaßt auch Mittel (20) zur Injektion vor der Crackzone (2) chemischer Katalysatorverbindungen zur Vergasung des Kokses unter Wasserdampf, beispielsweise von wässrigen Lösungen eines equimolaren Gemisches von Natriumkarbonat und Kaliumkarbonat oder ein equimolares Gemisch von Natriumazetat, Kaliumazetat, Lithiumazetat oder Bariumazetat.
Diese Verbindungen haben tatsächlich einen überraschenden Antikokungseffekt was die Crackzonen (2) angeht.
In Fig. 2 sind schematisch zwei Abschreckaustauscher (4) oder "TLE" dargestellt, deren Eintrittskonen je eine Injektionsleitung (19) für erosive Feststoffpartikel umfassen. Diese Austauscher sind abströmseitig mit zwei Primärseparatoren (5) verbunden, die über Leitungen (16) angeschlossen sind, die je über einen gesteuerten Trennschieber (7) für ein und den gleichen Empfangskanister (6), der einen der Kanister Vi der Installation bildet, verfügen, und der somit den beiden dargestellten Primärseparatoren (5) zugeordnet ist. Hinter dem Empfangskanister ermöglicht eine Überführungsleitung (9), die einen Steuerschieber (8) umfaßt, es, sequentiell die Partikel gegen gemeinsame Mittel (10), (13) zum Trennen und Sammeln zu überführen, die selbst über andere Überführungsleitungen (9) mit anderen Empfangskanistern Vi, nicht dargestellt, verbunden sind. Der Kanister (6) arbeitet als pneumatische Schleuse bei Unterdrucksetzung der Schleuse und Abzug der Partikel über ein Transportgas.
In Fig. 2 ist die Anordnung der beiden Primärseparatoren (5) nicht beliebig, diese Separatoren sind vielmehr in ausreichender Nähe installiert, damit die Verbindungsleitungen (16) mit dem einzigen Empfangskanister (6) stark geneigt sind, und mit der Horizontalen einen Winkel α von wenigstens 60º bilden.
Gemäß Fig. 3 ist ein Abschreckaustauscher (4) verbunden mit einem Primärseparator (5) dargestellt, der selbst mit einem Kanister Vi für Empfang (6) verbunden ist. Diese Fig. 3 umfaßt auch andere technische bereits vorher beschriebene und mit gleichen Bezugszeichen versehene Elemente. Im übrigen ist ein anderer Kanister Wi (28) für Empfang der Feststoffpartikel dargestellt, der ebenfalls mit dem Primärseparator (5) verbunden ist, sowie eine gesteuerte Richtungsweiche (29) (Schlußklappe, Klappenventil oder technisch äquivalente Einrichtung), die es ermöglicht, die gewonnenen Partikel in den Primärseparator (5) oder in den Kanister Vi (6) oder in den Kanister Wi (28) zu leiten.
Die in Fig. 1 beschriebene Installation arbeitet wie folgt:
A- Injektion von erosiven Feststoffpartikeln. Man realisiert intermittierende Injektionen von erosiven Partikeln in die Installation über die Mittel (19): gesteuerte Schieber und Injektionsleitungen. Crackt man eine an sich bekannte und konstante Charge, so kann man Partikel über die Leitungen (34) vor Crackzonen (2) injizieren; crackt man variable Charge unter flexiblen Bedingungen, so injiziert man hauptsächlich oder ausschließlich die Partikel in Transferzonen (3) in Höhe der Eintrittskonen der Abschreckaustauscher; man hat gefunden, daß variable Bedingungen, was die Chargen angeht, zu Verkokungsgeschwindigkeiten von Pyrolyserohren, die nur schwer vorhersehbar sind, führen können, und die wenig für eine Regelung der Injektionen von Partikeln in Crackzonen geeignet sind. Dagegen kann man die Verschmutzung der Abschreckaustauscher, die sich unerwartet als einziger Faktor zeigt, der eine Begrenzung in der Wahl der Chargen darstellt, insbesondere von schweren Chargen wie Gasölen und Vakuumdestillaten, in einfacher und verläßlicher Weise durch einfaches Messen der Austrittstemperatur dieses Austauschers erkennen.
Im übrigen ist der Koks der Abschreckaustauscher in überraschender Weise wesentlich leichter durch Erosion als dies bei den Crackzonen der Fall ist, zu eliminieren. Es ist also möglich, die Menge an Partikeln, die injiziert werden, zu regeln, ohne vorherige Versuche zu unternehmen, indem man einfach als Basis die Austrittstemperatur der Abschreckaustauscher nimmt.
Bevorzugt injiziert man diskontinuierlich Dosen feiner erosiver Partikel, wobei jede Dosis einem Gewicht von Partikeln entspricht, die typischerweise zwischen 5 und 150 kg, insbesondere zwischen 20 und 100 kg, liegen. Zwei Typen zum Regeln der Injektion sind möglich: gemäß dem ersten Regeltyp injiziert man Partikel an einer gegebenen Injektionsstelle unter einem festen Zeitintervall, beispielsweise alle 3 Stunden. Auch justiert man die injizierten Mengen (beispielsweise durch Gewichtsmeßeinrichtungen, die in Fig. 1 nicht dargestellt sind), damit die Erhöhung der Austrittstemperatur des betreffenden Abschreckaustauschers, der sich hinter der Injektionsstelle befindet, moderat bleibt, beispielsweise unter 100ºC pro Monat, und bevorzugt 30ºC pro Monat, oder es kann der Wert auch im wesentlichen Null sein.
Nach einem anderen Typ von Regelung injiziert man Dosen konstanter Partikelmengen, jedoch in variablen Zeitintervallen, um die Erhöhung der Austrittstemperatur des Abschreckaustauschers zu begrenzen oder zu annullieren.
Die Partikel, die typischerweise über eine Leitung (19) injiziert werden, umfassen typischerweise an dem einen Ende 1 bis 8 Partikelinjektoren in den Eintrittskonus eines Abschreckaustauschers (4), die durch die gecrackten Gase mitgerissen werden, und auf einen Impaktdiffusor (35) zurückprallen und sich verbessert in den verschiedenen Wärmeaustauscherrohren (4) verteilen, wo sie bei Geschwindigkeiten zwischen 20 und 180 m/s, bevorzugt zwischen 35 und 120 m/s, zirkulieren und einen Teil des Kokses oder der schweren auf den Wandungen dieser Rohre abgeschiedenen Teere dekapieren.
Diese Partikel werden dann im Zyklon (5) getrennt und fallen vermittels der Leitung (16) in den Empfangskanister Vi mit dem Bezugszeichen (6), der typischerweise bei 150ºC durch thermische Mittel (37) gehalten wird. Das gesteuerte Ventil (7) ist somit während der Injektion dieser Partikel offen und ermöglicht deren Gewinnung im Kanister (6); dagegen ist der gesteuerte Schieber (8) während dieser Periode geschlossen. Nach der Injektion der Partikel, die somit temporär im entsprechenden Kanister (6) gespeichert werden, injiziert man über die Leitungen (25) und (26) "sauberes" und trockenes Gas, beispielsweise Brenngas oder Stickstoff, der aus einer Speisequelle (31) stammt. Dies ermöglicht es, eine erste Trocknung der Partikel vorzunehmen, welche ggf. Spuren von Flüssigkeit enthalten können, sowie eine Spülung des im Kanister Vi enthaltenen Gases, um eventuelle Spuren von gecrackten Gasen zu eliminieren. Man kann also das gesteuerte Ventil (7) schließen, um den Kanister (6) gegen die Anströmseite zu isolieren, und pneumatisch die Partikel transportieren, indem man den Ballon (6) beispielsweise über den Schieber (25) unter Druck setzt, indem man das Austrittsventil (8) öffnet und eine geregelte Menge an sauberem und trockenem Transportgas über den Schieber (27) injiziert. Diese Arbeitsweise des Ballons (6) als pneumatische Transportschleuse kann, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen, nach verschiedenen Varianten, dem Fachmann bekannt, realisiert werden, beispielsweise indem man die Partikel fluidisiert, den Schieber (8) öffnet und Transportgas vor der Unterdrucksetzung des Ballons injiziert, indem man ein Austrittsventil (8) an der beispielsweise horizontalen Leitungsausbildung, die geneigt und vertikal und ansteigend ist, verwendet.
Die Partikel werden dann in dichter oder in verdünnter Phase über die Transportleitung (9) abgezogen. Der Durchsatz qi an Transportgas zur Realisierung dieses Transfers ist erfindungsgemäß wesentlich geringer als der der gecrackten, den Primärseparator (5) durchsetzenden Gase. Die Leitung (9) ist damit von geringerem Durchmesser, genauso wie die Schieber (7) und (8), da man dank einer Änderung der die Partikel transportierenden Gase: gecrackte Gase → sauberes trockenes Gas (N2, Brenngas), eine Entkopplung mit dem Durchsatz der gecrackten Gase, die notwendigerweise sehr hoch liegt, realisiert hat.
Typischerweise sind die Leitung (9) und die Schieber (7) und (8) von einem Durchmesser, der kleiner oder gleich 100 mm gegenüber 350 mm typischerweise für die Transportleitungen für Partikel des vorher beschriebenen Verfahrens ist. Darüber hinaus ist die Leitung (9) relativ kalt, im allgemeinen nicht trassiert und nicht über wenigstens einen Teil wärmeisoliert, und kann aus Kohlenstoffstahl hergestellt sein.
Die Überführung der Partikel nach der Erfindung ist somit besonders wirtschaftlich und auch verläßlich, da sie es ermöglicht, die Partikel im Empfangskanister Vi (6) zu trocknen, dann im Wirbelbett dank Transportgasen in die Überführungsleitung (9) zu bringen.
Diese Überführungsleitung, deren Länge etliche Meter mindestens beträgt, beispielsweise zwischen 5 und 100 m, ermöglicht es, die Partikel zu kühlen (Wärmeaustauscher mit den kältesten Wandungen der Leitung (9) sind durch die Zirkulation im Wirbelbett begünstigt). Dies ist ein anderer Vorteil der Erfindung. Tatsächlich ermöglicht dies, abströmseitig ein klassisches Vibrationssieb zu verwenden, welches sehr verläßlich und erprobt ist und nachgiebige Verbindungsmanschetten umfaßt, die nicht kompatibel mit Anfangstemperaturen der Partikel in Höhe des Primärseparators (5) wären.
Die in die Kanäle (9) übergehenden Partikel werden auf eine Temperatur bevorzugt typischerweise zwischen 80 und 150ºC, eine gemäßigte Temperatur, die mit dem Vibrationssieb kompatibel ist, jedoch ausreichend ist, um eine eventuelle komplementäre Trocknung der Partikel zu realisieren, gekühlt.
Diese Partikel gehen zurück über die Transportleitungen (9) zu den gemeinsamen Trenn- und Sammelmitteln.
Diese gemeinsamen Mittel umfassen einen Zyklon (10) zur Trennung von Partikeln/Transportgas, sowie einen Kanister (13) zum Sammeln der Partikel. Das gereinigte Transportgas wird über die Leitung (11) zur Leitung (12) zum Abzug der gekühlten gecrackten Gase rückgeleitet.
Sequentiell nach Gewinnung einer Dosis von Partikeln oder mehreren Dosen von Partikeln wird der Sammelkanister (13) gegen die Anströmseite isoliert, durch nicht dargestellte Mittel druckentspannt und vermittels der Abzugsleitung (32) entleert. Diese Entleerung, beispielsweise durch Schwerkraft, wird erleichtert durch die Tatsache, daß die Partikel trocken und nicht-klebend sind. Die Partikel werden dann im Vibrationssieb (14) gesiebt, wodurch die Fragmente von einer Abmessung größer 3 mm eliminiert werden, und fallen in den Empfangskanister (15), dessen anströmseitiges Ventil offen und dessen abströmseitiges Ventil geschlossen ist.
Das Feinsieben der Partikel ist notwendig, wenn man diese Partikel recycliert, um ein Verstopfen der Injektoren am Ende der Leitung (19) zu verhindern, wobei es sich typischerweise um geringe Abmessungen (beispielsweise 15 mm) handelt. Ein erstes sehr grobes Sieb (Maschenweite 15 bis 20 mm) kann vermittels eines einfachen Gitters in Empfangskanistern (6) realisiert werden, um die Gefahren einer Zusetzung der Transferleitungen (9) zu vermeiden.
Wenn die abgesiebten Partikel sich im Kanister (15) befinden, so kann man dann, indem man den Kanister (15) gegen die Anströmseite isoliert, sie recyclieren, indem man ein Druckgas und ein Transportgas gemäß dem gleichen Funktionstyp wie beim Kanister (6) injiziert: Abziehen durch pneumatische Transportschleuse gemäß mehreren Realisationsvarianten, genauso wie für die Schleuse (6). Das bevorzugte Transportgas ist Brenngas oder Stickstoff.
Gesteuerte Ventile, die in den Injektionsmitteln (19) für Partikel enthalten sind, ermöglichen es, den oder die gewählten Injektionspunkte zu selektieren, beispielsweise die, deren Abschreckaustauscher die höchste Austrittstemperatur hat. Der Kanister (15) umfaßt auch Mittel (16) zum Abzug der verbrauchten Partikel, wobei die erosive Leistungsfähigkeit nach einer gewissen Anzahl von Zirkulationen abnimmt. Die Dosis an verbrauchten Partikeln wird dann ersetzt durch neue, im Kanister (18) gespeicherte Partikel, die über eine Speisung von Transportgas (33) transportiert werden.
Die Installation der Fig. 1 ermöglicht es auch, chemische Entkokungsagenzien durch die Mittel (20) zu injizieren, welche einen Speicher einer aktiven Lösung und eine Dosierpumpe umfassen können. Diese Verbindungen werden kontinuierlich oder diskontinuierlich fein pulverisiert in die gecrackten Gase injiziert.
Die Installation umfaßt auch einen Regelmodul (17 in Fig. 2), wie beispielsweise einen programmierbaren Automaten, der es ermöglicht, die Gesamtheit der sequentiellen Operationen automatisch auszuführen.
Die in Fig. 2 beschriebene Vorrichtung arbeitet wie die der Fig. 1. Die Schieber (7) sind jedoch niemals gleichzeitig offen, um eine parasitäre Zirkulation zwischen den beiden Zyklonen (5) vermittels der Leitungen (16) zu vermeiden. Man injiziert also die Partikel in zwei Austauscher (4) während unterschiedlicher Phasen, das entsprechende Ventil (7) ist allein offen während einer Injektion. Der Minimalwinkel α von wenigstens 60º ermöglicht die Schwerkraftströmung der gewonnenen Partikel.
Die in Fig. 3 beschriebene Vorrichtung arbeitet wie folgt:
Während der Injektionsphasen der Partikel ist die Richtungsweiche (29) orientiert wie in der Figur angegeben und ermöglicht die Gewinnung der erosiven Partikel im Empfangskanister Vi (6). Außerhalb der Injektionsphasen, d. h. während des größten Teiles der Zeit, ist die Weiche umgekehrt orientiert, derart, daß die Partikel in den Empfangskanister Wi (28) fallen. So mischen sich die von den Wandungen gelösten Kokspartikel, die spontan in der Installation zirkulieren können, oder aus dem zu Bruch gehen des Kokses durch die injizierten chemischen Verbindungen resultieren, nicht mit den erosiven im Kanister (6) gewonnenen Partikeln. Dies verbessert die Funktionsweise und Verläßlichkeit der Installation. Man kann auch den Fall unerwünschter Partikel in den Kanister (6) vermeiden, indem man den Schieber (7) schließt und dann ein Gas injiziert, um die oberhalb dieses Schiebers befindlichen Partikel auszutreiben.

BEISPIELE:

Beispiel 1 (Vergleich):

Man betrachtet eine Dampfcrackinstallation mit 10 Öfen und 20 Abschreckaustauschern einer Einheitskapazität von 10 000 kg/h gecrackter Gase, wobei diese Installation ausgestattet sein kann mit Mitteln zur Injektion erosive Kokspartikel vor den Austauschern.
Nach einer ersten Variante werden die in den Abströmen der Abschreckaustauscher enthaltenen Partikel durch diese Abströme gegen das allgemeine Netz zur Behandlung der gecrackten Gase, das einen einzigen Zyklon umfaßt, transportiert.
In dieser Installation gibt es 20 Austrittsleitungen für gecrackte Gase, welche die Partikel zum gemeinsamen Zyklon transportieren.
Es gibt also 20 Leitungen großen Durchmessers (beispielsweise 350 mm) mit Partikelzirkulation, wobei jede dieser Leitungen von einer Einheitskapazität von 10 000 kg/h gecrackter Gase ist. Der gemeinsame Zyklon hat eine Kapazität von 20 · 10 000 kg/h bzw. 200 000 kg/h. Er ist also von ganz erheblicher Abmessung, sehr schwierig einzubauen und wenig wirksam. Diese Variante ist also nicht erfindungsgemäß.
Gemäß einer zweiten, bereits vorher beschriebenen Variante, umfaßt jeder Austritt eines Abschreckaustauschers zwei gesteuerte Ventile, welche es ermöglichen, die Abströme gegen das abströmseitige Netz für die Behandlung gecrackter Gase zu schicken, wenn man Partikel nicht gegen die gemeinsamen Trenn- und Sammelmittel injiziert.
Diese bekannte Installation ermöglicht es, die Partikel gegen einen einzigen Punkt zu transportieren, und zwar vermittels 20 zusätzlicher Leitungen für gecrackte Gase von typischerweise 350 mm Durchmesser, und umfaßt 20 · 2 oder 40 Spezialventile großen Durchmessers, die in der Lage sind, die gecrackten Gase gegen das adäquate Netz zu orientieren.
Der Zyklon ist dagegen von einer vernünftigen Kapazität von 10 000 kg/h und ist leicht einbaubar und wirksam.
Diese mühsame Installation ist nicht erfindungsgemäß.

Beispiel 2, erfindungsgemäß:

Man betrachtet auch eine Dampfcrackinstallation mit 10 Öfen und 20 Abschreckaustauschern mit einer Einheitskapazität von 10 000 kg/h. Diese Installation umfaßt 20 Primärzyklone (5), jeder ausgestattet mit einem Empfangskanister (6) Diese Primärzyklone haben eine Einheitskapazität von 10 000 kg/h und sind so wirksam und leicht zu installieren. Jeder der Empfangskanister (6) ist über eine Transportleitung (9) mit einem gemeinsamen Zyklon (10) verbunden. Es gibt also 20 Transportleitungen. Da der für das Transportgas gewählte Einheitsdurchsatz bei 1000 kg/h Heizgas nacheinander für jede der Leitungen (9) liegt, ist dieser Durchsatz viel geringer als der Durchsatz von 10 000 kg/h gecrackter Gase, die einen Primärseparator erfindungsgemäß durchsetzen.
Die Transportleitungen (9) sind also von sehr geringem Durchmesser (50 bis 100 mm) und der Zykon (10) ist ebenfalls sehr klein (Kapazität 1000 kg/h).
Diese Installation ermöglicht es, erosive Partikel, beispielsweise Dosen von 50 kg spitzwinkligen Kokses oder von spitzwinkligem Siliziumkarbid zu injizieren und diese Partikel an einem gemeinsamen Ort zu sammeln. Sie ermöglicht es dank dieser Installationen, eine Verschmutzung der Abschreckaustauscher zu vermeiden und nicht-konventionelle Chargen (Kerosin, Gasöl, Kondensate) mit Zyklusdauern von mehr als einem Monat zu cracken, was ohne Injektion von Partikeln nicht realisierbar ist.
Bevorzugt recycliert man insbesondere für mineralische Partikel den größten Teil der gewonnenen Partikel.

Beispiel 3:

Man betrachtet die Installation des Beispiels 2, die ebenfalls 20 Primärseparatoren (Zyklon (5)) umfaßt, jedoch nur 10 Empfangskanister Vi mit dem Bezugszeichen (6), die gemäß Fig. 2 angeordnet sind, sowie 10 Überführungsleitungen (9) von einer Einheitskapazität von 1000 kg/h Heizgas.
Diese Installation, erfindungsgemäß, ist wirtschaftlicher als die des Beispiels 2.

Beispiel 4:

Betrachtet wird immer die gleiche Dampfcrackinstallation, in der man nicht 20 sondern 10 Primärseparatoren (5) installiert, wobei jeder Separator die Abströme aus fünf Abschreckaustauschern (1 Ofen) regruppiert. Man verwendet 10 Empfangskanister Vi und 10 Transportleitungen (9) von einer Einheitskapazität von 1000 kg/h Heizgas. Diese Installation hat eine Rückgewinnungskapazität für die Partikel, die leicht geringer als die der Beispiele 2 und 3, jedoch wirtschaftlich und wenig aufwendig ist.

Beispiel 5:

Betrachtet wird die Installation des Beispiels 4, komplettiert durch Mittel (20) zur Injektion von 15 bis 100 ppm chemischer Verbindungen (in Gewicht, aus Natrium plus Kalium) bezogen auf die gecrackten Gase, in wässriger Lösung mit 96% Wasser, einer equimolaren Zusammensetzung bzw. Verbindung von Natriumkarbonat und Kaliumkarbonat. Diese Verbindungen begünstigen die Vergasung des Kokses der Crackzonen und rufen auch ein Brüchigwerden dieses Kokses sowie Fragmentemissionen, die von den Wänden sich gelöst haben, hervor.
Um diese Koksfragmente mit den injizierten erosiven Partikeln nicht zu vermischen (beispielsweise von Siliziumkarbid), installiert man 10 Weichen (29) und 10 Kanister Wi für den Empfang (28) gemäß Fig. 3.
Allgemein schlägt die Erfindung ein Verfahren und eine Installation mit mehreren Varianten vor, die es ermöglicht, wirksame Entkokungsagenzien einzusetzen, um Chargen zu cracken, die unmöglich unter klassischen Bedingungen ohne übermäßige Verschmutzung zu cracken waren, und dabei die erzeugten Feststoffpartikel in wirtschaftlicherer und zuverlässigerer Weise als bei den vorher beschriebenen Verfahren und Installationen zu gewinnen.

Claims

1. Verfahren zum Dampfcracken von Kohlenwasserstoffen in einer Einrichtung, die wenigstens einen Dampfcrackofen umfaßt, wobei die Einrichtung umfaßt: eine Vielzahl von Crackzonen (2) und eine Vielzahl von Abschreckaustauschern (4), (TLE), für Crackgase, die aus den Crackzonen abgegeben werden, wobei das Verfahren das Einspritzen von Entkokungsagenzien an einer Vielzahl von Punkten umfaßt, die die Zirkulation von Feststoffteilchen in den besagten Abschreckaustauschern hervorrufen, wobei das Verfahren das Abtrennen von zumindest einem Teil der besagten Teilchen von den Ausflüssen der Abschreckaustauscher in einer Vielzahl von primären Gas-/Feststoff-Abtrennvorrichtungen (5) sowie die Rückgewinnung stromabwärts von den Abschreckaustauschern von zumindest einem Teil der Feststoffteilchen mit üblichen an einem einzigen Punkt vereinigten Abtrenn- und Sammelvorrichtungen umfaßt, wobei das Verfahren umfaßt:

- die Rückgewinnung durch Gravitationsströmung von wenigstens einem Teil der so abgetrennten Teilchen, die aus den besagten primären Abtrennvorrichtungen kommen, in einer Vielzahl von Aufnahmekanistern V1, ..., Vn, wobei jeder Kanister Vi mit zumindest einer primären Abtrennvorrichtung assoziiert ist, und

- die Übertragung des größten Teils der wenigstens in den Kanistern Vi enthaltenen Teilchen in Richtung auf die genannten üblichen Abtrenn- und Sammeleinrichtungen mittels Übertragungsleitungen mittels eines Transportgases, dessen Förderleistung qi zum Evakuieren der in einem dem Kanister Vi enthaltenen Teilchen geringer oder gleich ist mit 30 Vol.-% der Förderleistung an Crackgasen, die die mit Vi assoziierten primären Ab trennvorrichtungen durchströmen,

wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß jeder der Aufnahmekanister Vi sequentiell von der oder den assoziierten Abtrennvorrichtungen isoliert ist und daß die Übertragung der Teilchen zu den üblichen Abtrenn- und Sammeleinrichtungen mit Hilfe eines Transportgases bewirkt wird, das nicht-kokend ist und einen Atmosphärentaupunkt von unterhalb von 110ºC aufweist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ausgehend von einem Kanister Vi übertragenen Teilchen aus diesem Kanister durch ausschließlich pneumatische Mittel extrahiert werden.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, wobei die Aufnahmekanister Vi durch thermische Mittel erhitzt werden, die sich auf einem Temperaturgrad zwischen 110ºC und 340ºC, vorzugsweise zwischen 150ºC und 250ºC, und oberhalb des Taupunkts des Transportgases bei dem maximalen Arbeitsdruck der Kanister Vi befinden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei man eine Spülung des in einem Kanister Vi enthaltenen Gases durch ein nicht-kokendes Gas mit einem Atmosphärentaupunkt unterhalb von 110ºC bewirkt, bevor man diesen Kanister Vi isoliert und dann die im Vi enthaltenen Teilchen überträgt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei man eine Perkolation der im Kanister Vi enthaltenen Teilchen durchführt mittels eines nicht-kokenden Gases mit einem Atmosphärentaupunkt unterhalb von 110ºC, bevor man den Kanister Vi isoliert und dann die in Vi enthaltenen Teilchen überträgt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei es sich bei dem Transportgas um ein Gas handelt, das bei normalen Werten für Temperatur und Druck nicht kondensierbar ist, ausgewählt aus der Gruppe von Stickstoff, Methan, Wasserstoff, niederen Kohlenwasserstoffen mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen und Mischungen dieser Zusammensetzungen.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei man zumindest einen Teil der Entkokungsagenzien während des Normalbetriebs der Einrichtung einspritzt.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Entkokungsagenzien erosive Feststoffteilchen umfassen, die oberhalb der Abschreckaustauscher eingespritzt sind, insbesondere in den besagten Übertragungszonen (3), die zwischen den Ausgängen der Crackzonen (2) und den Abschreckaustauschern (4) liegen.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei man zumindest einen Teil der in den üblichen Sammeleinrichtungen rückgewonnenen Teilchen oberhalb von zumindest einem der Abschreckaustauscher rückführt, bevor man einen Verfahrensschritt der Sichtung durchführt, der zumindest an dem in den üblichen Einrichtungen zurückgewonnenen Teil der Teilchen durchgeführt wird, wobei der Verfahrensschritt der Sichtung bei Atmosphärendruck realisiert wird und im wesentlichen unter einer Stickstoffatmosphäre.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Anti- Kokungszusammensetzungen katalytische Mineralsalze der Koksvergasung durch Wasserdampf umfassen, die oberhalb der Crackzonen (2) eingespritzt sind.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Mineralsalze wenigstens ein Salz eines Elements umfassen, das in der Gruppe Natrium, Kalium, Lithium, Barium und Strontium umfaßt ist, wobei das Salz darin aktiv ist, die Koksvergasung zu beschleunigen.

12. Dampfcrackeinrichtung, umfassend wenigstens einen Dampfcrackofen (1), eine Vielzahl von Crackzonen (2), eine Vielzahl von Abschreckaustauschern (4) der von den Crackzonen abgegebenen Crackgase, wobei die Einrichtung auch Mittel zum Einspritzen von Entkokungsagenzien an einer Vielzahl von Punkten umfaßt, die die Zirkulation von Feststoffteilchen in den Abschreckaustauschern hervorrufen, eine Vielzahl von primären Gas-/Feststoff-Abtrennvorrichtungen (5) zum Reinigen der Ausflüsse der Abschreckaustauscher, wobei jede primäre Abtrennvorrichtung oberhalb mit zumindest einem Abschreckaustauscher verbunden ist, der mit ihr assoziiert ist, und umfassend einen Auslaß für die Reinigungsgase und einen Auslaß für die Feststoffteilchen sowie Mittel zur Rückgewinnung von zumindest einem Teil der Feststoffteilchen, wobei die Mittel zur Rückgewinnung übliche Abtrenn- und Sammeleinrichtungen umfassen, die an einem einzigen Punkt zusammengeführt sind, wobei die Einrichtung umfaßt:

- eine Vielzahl von Kanistern Vi für die Rückgewinnung durch Gravitationsströmung von zumindest einem Teil der in den primären Abtrennvorrichtungen abgetrennten Teilchen, wobei jeder Kanister Vi mit zumindest einem Auslaß der Feststoffteilchen aus der zumindest einen mit Vi assoziierten Abtrennvorrichtung assoziiert ist,

- eine Vielzahl von Übertragungsleitungen für die Feststoffteilchen, von denen jede stromaufwärts mit einem der Kanister Vi und stromabwärts mit den genannten üblichen Abtrenn- und Sammeleinrichtungen verbunden ist, sowie Einrichtungen zur Übertragung der Teilchen mittels eines Transportgases, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung aufweist:

- Mittel zum sequentiellen Isolieren jedes der Kanister Vi oder der primären Abtrennvorrichtungen, die mit ihm assoziiert sind, und daß die Einrichtungen für die Übertragung über die besagten Übertragungsleitungen des zumindest größten Teils der in den auch isolierten Kanistern Vi enthaltenen Teilchen eine Einrichtung zum Beschicken mit einem nicht-kokenden Transportgas mit einem Atmosphärentaupunkt von unterhalb 110ºC umfassen.

13. Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Kanister Vi mit Mitteln zum Entleeren der Teilchen verbunden ist, wobei die Mittel ausschließlich pneumatischer Art sind und wenigstens eine Quelle eines Transportgases, ausgewählt aus der Gruppe von Stickstoff und Kraftstoffgas, verwenden.

14. Einrichtung nach einem der Ansprüche 12 und 13, umfassend des Weiteren thermische Mittel zum Aufheizen der Kanister Vi.

15. Einrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, umfassend Mittel zum Reinigen des Gases, das in den Kanistern Vi enthalten ist, mittels einer Quelle für ein nicht-kokendes Gas mit einem Atmosphärentaupunkt unterhalb von 110ºC.

16. Einrichtung nach Anspruch 14, umfassend Zufuhrmittel für ein nicht-kokendes Gas mit einem Atmosphärentaupunkt unterhalb von 110ºC, an die in den Kanistern Vi enthaltenen Teilchen zur Perkolation der Teilchen vor der Entleerung der Kanister Vi.

17. Einrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 16, wobei die Entkokungsagenzien erosive Feststoffteilchen umfassen und die Einrichtung Mittel zum Einspritzen der genannten Teilchen von stromaufwärts der Abschreckaustauscher umfaßt und insbesondere in die Übertragungszonen zwischen den Crackzonen und den Abschreckaustauschern.

18. Einrichtung nach Anspruch 17, wobei die Gesamtheit der eingespritzten Feststoffteilchen sich in den Übertragungszonen (3) der Crackgase zwischen den Crackzonen (2) und den Abschreckaustauschern (4) befindet, insbesondere in den Eintrittskegeln der Abschreckaustauscher.

19. Einrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 17, wobei die üblichen Abtrennmittel (10), (13) einen Auslaß für das gereinigte Transportgas umfassen, verbunden mittels einer Leitung (11) an eine Leitung (12) für die Zirkulation der Crackgase, zum Entleeren des gereinigten Transportgases.

20. Einrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 19, umfassend Mittel zum Rückführen von zumindest einem Teil der in den üblichen Abtrenn- und Sammeleinrichtungen, die mit den Übertragungszonen (3) verbunden sind, rückgewonnenen Teilchen.

21. Einrichtung nach Anspruch 20, umfassend einen vibrierenden Durchwurf (14), der unter Stickstoffatomosphäre bei etwa Atmosphärendruck und bei einer Temperatur unterhalb von 200ºC betrieben wird und der oberhalb mit den üblichen Abtrenn- und Sammeleinrichtungen (10), (13) verbunden sowie stromabwärts mit den Mitteln (15), (19) zum Rückführen der Teilchen verbunden ist.

22. Einrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 21, umfassend wenigstens zwei primäre Abtrennvorrichtungen (5), die mit demselben Empfangskanister (6) verbunden sind, wobei jede der primären Abtrennvorrichtungen mit dem genannten Empfangskanister (6) verbunden ist, der mit dem Kanister über eine Leitung (16) verbunden ist, wobei die Einrichtung des Weiteren Steuereinrichtungen (17) für sequentielle Verschlußeinrichtungen (7) für zumindest eine der Leitungen (16) umfaßt, im Falle daß die andere dieser Leitungen offen ist, wobei die relative Anordnung der primären Abtrennvorrichtung (5) und des Empfangskanisters (6) so ist, daß die Leitungen (16) eine Neigung von wenigstens gleich 60º, bezogen auf die Horizontale, aufweisen.

23. Einrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 22, aufweisend Einrichtungen zum Einspritzen von Entkokungsagenzien, die chemische katalytische Zusammensetzungen zur Vergasung von Koks unter Wasserdampf umfassen, oberhalb der Crackzone (2).

24. Einrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 23, umfassend Einrichtungen zum sequentiellen Einspritzen von erosiven Teilchen, die mit den Übertragungszonen (3) verbunden sind, Einrichtungen zum sequentiellen Isolieren jedes der Kanister Vi außerhalb der Einspritzphasen der Teilchen oberhalb von Vi sowie Einrichtungen zum Entleeren der wiedergewonnenen Teilchen in die Abtrennvorrichtung(en) (5), die mit Vi assoziiert sind, außerhalb der Einspritzphasen, ohne Vi zu überschreiten.

25. Einrichtung nach Anspruch 24, umfassend Kanister Wi zur Aufnahme der rückgewonnenen Teilchen außerhalb der Einspritzphasen der Teilchen sowie Richtweichen, die an einem Eingang und zwei Ausgängen gesteuert werden, wobei jede Richtweiche oberhalb einer primären Abtrennvorrichtung und unterhalb eines Empfangskanisters Vi und mit einem Empfangskanister Wi verbunden ist.