EP3839011A1 - Verfahren und anlage zur herstellung von kohlenwasserstoffen - Google Patents

Verfahren und anlage zur herstellung von kohlenwasserstoffen Download PDF

Info

Publication number
EP3839011A1
EP3839011A1 EP19218125.3A EP19218125A EP3839011A1 EP 3839011 A1 EP3839011 A1 EP 3839011A1 EP 19218125 A EP19218125 A EP 19218125A EP 3839011 A1 EP3839011 A1 EP 3839011A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
coke
trap
stream
heat exchanger
cracking
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP19218125.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Christian Kaiser
Mario SANKTJOHANSER
Christian Ziegler
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Linde GmbH
Original Assignee
Linde GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Linde GmbH filed Critical Linde GmbH
Priority to EP19218125.3A priority Critical patent/EP3839011A1/de
Priority to US17/786,821 priority patent/US12365840B2/en
Priority to PCT/EP2020/087014 priority patent/WO2021123160A1/de
Publication of EP3839011A1 publication Critical patent/EP3839011A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G9/00—Thermal non-catalytic cracking, in the absence of hydrogen, of hydrocarbon oils
    • C10G9/14—Thermal non-catalytic cracking, in the absence of hydrogen, of hydrocarbon oils in pipes or coils with or without auxiliary means, e.g. digesters, soaking drums, expansion means
    • C10G9/16—Preventing or removing incrustation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G9/00—Thermal non-catalytic cracking, in the absence of hydrogen, of hydrocarbon oils
    • C10G9/14—Thermal non-catalytic cracking, in the absence of hydrogen, of hydrocarbon oils in pipes or coils with or without auxiliary means, e.g. digesters, soaking drums, expansion means
    • C10G9/18—Apparatus
    • C10G9/20—Tube furnaces
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G9/00—Thermal non-catalytic cracking, in the absence of hydrogen, of hydrocarbon oils
    • C10G9/34—Thermal non-catalytic cracking, in the absence of hydrogen, of hydrocarbon oils by direct contact with inert preheated fluids, e.g. with molten metals or salts
    • C10G9/36—Thermal non-catalytic cracking, in the absence of hydrogen, of hydrocarbon oils by direct contact with inert preheated fluids, e.g. with molten metals or salts with heated gases or vapours
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G2300/00—Aspects relating to hydrocarbon processing covered by groups C10G1/00 - C10G99/00
    • C10G2300/40—Characteristics of the process deviating from typical ways of processing
    • C10G2300/4037—In-situ processes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G2400/00—Products obtained by processes covered by groups C10G9/00 - C10G69/14
    • C10G2400/20—C2-C4 olefins

Definitions

  • steam cracking plants (often also referred to as ethylene plants) with so-called cracking furnaces are used. These cracking furnaces can also be provided in several groups and operated under different conditions or fed with different inserts (English feeds).
  • cracked gas discharged from a cracking furnace which is initially at a temperature of typically 750 to 875 ° C, has to stop the reactions as quickly as possible and thus prevent the excessive formation of undesirable by-products should be cooled down as quickly as possible.
  • quench heat exchangers which can be subdivided in particular into so-called primary and secondary quench heat exchangers (English. Primary Quench Exchanger, Secondary Quench Exchanger), are used to cool the fission gas. Different designs are also described in the specialist literature.
  • the correspondingly cooled cracked gas is, depending on its composition, which depends in particular on the reaction inserts and cracking conditions used, a water and / or oil wash, then a compression and acid gas removal, and at least partially at cryogenic temperatures operated fractionation in order to obtain the desired products, classically ethylene, from the product stream.
  • the by-product of the steam cracking of hydrocarbons is often coke, a hard or non-volatile, carbon-containing solid that easily accumulates on the walls of the steam cracking plant.
  • the regular operation of the steam cracking plant can be interrupted, for example cyclically, as in FIG US 2005/261532 A1 described.
  • a cleaning stream containing oxygen and / or steam can be introduced into the plant in order to oxidize the coke and at least partially convert it into gaseous residues, which are discharged from the plant can.
  • a steam cracking plant according to the invention for producing a product stream containing low molecular weight hydrocarbon compounds comprises a cracking furnace, a quench heat exchanger, a coke trap and a coke collecting device.
  • the quench heat exchanger mentioned here and below is, unless stated otherwise, in particular a secondary quench heat exchanger which can be preceded by a primary quench heat exchanger.
  • primary and secondary quench heat exchangers For the function and operation of primary and secondary quench heat exchangers, reference is made to the specialist literature cited at the beginning.
  • the coke trap has an inlet which, downstream of the cracking furnace and upstream of the quench heat exchanger, is in fluid connection with a line carrying the extraction flow, or in particular the cracked gas, and an outlet which, bypassing the quench heat exchanger, is in fluid connection with the coke collecting device. Furthermore, the coke trap is set up to hold back coke particles via the inlet from the extraction flow and the coke particles via the outlet in the direction of the coke collecting device using the Withdrawal stream and eject with receipt of a stream of coke. The retention and ejection of the coke particles is carried out in particular in a periodic change.
  • the coke trap in a first operating mode, is operated in such a way that coke particles are retained in it, but the remaining components are passed into the quench heat exchanger.
  • a second operating mode which can correspond, for example, to the decoking operation mentioned, the extraction flow is passed through the coke trap into the outlet, preferably at a high flow rate, in order to convey the coke retained during the first operating mode to the coke collecting device.
  • a smaller amount of the withdrawal flow in particular none, is thus passed into the quench heat exchanger. This prevents coke formed in the cracking furnace from entering the quench heat exchanger.
  • the quench heat exchanger is set up to (possibly further) cool the withdrawal flow, in particular the cracked gas.
  • the coke trap Before or after the decoking operation (with the steam / air mixture mentioned as the extraction flow from the cracking furnace), the coke trap is emptied into the downstream system with the aid of a (partial) flow.
  • the steam cracking system comprises a further coke trap downstream of the quench heat exchanger, which has an inlet which is in fluid connection with a line carrying the extraction stream cooled in the quench heat exchanger, and an outlet which is in fluid connection with the coke collecting device.
  • connection of the outlet of the coke trap arranged upstream of the quench heat exchanger with the coke collecting device advantageously opens upstream of the coke collecting device at a shallow angle, in particular from about 45 ° or from 40 ° to 50 °, in a line opening into the coke collecting device, in particular the connection of the outlet of the further coke trap with the coke collecting device, in order to avoid damage due to abrasion or erosion on the lines that make the connection between the respective Avoid forming a trap with the coke collecting device and reducing turbulence at this point.
  • the line carrying the extraction stream advantageously has a kink or bend downstream of the cracking furnace and upstream of the quench heat exchanger, up to which the line runs in a first direction and from which the line runs in a second direction.
  • the first and the second direction advantageously enclose an angle of, for example, 30 ° to 120 °, in particular 90 °.
  • the coke trap the inlet of which is arranged downstream of the cracking furnace and upstream of the quench heat exchanger and is in fluid connection with the line carrying the extraction flow, in particular the cracked gas, is arranged such that the first direction points towards the inlet. In this way, coke particles that are entrained in the fast-flowing extraction stream can continue their trajectory due to the inertia and get into the coke trap, while a particle-free or low-particle extraction stream flows off in the second direction.
  • a line in this context, this does not necessarily mean a continuous pipe.
  • a line in the sense understood here can also be a plurality of tubes or tube sections which, possibly also connected by non-tubular intermediate areas, form a continuous fluid channel.
  • the coke collecting device advantageously comprises a cyclone, a fire box and / or a flow brake.
  • the coke can be obtained as an additional product of value if required or alternatively, preferably with the recovery of process heat, be burned if no further recycling is desired.
  • a steam generator, an insert mixer and a cracked gas cooler are preferably part of the device according to the invention.
  • the mentioned primary quench heat exchanger can also be present or used as the cracked gas cooler.
  • the cracking furnace with at least some of these components can also be combined to form a furnace module, which simplifies the construction and maintenance of such a steam cracking system and therefore enables it to be more economical.
  • a method for producing hydrocarbons using steam cracking with removal of coke from the extraction stream is also provided.
  • a feed fluid containing hydrocarbons and / or water vapor is subjected to vapor cracking while retaining a cracked gas.
  • the removal of coke from the extraction stream, which comprises the cracked gas takes place downstream of the steam cracking using a coke trap and while obtaining a coke-depleted or free extraction stream.
  • the withdrawal stream or the cracked gas is subjected to a quench heat exchange downstream of the coke trap with cooling.
  • a vapor cracking system as already described above, is preferably used for the process described.
  • quench heat exchanger can be typical transfer line heat exchangers for steam cracking systems in which several pipelines are routed through a cooling space through which water or steam flows.
  • a withdrawal stream can be provided which is essentially free of hydrocarbons, for example by suitable control of the composition of the feed fluid.
  • the gaseous constituents of the coke stream which serve as a carrier medium for the coke particles, can be released into the natural atmosphere without significant adverse effects on the environment after the coke particles have been removed therefrom in the coke collecting device.
  • a withdrawal stream containing cracked gas is used to empty the coke trap according to the invention, it must be ensured that the cracked gas from the coke stream does not get into the atmosphere, as this could cause environmental damage and is also economically nonsensical because the cracked gas is the desired product of value Steam splitting acts. It is therefore preferably separated from the coke stream in such operating modes and fed back into the process, for example into the feed fluid, the withdrawal stream or the product stream.
  • the vapor cracking system 100 comprises a cracking furnace 10, a coke trap 20, a quench heat exchanger 30 and a coke collecting device 40.
  • the hydrocarbons react at least partially with the water molecules to form a cracking gas 2, which typically also contains coke particles in addition to low molecular weight hydrocarbon compounds.
  • the cracked gas 2 is discharged from the cracking furnace 10 as extraction flow 2 and passes through the coke trap 20.
  • the pipeline that carries the extraction flow 2 can have a bend of 30 ° to 120 °, for example essentially 90 °, immediately upstream of the coke trap 20. have, so that the extraction flow 2 in the pipeline before the bend in the direction of the coke trap 20, but after the bend directly away from the coke trap 20.
  • the coke trap 20 has an inlet in the direction of the cracking furnace 10 which is open to the pipeline for fluids, that is to say is in fluid connection with the pipeline which leads the extraction flow 2 from the cracking furnace 10. Due to the higher inertia of the coke particles compared to the gaseous molecules, in particular of the low molecular weight hydrocarbon compounds, of the withdrawal stream 2, the coke particles move largely linearly into the inlet of the coke trap, while the gaseous components of the stream, in particular the low molecular weight hydrocarbon compounds, preferentially follow the curve. As a result, the extraction flow in the bend in the pipeline is depleted of coke before it is passed on in the direction of the quench heat exchanger 30. Coke is initially retained in the coke trap 20.
  • the cracked gas or the withdrawal flow is cooled in the quench heat exchanger 30, for example against the one or more feed fluids 1, and withdrawn from the system 100 via a product valve 35 as product flow 5.
  • a coke-rich stream 4 is formed from the extraction stream 2 and the coke retained in the coke trap 20, which stream is conducted to the coke collecting device 40.
  • the control valve 25 is closed again and, if necessary, the product valve 35 is opened again and / or the pressure of the extraction flow is reduced again.
  • the cracking furnace 10 is essentially operated at a pressure level that corresponds to natural atmospheric pressure, and when the pressure increases, the extraction flow 2 to a pressure level in the range between 1.2 and 2.5 times the natural atmospheric pressure is compressed.
  • the pressure in the cracking furnace 10 itself can be increased or the extraction flow 2 leaving the cracking furnace 10 can be subjected to compression downstream of the cracking furnace 10.
  • the times at which the coke trap is emptied in the manner described can be selected, for example, at regular, in particular predetermined, intervals. In certain embodiments of the invention it can also be provided that the times are selected depending on a degree of filling of the coke trap 20 or a quality parameter of the coke-depleted extraction stream 3, for example regulated or controlled.
  • sensors can be provided in or on the coke trap, for example, which monitor the degree of filling.
  • these can be light barriers that monitor a visual path through the coke trap 20 and define an upper threshold value for the degree of filling as exceeded when the visual path is blocked.
  • the system 200 shown has a further coke trap 33, which is arranged downstream of the quench heat exchanger, with a further control valve or decoking gas valve 37 assigned to it.
  • the functional principle of this further coke trap 33 is identical to that of the coke trap 20.
  • the separation of coke particles is also based here on the higher inertia of the coke particles compared to the gaseous components of the withdrawal stream 3.
  • the further coke trap 33 is emptied in an analogous manner by opening the further control valve 37 and advantageously closing the other valves 25, 35 of the system 200 and preferably with a simultaneous increase in the pressure of the extraction flow or cracked gas 2, 3.
  • the coke streams 4 of the coke trap 20 and 6 of the further coke trap 33 are combined and conducted into the coke collecting device 40.
  • an existing system can be retrofitted particularly easily with the coke trap 20 without having to significantly intervene in the piping of the other system components 30, 33, 40.
  • each coke trap 20, 33 has its own pipeline from its respective outlet to the coke collecting device 40.
  • a common coke collecting device is provided for certain coke traps 20, 33, while other coke traps 20, 33 are assigned a respective dedicated coke collecting device 40.
  • a common coke collecting device is provided for certain coke traps 20, 33, while other coke traps 20, 33 are assigned a respective dedicated coke collecting device 40.
  • the coke collecting device 40 can be designed using a cyclone, a fire box and / or a flow brake.
  • the functional principles of these components are only briefly outlined below for better understanding: the respective coke stream 4, 6 can be introduced into a cyclone, in particular tangentially.
  • the more inert coke separates from the less inert components of the coke stream in a radially outer area, in particular on a cylinder jacket wall, of the cyclone or is slowed down there by friction and sinks to a bottom of the cyclone located geodetically below.
  • the coke can be removed from the cyclone from this base.
  • Coke particles of the coke stream 4, 6 are at least partially burned and / or sintered in a fire box. This is particularly advantageous if the coke is not to be used as a by-product.
  • the heat of combustion can be taken from the fire box and used to operate the system 100, 200, for example to convert the feed fluid 1 to preheat.
  • a flow brake reduces the flow speed of the coke stream 4, 6 and thereby enables the generally denser coke particles to settle from the other constituents of the coke stream 4, 6.
  • control valve 37 or a corresponding coke flow 6 may be necessary or advantageous in order to maintain a regular decoking path, so that only the discharge system 40 can be installed separately / twice. This makes it possible to produce coke as a product (e.g. via dry coke extraction).

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Dampfspaltungsanlage (100, 200) zur Herstellung eines niedermolekulare Kohlenwasserstoffverbindungen enthaltenden Produktstroms (5), die einen Spaltofen (10), einen, insbesondere sekundären, Quenchwärmetauscher (30), eine Koksfalle (20) und eine Kokssammelvorrichtung (40) umfasst. In dem Spaltofen (10) wird aus einem Kohlenwasserstoffe und/oder Wasserdampf enthaltenden Einsatzfluid (1) ein Entnahmestrom (2) erzeugt. Die Koksfalle (20) ist stromabwärts des Spaltofens (10) und stromaufwärts des Quenchwärmetauschers (30) angeordnet und unter Umgehung des Quenchwärmetauschers (30) mit der Kokssammelvorrichtung (40) verbunden. Ferner ist die Koksfalle (20) dazu eingerichtet, Kokspartikel aus dem Entnahmestrom (2), in Richtung des Quenchwärmetauschers (30) unter Bildung eines an Koks abgereicherten Entnahmestroms (3) zurückzuhalten und in Richtung der Kokssammelvorrichtung (40) unter Verwendung des Entnahmestroms (2) und unter Erhalt eines Koksstroms (4) auszuwerfen. Dadurch wird in dem Spaltofen (10) gebildeter Koks von einem Eindringen in den Quenchwärmetauscher (30) und in stromabwärts des Quenchwärmetauschers angeordnete Anlagenteile abgehalten. Dies ist vorteilhaft, da der Koks eine Alterung von mit ihm in Berührung kommenden Anlagenteilen in Form von Korrosion und/oder Erosion bzw. Abrasion begünstigt. Der Quenchwärmetauscher (30) ist dazu eingerichtet, den Entnahmestrom (3) abzukühlen.Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Dampfspaltung, insbesondere unter Verwendung einer erfindungsgemäßen Anlage (100, 200).

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Kohlenwasserstoffen unter Einsatz einer Dampfspaltung sowie eine Anlage zur Durchführung eines solchen Verfahrens.
    • Stand der Technik
  • Verfahren und Anlagen zum Dampfspalten (engl. Steam Cracking) sind seit langem bekannt und umfangreich in der Fachliteratur beschrieben. Insbesondere sei in diesem Zusammenhang auf den Artikel "Ethylene" in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Onlineausgabe, 2007, DOI 10.2002/14356007.a10_045.pub2, verwiesen.
  • Für die Dampfspaltung werden Dampfspaltungsanlagen (häufig auch als Ethylenanlagen bezeichnet) mit sogenannten Spaltöfen (engl. Cracking Furnaces) eingesetzt. Diese Spaltöfen können auch in mehreren Gruppen bereitgestellt und unter unterschiedlichen Bedingungen betrieben bzw. mit unterschiedlichen Einsätzen (engl. Feeds) beschickt werden.
  • Das aus einem Spaltofen ausgeführte sogenannte Spaltgas (engl. Cracked Gas), das zunächst auf einer Temperatur von typischerweise 750 bis 875 °C vorliegt, muss, um die ablaufenden Reaktionen möglichst rasch zum Stillstand zu bringen und damit eine übermäßige Bildung von unerwünschten Nebenprodukten zu verhindern, möglichst rasch abgekühlt werden. Zur Abkühlung des Spaltgases dienen dabei sogenannte Quenchwärmetauscher, die insbesondere in sogenannte primäre und sekundäre Quenchwärmetauscher (engl. Primary Quench Exchanger, Secondary Quench Exchanger) unterteilt sein können. Unterschiedliche Bauformen sind ebenfalls in der Fachliteratur beschrieben.
  • Das entsprechend abgekühlte Spaltgas wird je nach seiner Zusammensetzung, die sich insbesondere nach den verwendeten Reaktionseinsätzen und Spaltbedingungen richtet, einer Wasser- und/oder Ölwäsche, anschließend einer Verdichtung und Sauergasentfernung, sowie einer zumindest teilweise bei kryogenen Temperaturen betriebenen Fraktionierung unterworfen, um die gewünschten Produkte, klassischerweise Ethylen, aus dem Produktstrom zu gewinnen.
  • Bei der Dampfspaltung von Kohlenwasserstoffen entsteht als Nebenprodukt häufig Koks, ein schwer bzw. nicht flüchtiger, kohlenstoffhaltiger Feststoff, der sich leicht an Wandungen der Dampfspaltungsanlage anlagert.
  • Zur Entfernung derartiger Koks enthaltender Anlagerungen kann, beispielsweise zyklisch, der Regelbetrieb der Dampfspaltungsanlage unterbrochen werden, wie in der US 2005/261532 A1 beschrieben. Während der Unterbrechung des Regelbetriebs kann anstatt eines Einsatzstroms, der die zu spaltenden Kohlenwasserstoffe enthält, ein Sauerstoff und/oder Dampf enthaltender Reinigungsstrom in die Anlage eingeleitet werden, um den Koks zu oxidieren und zumindest teilweise in gasförmige Reststoffe umzuwandeln, die aus der Anlage ausgetragen werden können.
  • Es ist auch möglich, wie beispielsweise in der CA 926622 A beschrieben, bestimmte Anlagenteile so auszugestalten, dass sich dort Feststoffe, beispielsweise aus strömungsmechanischen Gründen, nicht oder nur schwer anlagern. Es ist dann möglich, stromabwärts dieser Anlagenteile Koks aus dem Produktstrom abzuscheiden und aufzufangen, beispielsweise durch Verringerung der Strömungsgeschwindigkeit oder Filtrierung und/oder Bereitstellen eines Sammelbehälters. Der so abgeschiedene Koks kann dann, beispielsweise im Rahmen einer Anlagenrevision, aus der Anlage, insbesondere aus dem Sammelbehälter, entfernt werden.
  • Die benannten Möglichkeiten zur Entfernung von Koks aus einer Dampfspaltungsanlage erfordern das Abschalten der Anlage bzw. das zeitweise Einstellen eines Regelbetriebs der Anlage. Vor diesem Hintergrund stellt sich die vorliegende Erfindung der Aufgabe, die Entfernung von Koks zu verbessern sowie einfacher und effektiver zu gestalten.
    • Vorteile der Erfindung
  • Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Herstellung von Kohlenwasserstoffen unter Einsatz einer Dampfspaltung sowie eine Anlage zu dessen Durchführung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche sowie der folgenden Beschreibung.
  • Eine erfindungsgemäße Dampfspaltungsanlage zur Herstellung eines niedermolekulare Kohlenwasserstoffverbindungen enthaltenden Produktstroms umfasst einen Spaltofen, einen Quenchwärmetauscher, eine Koksfalle und eine Kokssammelvorrichtung. Bei dem hier und nachfolgend erwähnten Quenchwärmetauscher handelt es sich, falls nicht anders angegeben, insbesondere um einen sekundären Quenchwärmetauscher, dem ein primärer Quenchwärmetauscher vorausgehen kann. Zur Funktion und dem Betrieb von primären und sekundären Quenchwärmetauschern sei auf die eingangs zitierte Fachliteratur verwiesen.
  • In dem Spaltofen wird aus einem Kohlenwasserstoffe und/oder Wasserdampf enthaltenden Einsatzfluid ein Entnahmestrom erzeugt. Insbesondere kann, in Abhängigkeit von der Zusammensetzung des Einsatzfluids, ein Spaltgas (auch als Rohgas bezeichnet) erzeugt werden. Es ist jedoch auch möglich, einen kohlenwasserstoffarmen oder im Wesentlichen kohlenwasserstofffreien Entnahmestrom zu erzeugen, und zwar insbesondere in einem Regenerier- bzw. Entkokungsbetrieb. Wie erwähnt, ist ein entsprechend regelmäßig durchzuführender Entkokungsbetrieb, der den erzeugten Koks in den Spaltrohen entfernt, in herkömmlichen Anlagen üblich und erforderlich. Vor oder nach diesem Betriebszustand wird ein zu dem Umstellvorgang (Spalten-Entkoken-Spalten) automatisierter oder manueller Schritt hinzugefügt, der den Austrag des während des Spaltens angesammelten Koks (der nicht im Spaltrohr haftet), gewährleistet. Als Medium wird dabei Dampf oder ein Dampf/Luftgemisch verwendet, das in diesem Fall einen Entnahmestrom im Sinne der vorliegenden Erfindung darstellt.
  • Die Koksfalle weist einen Eingang auf, der stromabwärts des Spaltofens und stromaufwärts des Quenchwärmetauschers in Fluidverbindung mit einer den Entnahmestrom, bzw. insbesondere das Spaltgas, führenden Leitung steht, und einen Ausgang, der unter Umgehung des Quenchwärmetauschers in Fluidverbindung mit der Kokssammelvorrichtung steht. Ferner ist die Koksfalle dazu eingerichtet, Kokspartikel über den Eingang aus dem Entnahmestrom zurückzuhalten und die Kokspartikel über den Ausgang in Richtung der Kokssammelvorrichtung unter Verwendung des Entnahmestroms und unter Erhalt eines Koksstroms auszuwerfen. Das Zurückhalten und Auswerfen der Kokspartikel wird dabei insbesondere in einem periodischen Wechsel durchgeführt. Dazu wird in einem ersten Betriebsmodus die Koksfalle so betrieben, dass Kokspartikel darin zurückgehalten werden, die übrigen Bestandteile jedoch in den Quenchwärmetauscher geleitet werden. In einem zweiten Betriebsmodus, der beispielsweise dem erwähnten Entkokungsbetrieb entsprechen kann, wird der Entnahmestrom, bevorzugt mit einer hohen Strömungsgeschwindigkeit, durch die Koksfalle in den Ausgang geleitet, um den während des ersten Betriebsmodus' zurückgehaltenen Koks zu der Kokssammelvorrichtung zu befördern. In dem zweiten Betriebsmodus wird somit eine kleinere Menge des Entnahmestroms, insbesondere keine, in den Quenchwärmetauscher geleitet. Dadurch wird in dem Spaltofen gebildeter Koks von einem Eindringen in den Quenchwärmetauscher abgehalten. Dies ist vorteilhaft, da der Koks eine Alterung von mit ihm in Berührung kommenden Anlagenteilen in Form von Korrosion und/oder Erosion bzw. Abrasion begünstigt. Der Quenchwärmetauscher ist dazu eingerichtet, den Entnahmestrom, insbesondere das Spaltgas, (ggf. weiter) abzukühlen.
  • In entsprechenden Anlagen ist insbesondere zu verhindern, dass das Spaltgas zur Atmosphäre gelangt oder mit der Entkokungsluft vermischt wird. Vor oder nach dem Entkokungsbetrieb (mit dem erwähnten Dampf/Luftgemisch als dem Entnahmestrom aus dem Spaltofen) wird dabei die Koksfalle mit Hilfe eines (Teil-)stroms in das nachfolgende System entleert.
  • Vorteilhafterweise umfasst die Dampfspaltungsanlage stromabwärts des Quenchwärmetauschers eine weitere Koksfalle, die einen Eingang, der mit einer den in dem Quenchwärmetauscher abgekühlten Entnahmestrom führenden Leitung in Fluidverbindung steht, und einen Ausgang, der in Fluidverbindung zu der Kokssammelvorrichtung steht, aufweist. Dadurch kann in der stromaufwärts des Quenchwärmetauschers angeordneten Koksfalle nicht abgeschiedener Koks aus dem abgekühlten Entnahmestrom entfernt werden, was die Reinheit des aus dem Entnahmestrom, insbesondere dem Spaltgas, gebildeten Produktstroms weiter erhöht.
  • Die Verbindung des Ausgangs der stromaufwärts des Quenchwärmetauschers angeordneten Koksfalle mit der Kokssammelvorrichtung mündet vorteilhafterweise stromaufwärts der Kokssammelvorrichtung in einem flachen Winkel, insbesondere von etwa 45° bzw. von 40° bis 50°, in eine ihrerseits in die Kokssammelvorrichtung mündende Leitung, insbesondere die Verbindung des Ausgangs der weiteren Koksfalle mit der Kokssammelvorrichtung, um Schäden durch Abrasion bzw. Erosion an den Leitungen, die die Verbindung zwischen der jeweiligen Falle mit der Kokssammelvorrichtung bilden, zu vermeiden und Verwirbelungen an dieser Stelle zu reduzieren.
  • Die den Entnahmestrom führende Leitung weist stromabwärts des Spaltofens und stromaufwärts des Quenchwärmetauschers vorteilhafterweise einen Knick bzw. eine Biegung auf, bis zu dem bzw. der die Leitung in einer ersten Richtung verläuft und ab dem bzw. der die Leitung in einer zweiten Richtung verläuft. Die erste und die zweite Richtung schließen vorteilhafterweise einen Winkel von beispielsweise 30° bis 120°, insbesondere 90°, ein. Die Koksfalle, deren Eingang stromabwärts des Spaltofens und stromaufwärts des Quenchwärmetauschers angeordnet ist und in Fluidverbindung mit der den Entnahmestrom, insbesondere das Spaltgas, führenden Leitung steht, ist dabei derart angeordnet, dass die erste Richtung zu dem Eingang weist. Auf diese Weise können Kokspartikel, die in dem schnell strömenden Entnahmestrom mitgerissen werden, aufgrund der Trägheit ihre Flugbahn fortsetzen und in die Koksfalle gelangen, während ein partikelfreier oder -ärmerer Entnahmestrom in der zweiten Richtung abströmt.
  • Ist in diesem Zusammenhang von einer "Leitung" die Rede, muss dies nicht notwendigerweise ein durchgängiges Rohr bezeichnen. Bei einer Leitung im hier verstandenen Sinn kann es sich auch um mehrere Rohre oder Rohrabschnitte handeln, die, ggf. auch verbunden durch nicht rohrförmige Zwischenbereiche, einen durchgängigen Fluidkanal bilden.
  • Die Kokssammelvorrichtung umfasst vorteilhafterweise einen Zyklon, eine Feuerbox und/oder eine Strömungsbremse. Damit kann der Koks bei Bedarf als zusätzliches Wertprodukt gewonnen werden oder alternativ, vorzugsweise unter Rückgewinnung von Prozesswärme, verfeuert werden, wenn keine stoffliche Weiterverwertung gewünscht ist.
  • Neben dem Spaltofen und den erwähnten Elementen sind bevorzugt ein Dampferzeuger, ein Einsatzmischer und ein Spaltgaskühler Teil der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Auch der erwähnte primäre Quenchwärmetauscher kann zusätzlich vorhanden sein bzw. als der Spaltgaskühler verwendet werden. In einigen Ausgestaltungen der Erfindung kann der Spaltofen mit zumindest einem Teil dieser Komponenten auch zu einem Ofenmodul zusammengefasst sein, was den Aufbau und die Wartung einer solchen Dampfspaltungsanlage vereinfacht und daher wirtschaftlich günstiger ermöglicht.
  • Ferner ist ein Verfahren zur Herstellung von Kohlenwasserstoffen unter Einsatz einer Dampfspaltung mit Entfernung von Koks aus dem Entnahmestrom vorgesehen. Ein Kohlenwasserstoffe und/oder Wasserdampf enthaltendes Einsatzfluid wird dabei unter Erhalt eines Spaltgases der Dampfspaltung unterworfen. Die Entfernung von Koks aus dem Entnahmestrom, der das Spaltgas umfasst, erfolgt stromabwärts der Dampfspaltung unter Verwendung einer Koksfalle und unter Erhalt eines an Koks abgereicherten bzw. freien Entnahmestroms. Der Entnahmestrom bzw. das Spaltgas wird stromabwärts der Koksfalle unter Abkühlung einem Quenchwärmetausch unterworfen. Die Koksfalle wird, wie oben erläutert, insbesondere in einem ersten Betriebsmodus, zum Zurückhalten von Kokspartikeln betrieben und, insbesondere in einem zweiten Betriebsmodus, der vorteilhafterweise mit dem ersten Betriebsmodus im periodischen Wechsel verwendet wird, unter Verwendung des Entnahmestroms und unter Umgehung des Quenchwärmetauschs unter Erhalt eines Koksstroms geleert. Der Koksstrom wird einer Kokssammlung zugeführt. Der Produktstrom wird unter Verwendung des durch Quenchwärmetausch gekühlten Spaltgases gebildet. Zu den Vorteilen eines derartigen erfindungsgemäßen Verfahrens sei auf die obigen Ausführungen bezüglich der Anlage verwiesen. Diese gelten hier selbstverständlich sinngemäß ebenso.
  • Bevorzugt wird für das beschriebene Verfahren eine Dampfspaltungsanlage, wie sie oben bereits beschrieben wurde, verwendet.
  • Nur zur Klarstellung sei angemerkt, dass es sich bei dem oder den Quenchwärmetauschern um typische Transferleitungswärmetauscher für Dampfspaltungsanlagen handeln kann, in denen mehrere Rohrleitungen durch einen mit Wasser oder Dampf durchströmten Kühlraum geführt sind.
  • Zu der oben erläuterten Entleerung der Koksfalle(n) kann, wie bereits erwähnt, insbesondere ein Entnahmestrom bereitgestellt werden, der im Wesentlichen frei von Kohlenwasserstoffen ist, beispielsweise durch geeignete Steuerung der Zusammensetzung des Einsatzfluids. Dadurch können die gasförmigen Bestandteile des Koksstroms, die als Trägermedium für die Kokspartikel dienen, ohne wesentliche Beeinträchtigung der Umwelt in die natürliche Atmosphäre abgegeben werden, nachdem die Kokspartikel in der Kokssammelvorrichtung daraus entfernt wurden. Wird jedoch ein Spaltgas enthaltender Entnahmestrom zur erfindungsgemäßen Leerung der Koksfalle verwendet, ist sicherzustellen, dass das Spaltgas aus dem Koksstrom nicht in die Atmosphäre gelangt, da dies Umweltschäden verursachen könnte und zudem wirtschaftlich unsinnig ist, da es sich bei dem Spaltgas um das angestrebte Wertprodukt der Dampfspaltung handelt. Daher wird es in derartigen Betriebsweisen bevorzugt aus dem Koksstrom abgetrennt und in das Verfahren zurückgeführt, beispielsweise in das Einsatzfluid, den Entnahmestrom oder den Produktstrom.
  • Dadurch, dass zum Wechsel zwischen den beiden beschriebenen Betriebsmodi im Wesentlichen nur einige Ventile gestellt werden müssen, ist die beschriebene Vorgehensweise in besonderem Maße zur Automatisierung des entsprechenden Herstellungs- und Wartungsprozesses geeignet. Im Vergleich zu herkömmlichen Systemen, wie sie eingangs beschrieben wurden, fallen Wartungen von erfindungsgemäßen Anlagen zeitlich signifikant kürzer aus, beispielsweise da die Koksfalle im Wesentlichen selbstentleerend arbeitet und keine manuelle Leerung nötig ist. Durch die verringerte Beanspruchung des Quenchwärmetauscher und der Rohrleitungen stromab der Koksfalle sind auch an diesen Komponenten Wartungen seltener nötig.
  • Die Vorteile der vorliegenden Erfindung umfassen insbesondere auch eine mögliche Automatisierung des Ausschleusevorgangs. Konventionelle Einbauten (Filter, Behälter, etc.) zwingen den Spaltofen zu einem Stillstand (üblicherweise 1 mal pro Jahr). Durch eine einfachere Entleerung im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann diese auch häufiger erfolgen, so dass sich ein zuverlässiger Schutz des nachfolgenden Systems (auch Zerlegungsteil der Anlage, folgende Kolonnen, Pumpen, etc.) ergibt.
  • Weitere Aspekte, Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den beigefügten Figuren so wie der folgenden ausführlichen Beschreibung, die sich unter anderem auch auf die Figuren bezieht.
  • Kurzbeschreibung der Figuren
    • Figur 1 zeigt eine vorteilhafte Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Anlage in Form eines schematischen Blockdiagramms.
    • Figur 2 zeigt eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Anlage in schematischer Darstellung.
    Ausgestaltungen der Erfindung
  • In den Figuren sind einander baulich oder funktional entsprechende Elemente mit identischen Bezugszeichen angegeben und werden lediglich der Übersichtlichkeit halber nicht wiederholt erläutert.
  • Die Dampfspaltungsanlage 100 gemäß Figur 1 umfasst einen Spaltofen 10, eine Koksfalle 20, einen Quenchwärmetauscher 30 und eine Kokssammelvorrichtung 40.
  • In den Spaltofen 10 werden ein oder mehrere Einsatzfluide 1, von denen zumindest eines Kohlenwasserstoffe und zumindest eines Wassermoleküle enthält, eingespeist. In dem Spaltofen reagieren die Kohlenwasserstoffe zumindest teilweise mit den Wassermolekülen unter Bildung eines Spaltgases 2, das typischerweise neben niedermolekularen Kohlenwasserstoffverbindungen auch Kokspartikel enthält. Das Spaltgas 2 wird als Entnahmestrom 2 aus dem Spaltofen 10 ausgeleitet und passiert die Koksfalle 20. Beispielsweise kann die Rohrleitung, die den Entnahmestrom 2 führt, unmittelbar stromaufwärts der Koksfalle 20 eine Biegung von 30° bis 120°, zum Beispiel im Wesentlichen 90°, aufweisen, so dass der Entnahmestrom 2 in der Rohrleitung vor der Biegung in Richtung auf die Koksfalle 20 zu, nach der Biegung jedoch direkt von der Koksfalle 20 weg geführt wird. Die Koksfalle 20 weist in Richtung des Spaltofens 10 einen Eingang auf, der gegenüber der Rohrleitung für Fluide offen ist, also mit der Rohrleitung, die den Entnahmestrom 2 aus dem Spaltofen 10 führt, in Fluidverbindung steht. Durch die höhere Trägheit der Kokspartikel im Vergleich zu den gasförmigen Molekülen, insbesondere der niedermolekularen Kohlenwasserstoffverbindungen, des Entnahmestroms 2, bewegen sich die Kokspartikel großteils linear in den Eingang der Koksfalle hinein, während die gasförmigen Bestandteile des Stroms, insbesondere die niedermolekularen Kohlenwasserstoffverbindungen, bevorzugt der Biegung folgen. Dadurch wird der Entnahmestrom in der Biegung der Rohrleitung an Koks abgereichert, bevor er weiter in Richtung des Quenchwärmetauschers 30 geleitet wird. Koks wird zunächst in der Koksfalle 20 zurückgehalten.
  • Das Spaltgas bzw. der Entnahmestrom wird in dem Quenchwärmetauscher 30 gekühlt, beispielsweise gegen das eine oder die mehreren Einsatzfluide 1, und über ein Produktventil 35 als Produktstrom 5 aus der Anlage 100 entnommen.
  • Zu bestimmten Zeitpunkten wird die Koksfalle 20 geleert. Dazu wird ein Steuerventil 25, das einen Ausgang der Koksfalle 20 an einem dem Spaltofen 10 abgewandten Ende verschließt, geöffnet. Gleichzeitig kann beispielsweise das Produktventil 35 ganz oder teilweise geschlossen werden und/oder ein Druck des Entnahmestroms erhöht werden, um einen Durchfluss durch die Koksfalle 20 zu erhöhen. Der Ausgang der Koksfalle 20 steht, wie eingangs beschrieben, mit der Kokssammelvorrichtung 40 in Fluidverbindung. Der Entnahmestrom 2 strömt dadurch durch die Koksfalle 20 und reichert sich, insbesondere durch Verwirbelungen, stark mit dem darin zurückgehaltenen Koks an. Aus dem Entnahmestrom 2 und dem in der Koksfalle 20 zurückgehaltenen Koks bildet sich auf diese Weise ein koksreicher Strom 4, der zu der Kokssammelvorrichtung 40 geleitet wird. Nach Ablauf einer Leerdauer wird das Steuerventil 25 wieder geschlossen und gegebenenfalls das Produktventil 35 wieder geöffnet und/oder der Druck des Entnahmestroms wieder gesenkt.
  • Dabei kann insbesondere vorgesehen sein dass der Spaltofen 10 grundsätzlich im Wesentlichen auf einem Druckniveau betrieben wird, das dem natürlichen Atmosphärendruck entspricht, und bei einer Druckerhöhung der Entnahmestrom 2 auf ein Druckniveau im Bereich zwischen dem 1,2-fachen und dem 2,5-fachen des natürlichen Atmosphärendrucks verdichtet wird. Dazu kann beispielsweise der Druck in dem Spaltofen 10 selbst erhöht werden oder der den Spaltofen 10 verlassende Entnahmestrom 2 kann stromabwärts des Spaltofens 10 einer Verdichtung unterworfen werden.
  • Die Zeitpunkte, zu denen die Koksfalle auf die beschriebene Weise geleert wird, können beispielsweise in regelmäßigen, insbesondere vorbestimmten, Abständen gewählt sein. Es kann in bestimmten Ausgestaltungen der Erfindung auch vorgesehen sein, dass die Zeitpunkte abhängig von einem Füllgrad der Koksfalle 20 oder einem Qualitätsparameter des an Koks abgereicherten Entnahmestroms 3, beispielsweise geregelt oder gesteuert, gewählt werden. Dazu können beispielsweise Sensoren in bzw. an der Koksfalle vorgesehen sein, die den Füllgrad überwachen. Beispielsweise können dies Lichtschranken sein, die einen Sichtpfad durch die Koksfalle 20 überwachen und einen oberen Schwellwert des Füllgrades als überschritten definieren, wenn der Sichtpfad versperrt ist. Eine weitere Möglichkeit zur Bestimmung des Füllgrads der Koksfalle 20 kann eine Waage im Bereich des geodätischen Bodens der Koksfalle 20 sein, die bei einer vorbestimmten Masse den oberen Schwellwert des Füllgrads als überschritten definiert. Für eine Überwachung des Qualitätsparameters des koksarmen Entnahmestroms bzw. Spaltgases 3 sind beispielsweise Sensoren denkbar, die eine Trübung des Gases, aus dem sich der Entnahmestrom 3 zusammensetzt, messen. Wird eine vorbestimmte Schwelltrübung überschritten, lässt das darauf schließen, dass nicht mehr ausreichend Kokspartikel in der Koksfalle 20 zurückgehalten werden, so dass eine Leerung der Koksfalle 20 nötig ist, um deren Kapazität und Effektivität wieder zu erhöhen. Dies ist als eine rein beispielhafte Aufzählung möglicher Überwachungstechniken zu verstehen, wobei auch andere geeignete Parameter überwacht werden können, um einen sinnvollen Zeitpunkt für die Leerung der Koksfalle 20 zu bestimmen. Dadurch wird die Leerung der Koksfalle 20 nur dann durchgeführt, wenn dies auch tatsächlich erforderlich ist, was wirtschaftlich vorteilhaft ist.
  • Insbesondere im Falle einer direkten Überwachung des Füllgrades der Koksfalle 20 kann darüber hinaus auch die Leerdauer, insbesondere gesteuert bzw. geregelt, angepasst werden. Dazu kann, beispielsweise ein unterer Schwellwert als unterschritten definiert werden, wenn zum Beispiel eine vorbestimmte Masse unterschritten wird oder eine zweite Lichtschranke, die näher als die oben beschriebene an dem geodätischen Boden der Koksfalle 20 positioniert ist, einen Sichtpfad durch das Volumen der Koksfalle 20 als frei erkennt. Dadurch wird die Leerung der Koksfalle so kurz wie möglich und so lange wie nötig durchgeführt, was sich positiv auf die Gesamteffizienz und die Ausbeute der Anlage 100 auswirkt.
  • Durch die beschriebene periodische Leerung der Koksfalle 20 wird vorteilhafterweise die Gesamtmenge an Koks, die sich in der Anlage 100 befindet, im Vergleich zum Stand der Technik reduziert. Dadurch wird die Wahrscheinlichkeit eines Entzündens des zurückgehaltenen Kokses bzw. im Falle des Entzündens die Brandlast gesenkt, was die Anlagensicherheit steigert.
  • Die in Figur 2 dargestellte Anlage 200 weist im Vergleich zu der Anlage 100 eine weitere Koksfalle 33, die stromab des Quenchwärmetauschers angeordnet ist, mit einem ihr zugeordneten weiteren Steuerventil bzw. Entkokungsgasventil 37 auf. Das Funktionsprinzip dieser weiteren Koksfalle 33 ist identisch mit dem der Koksfalle 20. Die Abtrennung von Kokspartikeln beruht auch hier auf der höheren Trägheit der Kokspartikel im Vergleich zu den gasförmigen Bestandteilen des Entnahmestroms 3. Die Leerung der weiteren Koksfalle 33 erfolgt in analoger Weise durch Öffnen des weiteren Steuerventils 37 und vorteilhafterweise Schließen der übrigen Ventile 25, 35 der Anlage 200 und bevorzugt bei gleichzeitiger Erhöhung des Drucks des Entnahmestroms bzw. Spaltgases 2, 3. Durch die Abtrennung weiterer Kokspartikel in der weiteren Koksfalle 33 kann die Reinheit des Produktstromes 5 erhöht werden.
  • Vorteilhafterweise werden die Koksströme 4 der Koksfalle 20 und 6 der weiteren Koksfalle 33 zusammengefasst in die Kokssammelvorrichtung 40 geleitet. Dadurch kann eine bestehende Anlage besonders einfach mit der Koksfalle 20 nachgerüstet werden, ohne wesentlich in die Verrohrung der übrigen Anlagenkomponenten 30, 33, 40 eingreifen zu müssen.
  • Wie in Figur 2 dargestellt, ist es besonders bevorzugt, die Einleitung des Koksstroms 4 in die Rohrleitung des Koksstroms 6 in einem flachen Winkel, insbesondere einem Winkel von ca. 45° auszugestalten. Dadurch wird Abrasion der Wandung der Rohrleitung, insbesondere gegenüber der Einleitungsstelle vermindert, so dass diese Wandung weniger materialaufwändig gestaltet werden kann. Dies ist wiederum insbesondere bei Nachrüstungen vorteilhaft, da bestehende Rohrleitungen unter Umständen nicht für eine derartige seitliche Einleitung ausgelegt wurden und sonst neu angefertigt werden müssen. Gemäß der hier beschriebenen Ausgestaltung ist dies vorteilhafterweise nicht notwendig, so dass bestehende Rohrleitungen weiterverwendet, bzw. bei der Neuerstellung einer solchen Anlage 200 auf herkömmlich dimensionierte Rohrleitungen zurückgegriffen werden kann. Zudem wird durch diese nicht senkrechte Einleitung die Bildung eines Staudrucks verhindert, so dass sich an der Einleitungsstelle keine bzw. signifikant weniger Partikel ablagern.
  • In alternativen Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Anlage kann auch vorgesehen sein, dass jede Koksfalle 20, 33 über eine eigene Rohrleitung von ihrem jeweiligen Ausgang zu der Kokssammelvorrichtung 40 verfügt. Dadurch muss bei der Verlegung der jeweiligen Rohrleitungen nicht auf den Verlauf der jeweils anderen Rohrleitungen Rücksicht genommen werden, was die Auslegung der Anlage insgesamt erleichtert. Es kann dabei auch vorgesehen sein, dass für bestimmte Koksfallen 20, 33 eine gemeinsame Kokssammelvorrichtung vorgesehen ist, während anderen Koksfallen 20, 33 eine jeweils dedizierte Kokssammelvorrichtung 40 zugeordnet ist. Beispielsweise ist es denkbar, dass mehrere Anlagen 200 parallel betrieben werden und alle Koksfallen 20 in eine erste Kokssammelvorrichtung 40 entleert werden, während alle weiteren Koksfallen 33 in eine zweite Kokssammelvorrichtung 40 entleert werden. Dadurch kann beispielsweise eine Trennung der Kokspartikel in unterschiedliche Größenfraktionen realisiert werden, da sich die Strömungsgeschwindigkeiten vor der Koksfalle 20 und vor der weiteren Koksfalle 33 unterscheiden können und somit Partikel unterschiedlicher Größen in den jeweiligen Koksfallen 20, 33 zurückgehalten werden können.
  • Unabhängig von der Zuordnung zu bestimmten Koksfallen 20, 33 kann die Kokssammelvorrichtung 40 unter Verwendung eines Zyklons, einer Feuerbox und/oder einer Strömungsbremse ausgestaltet sein. Die Funktionsprinzipien dieser Komponenten werden lediglich zum besseren Verständnis nachfolgend kurz umrissen: in einen Zyklon kann der jeweilige Koksstrom 4, 6, insbesondere tangential, eingeleitet werden. Dadurch setzt sich der trägere Koks von den weniger trägen Bestandteilen des Koksstroms in einem radial äußeren Bereich, insbesondere an einer Zylindermantelwand, des Zyklons ab bzw. wird dort durch Reibung verlangsamt und sinkt auf einen geodätisch unten befindlichen Boden des Zyklons ab. Von diesem Boden kann der Koks aus dem Zyklon entnommen werden. In einer Feuerbox werden Kokspartikel des Koksstroms 4, 6 zumindest teilweise verbrannt und/oder gesintert. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn der Koks nicht als Nebenprodukt verwendet werden soll. Die Verbrennungswärme kann der Feuerbox entnommen und zum Betreiben der Anlage 100, 200 verwendet werden, beispielsweise um das Einsatzfluid 1 vorzuwärmen. Eine Strömungsbremse verringert die Strömungsgeschwindigkeit des Koksstroms 4, 6 und ermöglicht dadurch ein Absetzen der in der Regel dichteren Kokspartikel von den übrigen Bestandteilen des Koksstroms 4, 6.
  • Insbesondere in Fällen, in denen die Bestandteile des Koksstroms 4, 6, insbesondere gasförmige Komponenten des Spaltgases in dem Entnahmestrom 2, der zur Bildung des Koksstroms 4, 6 verwendet wurde, in der Kokssammelvorrichtung 40 chemisch nicht verändert werden, kann es vorteilhaft sein, die gasförmigen Bestandteile in das eine oder die mehreren Einsatzfluide 1, den Entnahmestrom 2, den koksarmen Entnahmestrom 3 oder den Produktstrom 5 zurückzuführen. Dadurch wird die Gesamtausbeute erhöht und die Effizienz der Anlage 100, 200 gesteigert.
  • Wie eingangs erläutert kann es jedoch auch vorteilhaft sein, insbesondere während der Leerzeit, einen an Spaltgas armen bzw. davon freien Entnahmestrom bereitzustellen. Dadurch können Maßnahmen zur Abtrennung und Rückführung der gasförmigen Bestandteile des Koksstroms unterbleiben, was sich positiv auf die nötigen Investitionskosten auswirkt.
  • In der Ausgestaltung der Anlage 100 gemäß Figur 1 kann ebenfalls, wenngleich nicht explizit veranschaulicht, das Steuerventil 37 bzw. ein entsprechender Koksstrom 6 erforderlich oder vorteilhaft sein, um einen regulären Entkokungsweg beizubehalten, so dass nur das Ausschleusesystem 40 separat/doppelt eingebaut werden kann. Dies ermöglicht es, Koks als Produkt zu erzeugen (z.B. über eine trockene Koksentnahme).

Claims (10)

  1. Dampfspaltanlage (100, 200) zur Herstellung von Kohlenwasserstoffen (5) mit einem Spaltofen (10), einem Quenchwärmetauscher (30), einer Koksfalle (20) und einer Kokssammelvorrichtung (40), wobei
    die Koksfalle (20), einen Eingang und einen Ausgang aufweist, wobei
    der Eingang stromabwärts des Spaltofens (10) und stromaufwärts des Quenchwärmetauschers (30) angeordnet und mit einer Leitung, die einen Entnahmestrom (2), der in dem Spaltofen (10) aus einem Kohlenwasserstoffe und/oder Wasserdampf enthaltenden Einsatzfluid (1) erzeugt wird, führt, fluidverbunden ist,
    der Ausgang unter Umgehung des Quenchwärmetauschers (30) mit der Kokssammelvorrichtung (40) fluidverbunden ist, und
    die Koksfalle (20) dazu eingerichtet ist,
    Kokspartikel in einem ersten Betriebsmodus aus dem Entnahmestrom (2) zurückzuhalten und
    in einem zweiten Betriebsmodus in Richtung der Kokssammelvorrichtung (40) unter Verwendung des Entnahmestroms (2) und unter Erhalt eines Koksstroms (4) auszuwerfen, und wobei
    der Quenchwärmetauscher (30) dazu eingerichtet ist, den Entnahmestrom (3) abzukühlen.
  2. Dampfspaltungsanlage (200) nach Anspruch 1, wobei stromabwärts des Quenchwärmetauschers (30) eine weitere Koksfalle (33) angeordnet ist, deren Ausgang eine Fluidverbindung zu der Kokssammelvorrichtung (40) aufweist.
  3. Dampfspaltungsanlage (200) nach Anspruch 2, wobei die Verbindung der Koksfalle (20) mit der Kokssammelvorrichtung (40) stromaufwärts der Kokssammelvorrichtung (40) in einem flachen Winkel, insbesondere im Bereich von 40° bis 50°, bevorzugt von 45°, in die Verbindung der weiteren Koksfalle (33) mit der Kokssammelvorrichtung (40) mündet.
  4. Dampfspaltungsanlage (100, 200) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Kokssammelvorrichtung (40) eines oder mehrere aus der Gruppe aus einem Zyklon, einer Feuerbox und einer Strömungsbremse umfasst.
  5. Dampfspaltungsanlage (100, 200) nach einem der vorstehenden Ansprüche, ferner eines oder mehrere aus der Gruppe aus einem Dampferzeuger, einem Einsatzmischer, einem Reaktionsbehälter, einem Spaltgaskühler und einem primären Quenchwärmetauscher umfassend, insbesondere wobei der primäre Quenchwärmetauscher stromabwärts des Spaltofens (10) und stromaufwärts der Koksfalle (20) angeordnet ist.
  6. Dampfspaltungsanlage nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Leitung, die den Entnahmestrom führt, von dem Spaltofen ausgehend in eine erste Richtung verläuft, eine Biegung aufweist und stromabwärts der Biegung in eine zweite Richtung verläuft.
  7. Dampfspaltungsanlage nach Anspruch 6, wobei der Eingang der Koksfalle (20) stromabwärts der Biegung in der ersten Richtung angeordnet ist und die Fluidverbindung des Eingangs mit der Leitung von der Biegung ausgeht.
  8. Dampfspaltungsanlage nach Anspruch 6 oder 7, wobei die erste und die zweite Richtung miteinander einen Winkel im Bereich von 30° bis 120°, insbesondere im Bereich von 80° bis 100°, bevorzugt 90°, einschließen.
  9. Verfahren zur Herstellung von Kohlenwasserstoffen (5) unter Verwendung einer Dampfspaltung mit Entfernung von Koks aus einem die Kohlenwasserstoffe enthaltenden Produktstrom (5), wobei
    ein Kohlenwasserstoffe und/oder Wasserdampf enthaltendes Einsatzfluid (1) unter Erhalt eines Spaltgases (2) der Dampfspaltung unterworfen wird,
    die Entfernung von Koks stromabwärts der Dampfspaltung unter Verwendung einer Koksfalle (20) und unter Erhalt eines an Koks abgereicherten Spaltgases (3) erfolgt,
    das abgereicherte Spaltgas (3) stromabwärts der Koksfalle (20) unter Abkühlung einem Quenchwärmetausch unterworfen wird,
    und
    wobei die Koksfalle (20) unter Verwendung eines Entnahmestroms (2), der aus dem Einsatzfluid (1) in einem zu der Dampfspaltung verwendeten Spaltofen (10) gebildet wird, und unter Umgehung des Quenchwärmetauschs unter Erhalt eines Koksstroms (4) geleert wird, wobei der Koksstrom (4) einer Kokssammlung zugeführt wird, und
    der Produktstrom (5) unter Verwendung des durch Quenchwärmetausch gekühlten Spaltgases (3) gebildet wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei eine Dampfspaltungsanlage (100, 200) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 verwendet wird.
EP19218125.3A 2019-12-19 2019-12-19 Verfahren und anlage zur herstellung von kohlenwasserstoffen Withdrawn EP3839011A1 (de)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP19218125.3A EP3839011A1 (de) 2019-12-19 2019-12-19 Verfahren und anlage zur herstellung von kohlenwasserstoffen
US17/786,821 US12365840B2 (en) 2019-12-19 2020-12-18 Method and installation for the production of hydrocarbons
PCT/EP2020/087014 WO2021123160A1 (de) 2019-12-19 2020-12-18 Verfahren und anlage zur herstellung von kohlenwasserstoffen

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP19218125.3A EP3839011A1 (de) 2019-12-19 2019-12-19 Verfahren und anlage zur herstellung von kohlenwasserstoffen

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP3839011A1 true EP3839011A1 (de) 2021-06-23

Family

ID=69410929

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP19218125.3A Withdrawn EP3839011A1 (de) 2019-12-19 2019-12-19 Verfahren und anlage zur herstellung von kohlenwasserstoffen

Country Status (3)

Country Link
US (1) US12365840B2 (de)
EP (1) EP3839011A1 (de)
WO (1) WO2021123160A1 (de)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4059916A1 (de) 2021-03-15 2022-09-21 Linde GmbH Verfahren und anlage zur erzeugung eines produktkohlenwasserstoffs

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA926622A (en) 1970-04-22 1973-05-22 Esso Research And Engineering Company Method and apparatus for minimizing coke in steam cracking
US6237341B1 (en) * 1999-03-09 2001-05-29 Kyushu Electric Power Company Boiler scale collecting device before steam turbine
US20050261532A1 (en) 2004-05-21 2005-11-24 Stell Richard C Process and apparatus for removing coke formed during steam cracking of hydrocarbon feedstocks containing resids
EP2096157A2 (de) * 2008-02-22 2009-09-02 Linde AG Verfahren und Vorrichtung zur Umschaltung von Absperrorganen an Spaltöfen
US20140024873A1 (en) * 2012-07-20 2014-01-23 Lummus Technology Inc. Coke catcher
EP2772524A1 (de) * 2013-02-28 2014-09-03 Linde Aktiengesellschaft Vorrichtung zur Umschaltung eines Spaltofens zwischen Produktionsmodus und Entkokungsmodus

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2728580A1 (fr) * 1994-12-26 1996-06-28 Inst Francais Du Petrole Procede et installation de vapocraquage comportant l'injection de poudres collectees en un point unique

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA926622A (en) 1970-04-22 1973-05-22 Esso Research And Engineering Company Method and apparatus for minimizing coke in steam cracking
US6237341B1 (en) * 1999-03-09 2001-05-29 Kyushu Electric Power Company Boiler scale collecting device before steam turbine
US20050261532A1 (en) 2004-05-21 2005-11-24 Stell Richard C Process and apparatus for removing coke formed during steam cracking of hydrocarbon feedstocks containing resids
EP2096157A2 (de) * 2008-02-22 2009-09-02 Linde AG Verfahren und Vorrichtung zur Umschaltung von Absperrorganen an Spaltöfen
US20140024873A1 (en) * 2012-07-20 2014-01-23 Lummus Technology Inc. Coke catcher
EP2772524A1 (de) * 2013-02-28 2014-09-03 Linde Aktiengesellschaft Vorrichtung zur Umschaltung eines Spaltofens zwischen Produktionsmodus und Entkokungsmodus

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry", 2007, article "Ethylene"

Also Published As

Publication number Publication date
US12365840B2 (en) 2025-07-22
WO2021123160A1 (de) 2021-06-24
US20230046854A1 (en) 2023-02-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102009006095A1 (de) Verfahren und Anlage zur Herstellung von Metalloxid aus Metallsalzen
DE102009006094A1 (de) Verfahren und Anlage zur Herstellung von Metalloxid aus Metallsalzen
DD237182A5 (de) Verfahren zur weiterverarbeitung von schwelgas aus der abfallpyrolyse
EP2591841A1 (de) Anlage zur Abscheidung von sauren Komponenten, Staub und Teer aus heißen Gasen von Vergasungsanlagen
DE202006020602U1 (de) Vorrichtung zum Austrag von Schlacke aus Vergasungsreaktoren
DE2019210A1 (de) Vorrichtung zur Abtrennung von Katalysatorteilchen
EP0278287B1 (de) Verfahren und Einrichtung zur Behandlung von körnigen Feststoffen in einer Wirbelschicht
DE102007009759A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Aufteilung eines Feststoffstromes
EP3839011A1 (de) Verfahren und anlage zur herstellung von kohlenwasserstoffen
DE69515700T2 (de) Dampfkrackverfahren mit injektion von an einem punkt gesammelten pulvern und vorrichtung dazu
DE4007543C2 (de)
EP2785820B1 (de) Vorrichtung zur hydrothermalen karbonisierung von biomasse
DE102016012913A1 (de) Schutzvorrichtung für ein gekühltes Rohr
WO2009092569A2 (de) Verfahren und anlage zur entfernung insbesondere bei der synthesegas-gewinnung anfallenden schlacken aus einem schlackebad-behälter
DE69411505T2 (de) An dem Steigrohr einer Katalytischen Wirbelschichtspaltung gekoppelter Zyclon
DE3119511A1 (de) Drittstufen-gas-teilchen-trennsystem und verfahren zum betreiben desselben
DE69418603T2 (de) Apparat zur Entfernung von Staub
DE102013015536A1 (de) Verfahren und Anlage zur zumindest teilweisen Vergasung von festem, organischen Einsatzmaterial
EP0632122A2 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Abscheiden von Schlacketröpfchen aus einem heissen Rohgas aus der Verbrennung oder Vergasung fester oder flüssiger Brennstoffe
DE102011114171A1 (de) Verfahren zur Herstellung von Synthesegas durch Vergasung einer Biomasse in einer Wirbelschicht
WO2010086092A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur abtrennung von festen partikeln aus einer wasserphase
DE102005037469B4 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Abscheidung von anorganischen Feststoffen aus einer wässrigen Lösung
DE102019102528A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Behandeln von Altöl
DE106498C (de)
DE10104391C1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Abscheidung von Feststoffpartikeln aus Koksofenrohgas

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION HAS BEEN PUBLISHED

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20211224