DE912610C

DE912610C - Vorrichtung zur Umwandlung von Kohlenwasserstoffen durch Waermebehandlung

Info

Publication number: DE912610C
Application number: DEP39526A
Authority: DE
Inventors: Henry Ernest Charlton
Original assignee: PETROCARBON Ltd
Current assignee: PETROCARBON Ltd
Priority date: 1948-04-12
Filing date: 1949-04-12
Publication date: 1954-05-31
Also published as: US2574088A; GB650487A

Description

Vorrichtung zur Umwandlung von Kohlenwasserstoffen durch Wärmebehandlung Die@:rfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Umwandlung von Kohlenwasserstoffen durch Wärmebehandlung und schließt Umwandlungen ein, die in An- oder Abwesenheit eines Katalysators stattfinden.
Im besonderen beziieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zur Durchführung solcher Kohlenwasserstoffumwandlungen, die aus zwei aufeinanderfolgenden Reaktionsstufen verschiedenen Wärmebedarfs bestehen; wobei die erste, en.dotherme Stufe einer großen Wärmezufuhr bedarf, während die zweite, im wesentlichen thermoneutrale oder leicht exotherme Stufe keine erhebliche Wärmezufuhr erfordert.
Beispiele von solchen Umwandlungen sind die praktisch vollständigen Umwandlungen ganz oder hauptsächlich nicht aromatischer Kohlenwasserstoffe in oleünlialtige Gase und aromatische Kohlenwasserstoffe. Auf solche Umwandlungen bezieht sich die britische Patentschrift 575383. Sie bestehen im wesentlichen aus einer Krackreaktion und einer darauffolgenden Aromatisierungsreaktion, wenn sich auch di;e beidem Reaktionen bis zu einem gewissen Grad überlagern. Die Krackreaktio @n erfordert große, und sehr schnelle Wärmezufuhr, während eine solche für die Aromatisierungsaktion nicht notwendig ist.
In. Anpassung an diese Verhältnisse betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zur Ausführung einer solchen zweistufigen Kohlenwasserstoffumwandlung.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung besteht aus einer Anzahl gerader röhrenförmiger Reaktionsgefäße, welche in einer einzigen Heizkammer parallel geschaltet stehen. Jedes der einzelnen Reaktionsgefäße besteht aus einem engen und einem weiten Teil, wobei die Krackgase das Reaktionsgefäß in Richtung vom engeren zum weiteren Teil durchströmen. Die Heizkammer wird nun in der '\Veise beheizt, daß die Heizgase die Kammer in derselben Richtung durchstreichen wie die Kohlenwasserstoffdämpfe die Reaktionsgefäße. In der Höhe der Erweiterung der Reaktionsgefäße ist die Einführung für Kühlgase in die Heizkammer vorgesehen.
Die Einrichtung zur Einführung einer Gasschicht in den. Ofen. kann aus einer Ringleitung bestehen, die den Ofen umgibt und. die mit in den Ofen eindringenden Düsen versehen ist. Es kann auch eine `'erbindung dieser Leitung mit der Abgasleitung vorgesehen sein, um einen. Teil der den Ofen verlassenden Abgase in dieser Leitung zirkulieren: zu lassen. Im allgemeinen, wird es notwendig sein, die Gase abzukühlen, bevor sie: zum Ofen zurückströmen, was am besten. dadurch erreicht wird, daß man sie über Vorwärmer oder Verdampfer des Ausgangsmaterials schickt, die in einem dem Ofen angeschlossenen Raum untergebracht sind. Falls erforderlich, kann zusätzliche Kühlung erzielt werden, indem die Gase einen Abfallwärmedampfkessel beheizen.
Die Be:heizung wird nun dem erforderlichen Wärmebedarf für die erste, endotherme Stufe der Umwandlung angepaßt und gleichzeitig Temperatur und Menge des Kühlgases so eingestellt, wie es die Aromatisierungsstufe der Umwandlung verlangt, wobei diese Temperatur auch in dem folgenden Teil der Heizkammer aufrechterhalten wird. Alle eingeführten Gase verlassen die Heizkammer durch den Abzug am Austrittsende.
Eine Ausführungsart der Erfindung zur praktisch vollständigen Umwandlung von ganz oder hauptsächlich nicht aromatischen Kohlen-#vasserstoffen in olefinhaltige Gase und aromatische Kohlenwasserstofft soll nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beispielsweise beschrieben werden.
Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht der Konstruktion einer Vorrichtung gemäß der Erfindung und Fig. 2 stellt einen. Querschnitt durch den Ofen der Vorrichtung dar.
Entsprechend der Zeichnung besteht die Vorrichtung aus einem vertikalen Ofen io von rechteckigem Querschnitt. Der oberen größeren Achse entlang brennen eine Anzahl Gasbrenner i i in dem Ofen. In der Mittellinie des Ofengrundes verläuft ein Austrittsabzug, in den, die gasförmigen Verbrennungsprodukte durch die Schlitze 13 strömen. Eine Anzahl zylindrischer Reaktionsgefäße 14 (in Fig. i sind nur zwei gezeigt) sind jeder Längsseite des Ofens io entlang angebracht. Jedes der Reaktionsgefäße 14 besteht aus einem relativ engen Rohr 15 von 7,6 cm Durchmesser, das in ein relativ weites Rohr 16 von 25,4 cm Durchmesser einmündet. Der enge Teil 15 des Reaktionsgefäßes ist für die endotherme Krackstufe der Umwandlung, der weitere Teil 16 des. Rohres für die thermoneutrale oder leicht exotherme Aromatisierungss.tufe vorgesehen.
Auf der Höhe, wo der enge Teil 15 des Reaktionsgefäßes 14 in den erweiterten Teil 16 einmündet, umgibt eine Ringleitung 17 den Ofen io. Sie ist mit einer Reihe von. in. den Ofen eindringenden Düsen 18 und i9 versehen. Die Düsen 18 sind am oberen Teil, die Düsen i9 am unteren Teil der Leitung 17 angebracht und stehen. auf Lücke. Dem Ofen grenzt ein Raum 2o an, der eine Anzahl Verdampferschlan.gen 21 enthält. Jede ist am einen Ende; durch das Zufuhrrohr 38 mit dem Kopf des Reaktionsgefäßes 14 und am anderen Ende durch das Zuflußrohr 39 -mit dem gemeinsamen Tank mit flüssigem Kohlenwasserstoff verbunden,. Die die Verdampfer 21 mit den Reaktionsgefäßen 14 verbindenden Zufuhrrohre 38 verlaufen durch die: Leitungskanäle 4o und, 41. Diese befinden sich. auf jeder Seite des Ofenoberteiles. Jedes Reaktionsgefäß i4 ist an seinem unteren Ende mit einem Abzugsrohr 42 versehen, das durch ein: Ventil .I3 in ein gemeinsames Ablaufrohr 44 mündet. Eine Einrichtung 45 ist zwecks Abkühlung der die Reaktionsgefäße 14 verlassenden. Produkte vorgesehen. Das Abzugsrohr 12 unter dem Ofengrund kommuniziert über die Leitung 22 mit dem Raum 2o. Die Abgase strömen in die Leitung 22 und über die Scheidewand 23 in den Raum 20. Unter Raum 2o befindet sich ein Raum 24, ,in dem ein Niederdruckdampfkessel untergebracht sein. kann.
An beiden Seiten der Räume 20 und 24 sind eine Reihe von Leitungen 26, 27, 28, 29 und 3o angebracht. Die letztere kommuniziert durch Leitung 31 mit dem Ventilator 32, der die Gase durch Leitung 33 zur Leitung 17 zirkulieren läßt. Die Klappen 34, 35 und 36 sind vorgesehen., um den. Gasstrom aus Abzug 12 zu regeln.. Mit diesem System von Leitungen Klappen und einem Ventilator sind beide Seiten, der Räume 2o und 24 versehen. Allerdings wird in den Zeichnungen nur ein System gezeigt.
Sind die Klappen alle geschlossen, so strömen, die Gase von Abzug 12 die Leitung 22 hinauf, dann über die Scheidewand 23 durch den Raum 2o, wo sie über die Verdampferschlangen 21 streichen, strömen dann durch Raum 24, streichen über den Dampfkessel 25 und ziehen dann durch die Leitung 37 zum Schornstein ab.
Öffnet man die Klappe 35 entsprechend, so kann die den Raum 24 verlassende erforderliche Gasmenge durch die Leitungen 29, 3o und 31 zum Ventilator 32 und durch die Leitung 3.3 in Leitung 17 strömen, wo sie :durch die Düsen 18 und i9 in den Ofen verteilt wird. öffnet man. die Klappe 36 entsprechend, so kann die den Raum -o verliassende benötigte Gasmenge unter Umgehung des Raumes 24 direkt zum .Ventilator 32 durch die Leitungen 28, 30 und 31 strömen. öffnet man. entsprechend die Klappe 34, so wird die,aus Abzug i-2 kommende notwendige Gasmenge veran.laßt, den Raum 20 zu umgehen. Anstatt durch Leitung 26 und 27 strömt sie in den Raum 24 und von dort, je nach der Stellung der Klappe 35, zum Ventilator 32 oder zur Leitung 37 oder zu beiden.
Mittels des beschriebenen. Leitungs- und Klappensystems ist eine genaue Regulierung der Menge und der Temperatur der durch die Düsen 18 und 19 in den Ofen verteilten Kühlgase möglich.
An Stelle der obenerwähn:ten Gasbrenner kann der Ofen auch durch ölbrenner erhitzt werden.
Die Umwandlung einer nichtaromatischen Naphtha- oder Leuchtpetroleumfraktion. in. der Dampfphase biet 65o bis 75o° in olefinhaltige Gase und aromatische Kohlenwasserstoffe wird folgendermaßen, in der oben beschriebenen Anlage durchgeführt: Man leitet das Ausgangsmaterial aus dem Vorratstank durch die Zuflußrohxe 39 in die Verdampfer 20, wo es verdampft und überhitzt wird. Dann leitet man es durch die Zufuhrrohre 38 in die Reaktionsgefäße 14, die mit dem metallischen Hydrierungs- und Dehydrierungskatalysator, wie er in der britischen Patentschrift 552 216 angegeben ist, oder mit Füllkörpern beschickt sind, die aus einem glasartigen, keramischen, hitzebeständigen Material wie Hartporzellan bestehen.
Das Erdöl passiert die Reaktionsgefäßebei einem Druck bis zu etwa 5, am besten zwischen i und 3 atü und mit einer Durchlaufgeschwindigkeit zwischen 0,05 und o,6, am günstigsten zwischen o,2 und o,6 1 (als Flüssigkeit berechnet) Ausgangsmaterial/Std./1 Reaktionsraum.
Die die Reaktionsgefäße 14 verlassenden Pro, dukte strömen durch die Abzugsrohre 4a in das Ablaßrohr 44, nachdem sie durch die Vorrichtung 45 abgekühlt wurden.
Der Ofen, wird durch die längs der Ofendecke angebrachten Gasbrenner geheizt und hat in seinem Oberteil eine Temperatur von etwa 8oo bis goo°. Diese Temperatur fällt allmählich, bis zur Höhe der Ringleitung auf 75o bis 8oo°. Die Kopfteile der Reaktionsgefäße werden hauptsächlich durch Strahlung der Gasflammen geheizt.
Aus der Ringleitung 17 wird durch die Düsen 18 und i9 eine Kühlgasschicht von 300 bis 400° in den Ofen geleitet, so daß sich die Ofentemperatur auf etwa 700° vermindert. Diese Temperatur wird his zum Ofenboden beibehalten. Die überschüssigen Gase strömen durch die Schlitze 13 in den Abzug 12. Von dort werden sie teilweise in den Schornstein und teilweise in die Ringleitung 17 geleitet, nachdem sie. zunächst den Raum 20 oder Raum 24 oder beide passiert hatten.

Claims

PATENTANSPRIJCHE; i. Vorrichtung zur Umwandlung von nich.taromatisahen Kohlenwasserstoffen in aromatische Kohlenwasserstoffe und olefinhaltige Gase durch einen Krack- und Aromatisierungsprozeß, gekennzeichnet durch eine Anzahl gerader, röhrenförmiger Reaktionsgefäße (14) mit einem engen (15) und einem weiten (16) Teil, welche von den Kohlenwasserstoffdämpfen in Richtung von dein engeren zum weiteren Teil hin durchströmt werden, eine einzige gemeinsame Heiz.kaanmer (io), in der die Rer aktionsgefäße parallel geschaltet stehen., wobei die Gasheizung (i i) und der Abzug (12) der Heizgase so angeordnet sind, da.ß die Heizgase die Kammer in derselben Richtung durchströmten wie die Kohlenwasserstoffdämpfe die Reaktionsgefäße, und eine Einlaßesnrichtung für Kühlgase (17, i8, 19) in der Heizkammer in der Zone der Erweiterung der Reaktionsgefäße (14).
2. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßeinrich.tung für Kühlgase aus einer um den Ofen geführten Ringleitung (17) besteht, die mit in den Ofen führenden Düsen (18 und i9) versehen ist. Angezogene Druckschriften: USA.-Patentschriften Nr. 2 342 881, 2 397 715, 2398674-