NL8005758A - Werkwijze voor de bereiding van alkenen uit koolwater- stoffen. - Google Patents
Werkwijze voor de bereiding van alkenen uit koolwater- stoffen. Download PDFInfo
- Publication number
- NL8005758A NL8005758A NL8005758A NL8005758A NL8005758A NL 8005758 A NL8005758 A NL 8005758A NL 8005758 A NL8005758 A NL 8005758A NL 8005758 A NL8005758 A NL 8005758A NL 8005758 A NL8005758 A NL 8005758A
- Authority
- NL
- Netherlands
- Prior art keywords
- hydrogen
- hydrocarbon
- temperature
- reaction
- oxygen
- Prior art date
Links
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 title claims description 75
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 title claims description 75
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 67
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 claims description 61
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 54
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 46
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 46
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 45
- 150000001336 alkenes Chemical class 0.000 claims description 36
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 31
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 26
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 26
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 26
- 239000003921 oil Substances 0.000 claims description 22
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 19
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 13
- 238000010791 quenching Methods 0.000 claims description 12
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 claims description 12
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 11
- 239000012809 cooling fluid Substances 0.000 claims description 9
- 238000000889 atomisation Methods 0.000 claims description 8
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 claims description 8
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 6
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 claims description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 6
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 claims description 6
- 239000000571 coke Substances 0.000 claims description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 3
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 3
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 3
- 230000009471 action Effects 0.000 claims description 2
- 230000003116 impacting effect Effects 0.000 claims 2
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 claims 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 claims 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 11
- ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N Propane Chemical compound CCC ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- JRZJOMJEPLMPRA-UHFFFAOYSA-N olefin Natural products CCCCCCCC=C JRZJOMJEPLMPRA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N Ethane Chemical compound CC OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N Pentane Chemical compound CCCCC OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 7
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N Benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000001294 propane Substances 0.000 description 5
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 5
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 5
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 description 4
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 4
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 3
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 description 3
- KAKZBPTYRLMSJV-UHFFFAOYSA-N Butadiene Chemical compound C=CC=C KAKZBPTYRLMSJV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N Styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1 PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N alpha-acetylene Natural products C#C HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 239000000567 combustion gas Substances 0.000 description 2
- 239000004035 construction material Substances 0.000 description 2
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 2
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- 125000002534 ethynyl group Chemical group [H]C#C* 0.000 description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 2
- 239000013529 heat transfer fluid Substances 0.000 description 2
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- -1 naphtha Chemical compound 0.000 description 2
- 125000004805 propylene group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([*:1])C([H])([H])[*:2] 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 238000007086 side reaction Methods 0.000 description 2
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 2
- 239000011269 tar Substances 0.000 description 2
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 2
- 125000001931 aliphatic group Chemical group 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010426 asphalt Substances 0.000 description 1
- 239000001273 butane Substances 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 238000004587 chromatography analysis Methods 0.000 description 1
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 230000037213 diet Effects 0.000 description 1
- 235000005911 diet Nutrition 0.000 description 1
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 1
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 1
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 239000003350 kerosene Substances 0.000 description 1
- 238000009688 liquid atomisation Methods 0.000 description 1
- 239000012263 liquid product Substances 0.000 description 1
- 239000003595 mist Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N n-butane Chemical compound CCCC IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000035764 nutrition Effects 0.000 description 1
- 235000016709 nutrition Nutrition 0.000 description 1
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 239000003348 petrochemical agent Substances 0.000 description 1
- 238000011027 product recovery Methods 0.000 description 1
- QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N propylene Natural products CC=C QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 1
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 238000005549 size reduction Methods 0.000 description 1
- 239000010454 slate Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 238000004230 steam cracking Methods 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004227 thermal cracking Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 229930195735 unsaturated hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 238000010792 warming Methods 0.000 description 1
- 239000008096 xylene Substances 0.000 description 1
- 150000003738 xylenes Chemical class 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J19/26—Nozzle-type reactors, i.e. the distribution of the initial reactants within the reactor is effected by their introduction or injection through nozzles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J12/00—Chemical processes in general for reacting gaseous media with gaseous media; Apparatus specially adapted therefor
- B01J12/005—Chemical processes in general for reacting gaseous media with gaseous media; Apparatus specially adapted therefor carried out at high temperatures, e.g. by pyrolysis
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
- B01J2219/00051—Controlling the temperature
- B01J2219/00074—Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids
- B01J2219/00119—Heat exchange inside a feeding nozzle or nozzle reactor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
- B01J2219/00051—Controlling the temperature
- B01J2219/00121—Controlling the temperature by direct heating or cooling
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
- B01J2219/00051—Controlling the temperature
- B01J2219/00159—Controlling the temperature controlling multiple zones along the direction of flow, e.g. pre-heating and after-cooling
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
- B01J2219/00164—Controlling or regulating processes controlling the flow
-
- 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
Description
* ' t- ,* *
Reg.nr.114908/W/JC
Werkwijze voor de bereiding van alkenen uit koolwaterstoffen.
De uitvinding heeft algemeen betrekking op de thermische omzetting van koolwaterstoffen in aanwezigheid van waterstof ter vorming van alkenen. In het bijzonder heeft de uitvinding betrekking op het thermisch kraken met snelle verhitting, 5 mengen en korte verblijftijd van zware petroleum-residuên in aanwezigheid van waterstof ter vorming van alkenen met hoge opbrengst.
Het is bekend, dat koolwaterstoffen omgezet kunnen worden in alkenen door thermische pyrolyse, wat algemeen wordt aangeduid als stoomkraken. In de meeste van de bekende werk-10 wijzen wordt de stoom gebruikt als het warmte-overdrachtsfluldum voor omzetten van gasvormige koolwaterstofvoedingen in alkenen.
In het Amerikaans octrooischrift 2.767.233 wordt een werkwijze beschreven voor de thermische omzetting van koolwaterstoffen. Het octrooischrift leert, ruim gezegd, de reactie van een koolwaterstof 15 met een hete gas stroom, die de verbrandingsprodukten bevat van een brandstof en een gasvormige oxydant. In het bijzonder leert het octrooischrift het inbrengen van een koolwaterstofreagens in hete verbrandingsgassen in een langgerekte kamer, waarbij in tenminste een deel daarvan het reagens en de gassen stromen met een hoge 20 snelheid van tenminste 1000 voet per seconde, waarna de reactie-gassen snel worden gekoeld en de reactieprodukten daaruit worden gewonnen. De specifiek vermelde koolwaterstofreagentia zijn pentaan, kerosine, propaan en ethaan voor de bereiding van acetyleen. Het octrooischrift beschrijft ook de bereiding van ethyleen en synthese-25 gas uit pentaan respectievelijk methaan. In alle voorbeelden wordt echter vermeld, dat de voeding ofwel een gas ofwel een lichte, gemakkelijk te verdampen koolwaterstof is. Het octrooischrift bevat derhalve geen lering of suggestie van een methode voor de bereiding van alkenen uit zware koolwaterstofvoedingen.
ft fl f) R 7 R fl 2
Het Amerikaans octrooischrift 2,912.475 heeft betrekking op de bereiding van laag moleculaire onverzadigde koolwaterstoffen (alkenen). Het octrooischrift beschrijft een werkwijze, waarin een stroom van hete verbrandingsgassen wordt gemengd met een 5 secundaire gasstroom met lagere temperatuur, die stoom en waterstof bevat en die vrij is van moleculaire zuurstof. Daarna wordt de gecombineerde stroom door een vernauwde opening gevoerd in een reactiezöne, waarin de gasstroom in contact wordt gebracht met een koolwaterstof voor pyrolyseren van de koolwaterstof en vormen van 10 het gewenste alkeenprodukt. Het octrooischrift suggereert algemeen, dat zware koolwaterstoffen toegepast kunnen worden als de voeding, de voorbeelden zijn echter alle beperkt tot de lichtere koolwaterstoffen van de stand van de techniek. Dit octrooischrift schiet tekort, doordat het niet een werkwijze beschrijft voor de bereiding 15 van alkenen met hoge opbrengst uit zware petroleumvoedingen.
Meer recent, wordt in het Amerikaans octrooischrift 3.842.138 een werkwijze beschreven voor het kraken van koolwaterstoffen onder een waterstofdruk voor de bereiding van alkenen. Volgens de lering van dit octrooischrift wordt de werkwijze uitge-20 voerd in een verhitte reactor onder een hoger dan atmosferische druk in aanwezigheid van waterstof bij temperaturen, die hoger zijn dan ongeveer 625° C en een verblijftijd in de reactiesectie van minder dan ongeveer 0,5 seconde. Dit octrooischrift beschrijft de toepassing van een verscheidenheid van lichte koolwaterstofvoedingen, 25 die geschikt zijn voor toepassing in het beschreven proces. Het octrooischrift leert echter duidelijk, dat aromaten niet in de voeding in een belangrijke hoeveelheid gewenst zijn en vermeldt, dat daar "their nuclei have great thermal stability and are relatively refractory to the action of hydrogen under the operating conditions, 30 their presence in~the feed is only tolerated". Dit octrooischrift vermeldt dus de problemen, die inherent zijn aan het thermisch kraken van zware petroleumvoedingen, maar faalt in het verschaffen van een aanwijzing of suggestie voor overwinnen van deze moeilijkheden.
Derhalve blijkt, dat de stand van de techniek 35 omzettingsmethoden leert, die in het algemeen de toepassing eisen van 80 05 75 8
* A
3 lichte koolwaterstofvoedingen voor de bereiding van alkenen. Met het oog echter op het verminderen van de beschikbaarheid vein dergelijke voedingen en de stijgende kostprijs daarvan zou het gunstig zijn, wanneer er een werkwijze zou zijn voor de bereiding van alke-5 nen uit zwaardere koolwaterstofvoedingen, zoals petroleum-residuën en dergelijke. Dit geldt in het bijzonder daar, met de stijgende toepassing van zware petroleum crudes, komt een steeds stijgende hoeveelheid van dergelijke residuen beschikbaar met een betrekkelijk lage kostprijs en de toepassingen op dit ogenblik van dergelijke 10 residuen zijn zeer beperkt.
Volgens de uitvinding wordt een werkwijze verschaft voor de bereiding van alkenen met hoge opbrengst uit koolwaterstofvoedingen. Het is een bijzonder voordeel van de uitvinding, dat de werkwijze niet beperkt is door de toepassing van de bekende 15 lichte koolwaterstofvoedingen, zoals ethaan, nafta, methaan, propaan en lichte gasoliën. De uitvinding kan effectief zware aromaten benutten alsook alifatische voedingen, inclusief zware koolwaterstofvoedingen als die met gietpunten van ongeveer -5 tot 150° C of hoger. De werkwijze volgens de uitvinding kan derhalve worden toe-20 gepast, niet alleen op de bekende voedingen, maar ook op koolwaterstofvoedingen, die tot nu toe als van weinig waarde werden beschouwd, zoals asfalt, syncrude-vloeistoffen en teren, leiolie en andere koolwaterstof vloeistoffen of smeltbare vaste stoffen van geringe waarde.
25 Volgens de uitvinding werd gevonden, dat niet alleen de reactietijd maar ook de verhittingssnelheden kritisch zijn voor de vorming van alkenen met hoge opbrengst. In het bijzonder werd gevonden, dat de koolwaterstof verhit moet worden met een snelheid van tenminste 200.000° c per seconde en vervolgens gekoeld 30 met eenzelfde hoge snelheid voor verkrijgen van een vergrote alkeen-opbrengst. Volgens de onderhavige werkwijze worden eerste en tweede reactiezönes verschaft, onmiddellijk grenzend aan en in stromings-verbinding met elkaar. Een stroom van gasvormig zuurstof wordt gevoerd in een centraal deel van de eerste reactiezöne en een ge-35 lijktijdige stroom van waterstof wordt ingevoerd bij de omtrek van 8005758 4 de stroom gasvormig zuurstof. De waterstof en de zuurstof laat men met elkaar reageren. De waterstof en de zuurstof worden ingebracht in hoeveelheden voor verschaffen van een gasstroom van reactiepro-dukten met een gemiddelde temperatuur in het traject van 1000-5 2000° C, die een overwegende hoeveelheid waterstof en een onderge schikte hoeveelheid waterdamp bevat. Dit temperatuurtrajeet is voldoende voor verkrijgen van de noodzakelijke hoge verhittingssnelheid. Overmaat waterstofgas verschaft een superieur warmte-overdrachts-fluldum voor de daaropvolgende snelle pyrolyse.
10 Een gekozen koolwaterstofvoeding wordt verhit tot een temperatuur boven zijn smeltpunt, maar beneden de temperatuur waarbij een merkbare cokes of teervorming optreedt en wordt gebracht in de tweede reactiezöne. Gelijktijdig wordt de gasstroom uit de eerste reactiezöne eveneens gevoerd in de tweede reactiezöne 15 op een zodanige wijze, dat de twee stromen onder een ingesloten halfhoek <x van 25-45° op elkaar botsen. Het is een essentieel kenmerk van de uitvinding, dat de gasstroom wordt ingebracht met een snelheid, die tenminste vier maal groter is dan de snelheid van de koolwaterstof en de koolwaterstof wordt geïnjecteerd door een ope-20 ning ter vorming van een nevel van druppels met een gemiddelde diameter kleiner dan 100 micron, waardoor de koolwaterstof en het verhitte gas snel mengen en de koolwaterstof wordt verhit met een snelheid groter dan 200,000° C per seconde. Bovenstrooms zelf-botsen van de koolwaterstofstroom is benut voor verbeteren van de vloeistof-25 verstuiving. Door zo te werken wordt in een tijd, die kleiner is dan 2 milliseconde, een stromend reactiemengsel verschaft met een temperatuur in het traject van 800-1800° C. Het stromend reactiemengsel wordt gedurende een tijd van 1-10 milliseconden op die temperatuur gehouden. Daarna wordt het reactiemengsel snel afgeschrikt voor 30 verhinderen van ontleden en/of verzadigen van de gevormde alkenen en van ongewenste nevenreacties. Bij voorkeur heeft het afschrikken plaats door het mengsel te voeren door een convergerend-divergerend mondstuk voor aërodynamisch kc&en van het mengsel. Het verdient aanbeveling een koelvloeistof eveneens te injecteren in een beneden-35 strooms gedeelte van het mondstuk voor vergemakkelijken van het 80 05 75 8 φ * 5 snelle afschrikken. Het is verder een essentieel kenmerk van de uitvinding, dat het mengsel wordt gekoeld tot een temperatuur beneden ongeveer 600° C en bij voorkeur beneden 400° C in een tijd, die minder is dan 2 milliseconden. Volgend op het afschrikken worden de 5 gewenste alkeenprodukten gewonnen door standaard gasscheidingsme-thoden.
De enige figuur is een zijaanzicht in doorsnede van een inrichting voor toepassen in de onderhavige uitvinding.
De uitvinding verschaft een werkwijze voor het 10 verkrijgen van grotere opbrengsten aan alkenen uit koolwaterstof-voedingen. De werkwijze volgens de uitvinding kan gemakkelijk worden toegepast voor lichte koolwaterstoffen, inclusief de tot nu toe gebruikte, zoals nafta, lichte gasolie, propaan, pentaan, ethaan en dergelijke. Het is een bijzonder voordeel van de uitvinding, dat de 15 zwaardere koolwaterstofvoedingen, die tot nu toe als van minimale waarde werden beschouwd voor de bereiding van alkenen, ook gebruikt kunnen worden. De term "zware koolwaterstof voedingen" als hier gebruikt omvat die koolwaterstoffen met een normaal gietpunt in het traject van ongeveer -5 tot 150° C en die in het algemeen worden 20 verkregen door raffineerbewerkingen. Het "gietpunt" kan gemakkelijk bepaald worden volgens de methoden, vastgesteld door de American Society for Testing Materials. Wanneer zwaardere koolwaterstofvoe-dingen worden gebruikt, worden ze eerst voorverhit op een temperatuur, waarbij ze vrij stromen, maar die beneden de temperatuur ligt, 25 waarbij gom- en cokes-vorming een probleem vormen in het vloeistof-voedingssysteem. Zowel vanuit het oogpunt van vloeistoftransport als van thermody mische overwegingen, verdient het aanbeveling de olie, voor het injecteren, op een zo hoog mogelijke temperatuur voor te verhitten. Deze temperatuur zal typisch liggen in het traject van 30 200-350° C, afhankelijk van de te verwerken zware koolwaterstof.
In de figuur wordt in doorsnede een inrichting weergegeven, die geschikt is voor uitvoeren van de werkwijze volgens de uitvinding. Ruim gezegd, bevat de inrichting een reactorsamen-stel, algemeen aangeduid door 10. Grenzend aan het boveneinde van 35 het reactorsamenstel 10 is een injectorsamenstel 12 aangebracht, 80 05 75 8 6 dat in deze bijzonder geprefereerde uitvoeringsvorm een cilindrisch buitenwandorgaan 14, een binnenwandorgaan 16 en een plaatorgaan 18 bevat, die samenwerken ter vorming van een spruitstuk voor opnemen van waterstof uit een inlaat 20. Het injectorsamenstel 12 omvat 5 verder een plaatorgaan 24, dat tezamen met het binnenwandorgaan 16 een eerste reactiezöne 22 begrenst. In deze geprefereerde uitvoeringsvorm is er een reeks van vier van dergelijke eerste reac-tiezönes 22. Elk van de reactiezönes is ook voorzien van een geleiderorgaan 26 voor het invoeren van zuurstof in een centraal 10 gedeelte daarvan. Elk van de reactiezönes 22 zijn zo bemeten dat een lengte (1) tot diameter (d) verhouding wordt verkregen in het traject van ongeveer 2:1 tot 3:1. Het injectorsamenstel 12 omvat ook een koolwaterstofvoedingsleiding 28 voor het invoeren van koolwaterstof in de reactor. In de weergegeven geprefereerde uit-15 voeringsvorm eindigt de koolwaterstofvoedingsleiding 28 in een plaat 30, die voorzien is van een aantal openingen, gearrangeerd voor op elkaar botsen onder een hoek β, die ligt in het traject van ongeveer 25-45°; in het bijzonder wordt de voorkeur gegeven aan een hoek van 30°.
20 Het reactorsamenstel 10 omvat ook een huis 32, dat bij één einde eindigt in het injectorsamenstel 12 en aan het andere einde in een afschriksamenstel 34. Voor het gemak van vervaardigen bevat het afschriksamenstel 34 een bovenplaatorgaan 36, een mondstukvormend orgaan 38 en een ringorgaan 40. Het mondstuk-25 vormend orgaan 38 is gevormd voor verschaffen vein een isentropisch deLaval mondstuk dat, onder normale werkomstandigheden een sonische snelheid bij de hals daarvan, dat wil zeggen van 85-100 % van de sonische snelheid bij de hals, De specifieke vorm en configuratie van een dergelijk mondstuk is bekend. Het verdient aanbeveling, dat 30 het mondstukvormend orgaan 38 voorzien is van een koelfluldum mondstuk 41 voor het invoeren van een koelfluldum door een aantal openingen 42, die aangebracht zijn bij de omtrek van de hals van het deLaval mondstuk. Het koelfluldum wordt aan het mondstuk 41 toegevoerd door een leidingorgaan 43 en koelfluidumdoorgangen 44, aange-35 bracht in de organen 36, 38 en 40. Voor bepaalde toepassingen kam 80 05 75 8 é- » 7 het de voorkeur verdienen alleen met een koelfluldum af te schrikken.
De toepassing van een mondstuk echter heeft het voordeel van minimaliseren of elimineren van verdunnen van de reactieprodukten.
In de weergegeven bijzondere uitvoeringsvorm is 5 het reactorsamenstel 10 zodanige aangebracht in een drukvat 46, dat de druk binnen en buiten het reactorsamenstel op hetzelfde niveau kan worden gehandhaafd. Tijdens de werking wordt het reactorsamenstel 10 derhalve onderworpen aan een zeer geringe spanning als gevolg van het drukverschil en bijgevolg kan ze werken bij hogere 10 temperaturen en drukken dan anders mogelijk is bij toepassen van gebruikelijke constructiematerialen. In deze uitvoeringsvorm omvat het reactorsamenstel 10 verder een plaatsorgaan 48, dat op zijn plaats wordt gehouden door een houderorgaan 50 om te verzekeren, dat het reactorsamenstel 10 binnen het drukvat 46 in een gewenste 15 oriëntatie blijft. In deze uitvoeringsvorm is een boveneinde van het reactorsamenstel 10 (niet weergegeven) de enige vaste bevestiging. Het reactorsamenstel 10 kan dus vrij lineair in het drukvat 46 bewegen als gevolg van thermische expansie of contractie.
In werking, wordt zuurstof ingebracht door lei-20 ding 26 in de eerste reactiezöne 22. Gelijktijdig wordt waterstof door de leiding 20 in de eerste reactiezöne 22 gebracht bij de omtrek van de gasvormige zuurstofstroom. De waterstof wordt voorverhit op een temperatuur van ongeveer 250-1200° C en bij voorkeur 500-800° C, waardoor de waterstof en zuurstof spontaan reageren 25 onder vorming van een gasstroom met hoge temperatuur, die een overwegende hoeveelheid waterstof en een ondergeschikte hoeveelheid waterdamp als gevolg van de reactie bevat. In enkele toepassingen kan het voordelig zijn de waterstof in te brengen bij lagere temperatuur en de reactie te initiëren met een katalysator.
30 Het verdient aanbeveling de zuurstof en waterstof in de eerste reactiezöne 22 te brengen in hoeveelheden voor verschaffen van een gewichtsverhouding van waterstof en zuurstof in een traject van ongeveer 0,8:1 tot 1,6:1 en bij voorkeur in het traject van ongeveer 1:1 tot 1,4:1, Dergelijke verhoudingen ver-35 schaffen een gasstroom met de gewenste temperatuur, namelijk een 8005758 8 temperatuur van ongeveer 1000-2000° C. Een geprefereerde temperatuur ligt in het traject van ongeveer 1400-1800° C.
De totale hoeveelheid in de eerste reactiezöne ingebrachte waterstof en zuurstof hangt natuurlijk af van de snel-5 heid, waarmee de koolwaterstof wordt ingebracht en de gewenste reactietemperatuur. De reactietemperatuur wordt in het algemeen gekozen in het traject vein ongeveer 800-1800° C en bijzonder goede opbrengsten aan alkenen worden verkregen bij temperaturen in een o o
traject van ongeveer 1200-1400 C. De laagste temperatuur van 800 C
10 is de grens van aanvaardbare pyrolysesnelheden en 1800° C wordt beschouwd als een maximale praktische temperatuur als gevolg van structurele en economische beperkingen. In het bijzonder kunnen hogere temperaturen betere opbrengsten geven, maar zouden ook de toepassing eisen van speciale constructiematerialen, zoals kera- 15 mieken, speciale legeringen en dergelijke, om tegen dergelijke temperaturen bestand te zijn.
De zuurstof wordt in de eerste reactiezöne 22 gebracht met een snelheid in het traject van ongeveer 5-40 m/sec. en bij voorkeur in het traject van ongeveer 10-25 m/sec.. De water-20 stof, die gelijktijdig en aan de omtrek van de zuurstofstroom wordt ingebracht, moet een aanzienlijk hogere snelheid hebben. Typisch zal de waterstof worden ingebracht met een snelheid vein ongeveer 75-400 m/sec.. Bijzonder goede resultaten worden verkregen, wanneer de waterstofsnelheid is in het traject van ongeveer 25 100-250 m/sec.. De diameter van de eerste reactiezöne of doorsnede stroomoppervlak moet zodanig zijn, dat een uitvoer gassnelheid (aannemende volledige verbranding van de zuurstof) van ongeveer 150-250 m/sec. wordt verkregen. Hoewel beschikbare gegevens van raketmotor testprogramma's zouden uitwijzen, dat verstuiven van de 30 koolwaterstof begunstigd zou worden door een hogere gassnelheid, werd gevonden, dat hogere snelheden de verbrandingsvlam benedenstrooms in de tweede reactiezöne bewegen. Dit resulteert in vrije zuurstof in de tweede reactiezöne, die preferentieel reageert met de koolwaterstof wat, op zijn beurt, resulteert in ongewenste 35 nevenreacties en in een vermindering van de opbrengst van alkeen- 80 05 75 8 • -¾ 9
De stroom van gasvormige produkten met hoge temperatuur uit de eerste reactiezöne 22 wordt gevoerd in de tweede reactiezöne 33, waar ze botst op één of meer stromen van de verhitte koolwaterstofvoeding. De stroom van verhit waterstof en de hete 5 koolwaterstofstroom botsen onder een ingesloten hoek DC van 25-45°, waarbij een hoek van ongeveer 30° bijzonder de voorkeur verdient.
Verder moeten de afstanden van de openingen in een tweede reactiezöne 33 zodanig zijn, dat de stromen botsen bij een punt p1# wat in het algemeen een afstand is van ongeveer 5-12 maal de diameter 10 d van het invoerpunt van de stromen in de reactiezöne 33. Gewoonlijk zal deze afstand van 1-6 cm zijn en bij voorkeur minder dan 4 cm.
Het is een bijzonder significant kenmerk van de uitvinding, dat de verhouding van de snelheden van de gasstromen tot die van de verhitte koolwaterstof groter is dan ongeveer 4. Om 15 aan de hiervoor besproken parameters te voldoen, namelijk een snelheid van de hete gasstroom in het traject van 100-250 m/sec., moet de hete koolwaterstof worden geïnjecteerd met een snelheid van ongeveer 10-25 m/sec.. Deze geometrische en gassnelheid specificaties verzekeren een hoge kwaliteit menging en de vereiste ultra 20 snelle verhitting van de koolwaterstofvoeding. In de beschreven, bijzonder geprefereerde uitvoeringsvorm wordt de verhitte koolwaterstof ingebracht door het plaatorgaan 13 door een aantal openingen, geplaatst voor op elkaar botsen bij een punt p^, dat bovenstrooms is van p^. Het zelf-botsen van de koolwaterstofstroom bleek de 25 vloeistofverstuiving te verbeteren. Bovendien hebben de afzonder lijke openingen zodanige afmetingen, dat een fijne verstuiving van de verhitte koolwaterstof wordt verschaft.
De lengte L en het doorsnede-oppervlak (de diameter D voor een cilindrische reactor) van de tweede reactiezöne 33 30 moeten zodanig zijn, dat het mengsel van hete koolwaterstof en gas een verblijftijd in de tweede reactiezöne 33 heeft in het traject van 1-10 milliseconden, en bij voorkeur van 1-7 milliseconden, stromend met een gemiddelde snelheid in het traject van ongeveer 40-80 m/sec.. De verhouding tussen de hoeveelheid gas en de hoe-35 veelheid hete koolwaterstof wordt bij voorkeur ingesteld voor 80 05 75 8 10 verschaffen van een reactietemperatuur in het traject van ongeveer 1000-1400° C. Dit kan gemakkelijk tot stand worden gebracht door instellen van de stroomsnelheid, verhouding koolwaterstof tot waterstof en zuurstof of variëren van de voorverhitting, al naar gewenst 5 wordt. Ook nu werd gevonden, dat dit geprefereerde reactietempera-tuurstraject het meest praktische is binnen de beperkingen van de reactiesnelheden en structurele en economische overwegingen.
Het snelheidsverschil tussen de koolwaterstof en de hete gasstroom en de verstuiving van de koolwaterstofdruppels 10 verschaft een hoge verhittingssnelheid, die volgens de uitvinding wordt vereist. De snelheid van het hete gas, die veel hoger is dan de snelheid van de meegevoerde vloeistofdruppels, verschaft een hoge afschuiving, die op zijn beurt resulteert in zowel een hoge warmte-overdrachtscoëfficiënt tussen druppels en het gas en een 15 nog verdere verkleining van de druppelgrootte. Dit geeft een combinatie van een hoge filmcoëfficiënt en een groot oppervlak voor de kleine druppels, wat resulteert in een buitengewoon snelle verdamping en opwarming van de koolwaterstof tot de gewenste reactietemperatuur. Volgens de uitvinding zijn verhittingssnelheden in het 20 traject van 200.000 tot zelfs 800.000° C per seconde of meer bereikbaar. Onmiddellijk benedenstrooms van de tweede reactiezöne 33 wordt een convergerend-divergerend isentropisch deLaval mondstuk aangebracht. In de convergerende sectie worden de gassen versneld tot de sonische snelheid met als gevolg een koeleffect van 150-200° C 25 voor stoppen of tot een minimum terugbrengen van de secundaire ontledingsreacties, die anders zouden optreden. Benedenstrooms van of grenzend aan de hals van het mondstuk wordt desgewenst een orgaan verschaft voor injecteren van een verstuiving van een koel-fluidum, zoals waterstof, water of een koolwaterstof.
30 De injectors voor de koelvloeistof omvatten bij voorkeur een reeks van radiaal naar binnen gerichte mondstukken of openingen. De verkleining van het doorsnede-oppervlak bij de mondstukhals vereenvoudigt het plaatsen van de injector voor volledig en uniform bedekken van de gasstroom, terwijl de hoge gassnel-35 heden het verstuiven en verdampen van het koelfluïdum versnellen, 80 05 75 8 ♦ -* 11 voor afschrikken van het gas tot een temperatuur beneden 600 C, bij voorkeur tot beneden 400° C. De gecombineerde aërodynamische en verstuivingsafschrikking verlaagt de temperatuur gemakkelijk in de gewenste mate in 1-2 milliseconden, waardoor de reactie stopt en 5 hoge opbrengsten van de gewenste alkeenprodukten worden verkregen. Bijzonder goede opbrengsten aan alkenen worden verkregen, wanneer de gecombineerde tijd voor opwarmen, reactie en afschrikken kleiner is dan ongeveer 5 milliseconden.
De afvoer uit de afschrikzöne kan worden afgeschei-10 den en gezuiverd volgens elk van de methoden voor het winnen van afzonderlijke produkten, zoals door destilleren, absorberen, scheiden door middel van de zwaartekracht en dergelijke, die typisch zijn voor alkeenwerkwijzen. Zware vloeistof, lichte verzadigde gassen (bijvoorbeeld ethaan) en waterstof worden bij voorkeur allen 15 teruggevoerd naar de reactor voor verbeteren van de totale procesopbrengsten. Terugwinbare alkenen en petrochemicaliën omvatten acetyleen, etheen, propeen, butenen, butadieen, aromaten zoals benzeen, tolueen, xylenen, styreen en andere koolwaterstoffen, zoals propaan en butaan. Gevormd methaan kan met de waterstof worden teruggevoerd 20 en gereformeerd voor verschaffen van de noodzakelijke aanvulwater-stof. Opgemerkt wordt, dat de in de uitvinding toegepaste waterstof niet zuiver hoeft te zijn. Naast de teruggevoerde koolwaterstoffen kan het in enkele gevallen gewenst zijn stoom van hoge temperatuur of een verhit inert gas aan de eerste reactiezöne toe te voegen voor 25 verminderen van de waterstofbehoeften.
Voorbeeld
Een aantal proeven werd uitgevoerd voor het demonstreren van de bruikbaarheid van de onderhavige methode. De resulta-30 ten van deze proeven zijn vermeld in onderstaande tabel. Het toegepaste apparaat was hetzelfde als weergegeven in de tekening. De totale tijden (opwarming, reactie en afkoeling) varieerden van ongeveer 3,0-4,3 milliseconden. Vijf typen oliën werden gebruikt, variërend vein een zwaar Iraans vacuumresidu tot een zware gasolie. De 35 oliën werden verhit tot een vrij-vloeiende conditie (150-270° C) en 80 05 75 8 12 liet men reageren met waterstof, dat was verhit op 1000-1400° C met een elektrische verhitter en door verbranden met beperkte hoeveelheden zuurstof. Het reactiemengsel werd gehouden op een reactietemperatuur, variërend van 900-1300° C en drukken, variërend 5 van 22-31 kg/cm^ gedurende een tijd van minder dan 5 milliseconden. Druk lijkt de opbrengst aan alkenen, verkregen volgens de uitvinding, niet te beïnvloeden, tenminste in het traject van ongeveer 7-70 kg/cm . Voor het gemak van het behandelen van de verschillende stromen wordt er in het algemeen de voorkeur aan gegeven de reactie- 2 10 zónedruk te houden in het traject van ongeveer 21-35 kg/cm .
De reactieprodukten, die de reactor verlaten, werden afgeschrikt tot een temperatuur beneden 400° C en gevoerd naar een bezinktank en cycloon separator voor scheiden van gassen en gecondenseerde fasen. De gasfase werd vervolgens door een warmte-15 wisselaar gevoerd, die ze koelde tot ongeveer omgevingstemperatuur, een aantal drukaflaatkleppen, een geactiveerd koolstofabsorptiebed en naar een verbrandingsschoorsteen. Tussen de warmtewisselaar en de drukaflaatkleppen, werd een deel van de produktstroom afgeleid in een aantal hoge druk monsterflessen, Chromatografische analyse 20 van de gassen in deze flessen verschafte een identificatie van de gasvormige produkten. Een aftakking na de proef werd ook van de vloeibare produkten, de cokes en de niet gereageerde oliën getrokken. Materiaalbalansen van de olie, waterstofreagentia encb gasvormige en gecondenseerde faseprodukten maken het mogelijk de omzet-25 ting van de gereageerde olie in nuttige lichtere koolwaterstoffen te berekenen. In de tabel omvat verblijftijd de opwarm- en afschrik-tijden.
30 80 05 75 8 13
TABEL
Residu olie omzettingen bij ver
Voeding Proef Monster Temp. Druk Verblijf- (° C) (kg/ tijd (ms) cm^)
Bunker C 57 1 1111 445 0,28 S.G. - 0,971 2 1106 449 0,29
Zwavel 1,37 gew.% 3 1104 450 0,29
Gietpunt - 11° C 4 1093 453 0,30 H/C* = 1,6
Vacuum residu 59 1 1084 397 0,27
Vacuum residu 60 1 1051 403 0,27 S.G. - 0,996 2 992 414 0,29
Zwavel 3,49 gew.% 3 1020 394 0,27
Gietpunt - 56° C H/C* =1,42
Vacuum residu 61 1 1185 314 0,21 S.G. - 0,996 2 1188 340 0,22
Zwavel 3,49 gew.% 3 1171 354 0,26
Gietpunt - 56° C 4 1166 356 0,23 H/C* =1,42
Zware gasolie 62 1 1154 345 0,22 S.G. - 0,842 2 1133 352 0,22
Zwavel 0,23 gew.% 3 1044 345 0,23
Gietpunt - 1° C 4 1037 348 0,23 H/C* =1,86
Atmosferisch residu 63 1 1094 326 0,22 S.G. - 0,946 2 1062 332 0,22
Zwavel 2,12 gew.% 3 1175 386 0,25
Gietpunt - 18° C 4 1194 384 0,29 H/C3* =1,62 x 80 0 5 75 8 14 blijftijden kleiner dan 5 milliseconden.
Gewichtsfractie olie, omgezet in C2H4 C6H6 C7H8 C2H6 C3H6 CH4 C° 0,155 0,066 0,009 0,083 0,013[gj 0,298 0,005 0,149 0,057 0,011 0,095 0,018:^ 0,270 0,005 0,159 0,059 0,012 0,120 0,020 0,277 °'005 0,159 0,055 0,012 0,122 0,0201 0,274 0,003 0,060 0,0087 0,0029 0,035 0,023 0,056 0,0006 0,156 0,023 0,005 0,070 0,049(6) 0,126 0,002 0,035 0,006 0,001 0,011 0,011 0,037 0,001 0,017 0,003 0,000 0,004 0,003 0,034 0,000 0,167 0,047 0,005 0,054 0,004 0,285 0,016 0,152 0,047 0,005 0,063 0,0086 0,240 0,007 0,128 0,021 0,006 0,039 0,048 0,113 0,008 0,107 0,018 0,003 0,036 0,030 0,105 0,008 0,257 0,074 0,012 0,117 0,006 0,375 0,012 0,221 0,067 0,011 0,115 0,000 0,322 0,013 0,180 0,049 0,015 0,189 0,010 0,235 0,013 0,203 0,055 0,019 0,213 0,050 0,249 0,013 0,177 0,038 0,008 0,113 0,013 0,202 0,0055 0,158 0,028 0,010 0,101 0,040 0,150 0,010 0,145 0,064 0,005 0,050 0,000 0,354 0,004 0,147 0,061 0,003 0,040 0,000 0,340 0,004 t f 80 05 75 8
V
15
Uit bovenstaande tabel zullen enkele belangrijke punten worden genoemd. Bijvoorbeeld de omzetting in alkenen (etheen en propeen) van 15-25 % van de olievoeding werd verkregen in een enkele passage door de reactor. Ook werden veelbelovende omzettin-5 gen (tot 8 % in lichte aromaten (benzeen en tolueen)) verkregen. Naast de alkeen en lichte aromaatopbrengsten werden gelijktijdig tot 35-50 % omzetting verkregen van olie in lichte alifaten (methaan en ethaan). Het blijkt, dat totale olie-omzettingen van 55-80 % in nuttige gasvormige produkten werden verkregen, waaruit de doelmatig-10 heid van de uitvinding blijkt voor commerciële toepassing. Ook werden proeven uitgevoerd onder nagenoeg dezelfde omstandigheden, maar met totale (opwarm-, verblijf- en koel-)tijden, variërend van 10,9 milliseconden tot 19,2 milliseconden. Bij deze langere tijden werd echter gevonden, dat minder dan 10 % van de voeding werd omge-15 zet in de gewenste alkeenprodukten. Dit voorbeeld demonstreert derhalve het belang van snel verhitten, korte verblijftijden en snel koelen voor het verkrijgen van significante opbrengsten aan alkenen uit zware koolwaterstoffen.
Verder moet worden opgemerkt, dat in het voor-20 gaande voorbeeld er geen terugvoeren was van de gemakkelijker kraakbare produkten, zoals ethaan, propaan, lichte gasoliën en dergelijke. Volgens de stand van de techniek, waarin de lichtere koolwaterstofvoedingen worden gebruikt en de niet gekraakte of gedeeltelijk gekraakte afvoer wordt teruggevoerd, zijn veel hogere 25 opbrengsten te verkrijgen. In commercieel werkende fabrieken van dit ogenblik bijvoorbeeld, waarin zuiver ethaan als voeding wordt gebruikt, zijn opbrengsten van 75 % bereikbaar. Voor die fabrieken, welke nafta gebruiken, worden opbrengsten van ongeveer 42 % verkregen en voor de nieuwe fabrieken, die lichte gasolie gebruiken, wor-30 den opbrengsten van ongeveer 28 % verkregen. Onder verwijzing naar de tabel, en in het bijzonder naar monster 1 van proef 62, waarin zware gasolie wordt gebruikt, werd een omzetting van de gasolie in etheen van 26 % in een enkele passage verkregen. Wanneer de andere lichte, gemakkelijk kraakbare fracties werden teruggevoerd, zou een 35 uiteindelijke omzetting van zelfs 30-50 % van de zware gasolie in 80 0 5 75 8 16 etheen worden verwacht.
Hoewel de uitvinding beschreven is aan de hand van specifieke voorbeelden en wat op het ogenblik wordt beschouwd als de beste praktische uitvoeringsvorm, zal duidelijk zijn, dat 5 verschillende veranderingen en modificaties mogelijk zijn, die niet afwijken van het principe van de uitvinding. De uitvinding is beschreven met betrekking tot bepaalde, op het ogenblik geprefereerde specifieke werkparameters en in afwezigheid van een katalysator. Door de uitvinding wordt echter omvat het toevoegen van een kraak-10 katalysator, indien dit wordt gewenst. De voorgaande beschrijving en voorbeelden dienen uitsluitend ter toelichting en mogen niet worden opgevat als een beperking vein de uitvinding.
15 80 05 75 8
Claims (8)
1. Werkwijze voor de "bereiding van alkenen met hoge opbrengst uit een koolwaterstofvoeding, gekenmerkt door (a) verschaffen van een koolwaterstof met een temperatuur boven zijn smeltpunt, maar beneden de temperatuur, 5 waarbij cokes- of teervorming optreedt; (b) verschaffen van een eerste en tweede reactiezone direkt grenzend aan en in stroomverbinding met elkaar; (c) invoeren van een stroom zuurstofgas in een centraal gedeelte van de eerste reactiezone; 10 (d) invoeren van een stroom waterstof (of water stof bevattend gas) bij de omtrek van de zuurstofgasstroom in de eerste reactiezone, laten reageren van de waterstof en zuurstof met elkaar, waarbij de waterstof en zuurstof worden ingevoerd in hoeveelheden voor verschaffen van een gasstroom van reaktieprodukten 15 met een gemiddelde temperatuur in het traject van 1000-2000°C, die een overwegende hoeveelheid waterstof en een ondergeschikte hoeveelheid waterdampt bevat; (e) gelijktijdig invoeren van de gasstroom uit de eerste reactiezone en een fijnverdeelde verstuiving van de koolwa- 20 terstof in de tweede reactiezone, welke verstuiving druppels bevat met een gemiddelde diameter kleiner dan ongeveer 100 micron, waar bij de verstuiving in de tweede reactie wordt ingevoerd voor botsen op de gasstroom onder een ingesloten halfhoek van 25-^5°» welke gasstroom wordt ingevoerd met een snelheid, die tenminste vier maal 25 groter is dan die van de koolwaterstof en de koolwaterstof en het 6 gas worden ingevoerd in hoeveelhden voor verschaffen van een ver-hittingssnelheid boven 200.000° C/sec. om in een tijd kleiner dan ongeveer 2 milliseconden een stromend reactiemengsel te krijgen met een temperatuur in het traject van 800-1800° C; 30 (f) handhaven van het stromend reactiemengsel op die temperatuur gedurende een tijd van ongeveer 1-10 milliseconden ter vorming van alkenen; (g) afschrikken van het reactiemengsel tot een temperatuur kleiner dan ongeveer 600° C in een tijd kleiner dan 35 8005756 ongeveer 2 milliseconden voor snel stoppen van de reactie; en (h) winnen van de gevormde alkenen.
2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk» dat de koolwaterstof een grootste hoeveelheid aromatische 5 bestanddelen bevat en gekozen is uit de groep, die bestaat uit petroleumresiduën, asfalten en zware gasoliën.
3. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de waterstof en zuurstof, die worden ingevoerd in de eerste reactiezöne in trap (d), worden ingevoerd in een hoeveelheid 10 voor verschaffen van een waterstof/zuurstof gewichtsverhouding in het traject van 0,8-1,6.
4. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat trappen (e), (f) en (g) plaats hebben in een totaaltijd van minder dan ongeveer 5 milliseconden.
5. Werkwijze volgens conclusie 1, met het ken merk, dat in trap (g) het reactiemengsel wordt gevoerd door een convergerend-divergerend mondstuk.
6. Werkwijze volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat ook een koelend fluïdum wordt geïnjecteerd in het mond- 20 stuk tussen de convergerend-divergerende sectie.
7. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de snelheid van de gasstroom, die in de tweede reactiezöne wordt geïnjecteerd, is in het traject van ongeveer 150-250 m/sec..
8. Werkwijze voor de bereiding van alkenen met hoge opbrengst uit zware koolwaterstofvoedingen, gekenmerkt door (a) verhitten van een zware koolwaterstof met een normaal gietpunt in het traject van ongeveer -5 tot 150° C tot een temperatuur boven zijn smeltpunt, maar beneden de temperatuur 30 waarbij cokes- of teervorming optreedt; (b) verschaffen van eerste en tweede reactiezöne s direkt grenzend aan en in stroomverbinding- met elkaar; (c) invoeren van een stroom gasvormig zuurstof in een centraal gedeelte van de eerste reactiezöne met een snelheid 35 van ongeveer 5-50 ra/sec.; 8005758 (d) invoeren van een gelijktijdige stroom waterstof (of waterstof bevattend gas) in de eerste reactiezöne bij de omtrek van de gasvormige zuurstofstroom, welke waterstof wordt ingevoerd met een snelheid van ongeveer 75-400 m/sec. en met een 5 temperatuur in het traject van ongeveer 500-800° C, waardoor de waterstof en zuurstof snel zullen mengen en spontaan met elkaar reageren, terwijl de waterstof en zuurstof worden ingevoerd in een gewichtsverhouding van waterstof en zuurstof in het traject van ongeveer 0,8-1,6, ter vorming van een gasstroom van reactieprodukten 10 met een gemiddelde temperatuur in het traject van 1000-2000° C, welke een overwegende hoeveelheid waterstof en een ondergeschikte hoeveelheid waterdamp bevat; (e) gelijktijdig invoeren van een stroom verhitte koolwaterstof en het gas, gevormd in trap (d), in de tweede reac- 15 tiezöne, waarbij de verhitte koolwaterstof wordt ingevoerd als een fijn gedispergeerde verstuiving van druppels met een gemiddelde diameter kleiner dein 100 micron en een snelheid in het traject van 10-25 m/sec., de gasstroom wordt ingevoerd met een snelheid van ongeveer 150-250 m/sec., de koolwaterstof en gasstroom worden inge-20 voerd voor pp elkaar botsen onder een ingesloten halfhoek van 25-45° binnen een afstand van ongeveer 1-4 cm van het injectiepunt in de tweede reactiezöne voor verschaffen van een verhittingssnelheid groter dan 200.000° C/sec. en vormen in een tijd, kleiner dan ongeveer 2 milliseconden, van een vloeiend reactiemengsel met een tem-25 peratuur in het traject van 800-1400° C; (f) handhaven van het stromend reactiemengsel op die temperatuur gedurende een tijd van ongeveer 1-7 milliseconden voor vormen van alkenen; (g) afschrikken van het reactiemengsel voor snel 30 stoppen van de reactie door het mengsel te voeren door een conver- gerend-divergerend mondstuk en gelijktijdig invoeren van verstoven koelfluidum in het mondstuk voor verlagen van de temperatuur van het reactiemengsel tot een temperatuur kleiner dan ongeveer 600° C in ongeveer 2 milliseconden; en 35 (h) winnen van de gevormde alkenen. 8005758
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/093,423 US4256565A (en) | 1979-11-13 | 1979-11-13 | Method of producing olefins from hydrocarbons |
| US9342379 | 1979-11-13 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NL8005758A true NL8005758A (nl) | 1981-06-01 |
Family
ID=22238856
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NL8005758A NL8005758A (nl) | 1979-11-13 | 1980-10-20 | Werkwijze voor de bereiding van alkenen uit koolwater- stoffen. |
Country Status (14)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4256565A (nl) |
| JP (1) | JPS5937315B2 (nl) |
| AU (1) | AU533979B2 (nl) |
| BE (1) | BE886116A (nl) |
| BR (1) | BR8007340A (nl) |
| CA (1) | CA1137522A (nl) |
| DE (1) | DE3042878A1 (nl) |
| FR (1) | FR2469446B1 (nl) |
| GB (1) | GB2063292B (nl) |
| IE (1) | IE50171B1 (nl) |
| IT (1) | IT1146059B (nl) |
| MX (1) | MX155701A (nl) |
| NL (1) | NL8005758A (nl) |
| ZA (1) | ZA806547B (nl) |
Families Citing this family (30)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4520217A (en) * | 1981-12-10 | 1985-05-28 | Kinetics Technology International Corp. | Pyrolysis of natural gas liquids to aromatic hydrocarbons using a hot recycled gas |
| JPS5935029U (ja) * | 1982-08-31 | 1984-03-05 | ソニー株式会社 | 布地 |
| FR2546174B1 (fr) * | 1983-05-20 | 1986-09-19 | Rhone Poulenc Chim Base | Procede de vapocraquage d'hydrocarbures |
| JPS6011585A (ja) * | 1983-06-30 | 1985-01-21 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 炭化水素から石油化学製品を製造するための熱分解法 |
| JPS6011584A (ja) * | 1983-06-30 | 1985-01-21 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 炭化水素から石油化学製品を選択的に製造するための熱分解法 |
| ZA844353B (en) * | 1983-08-23 | 1985-02-27 | Hri Inc | Vaporizing heavy hydrocarbon feedstocks without coking |
| CA1266059A (en) * | 1983-10-31 | 1990-02-20 | David Milks | Control acr product yields by adjustment of severity variables |
| US4536603A (en) * | 1983-12-22 | 1985-08-20 | Rockwell International Corporation | Production of acetylene from coal by contact with a combustion gas |
| US4724272A (en) * | 1984-04-17 | 1988-02-09 | Rockwell International Corporation | Method of controlling pyrolysis temperature |
| GB8508103D0 (en) * | 1985-03-28 | 1985-05-01 | British Petroleum Co Plc | Cracking hydrocarbons |
| JPH0678059B2 (ja) * | 1985-11-20 | 1994-10-05 | トキコ株式会社 | アンチスキツド制御装置 |
| US4929789A (en) * | 1988-01-15 | 1990-05-29 | The Standard Oil Company | Process for pyrolyzing or thermal cracking a gaseous or vaporized hydrocarbon feedstock using a novel gas-solids contacting device and an oxidation catalyst |
| RU1790597C (ru) * | 1989-09-04 | 1993-01-23 | Институт проблем горения | Способ получени низших олефинов |
| US5938975A (en) | 1996-12-23 | 1999-08-17 | Ennis; Bernard | Method and apparatus for total energy fuel conversion systems |
| ID29093A (id) * | 1998-10-16 | 2001-07-26 | Lanisco Holdings Ltd | Konversi mendalam yang menggabungkan demetalisasi dan konversi minyak mentah, residu atau minyak berat menjadi cairan ringan dengan senyawa-senyawa oksigenat murni atau tak murni |
| RU2188846C1 (ru) * | 2001-08-13 | 2002-09-10 | Плаченов Борис Тихонович | Способ переработки углеводородного сырья |
| US7208647B2 (en) * | 2003-09-23 | 2007-04-24 | Synfuels International, Inc. | Process for the conversion of natural gas to reactive gaseous products comprising ethylene |
| US7183451B2 (en) * | 2003-09-23 | 2007-02-27 | Synfuels International, Inc. | Process for the conversion of natural gas to hydrocarbon liquids |
| US8013197B2 (en) * | 2005-02-18 | 2011-09-06 | Synfuels International, Inc. | Absorption and conversion of acetylenic compounds |
| CA2677857A1 (en) * | 2007-04-24 | 2008-11-06 | Linde North America, Inc. | Flash processing of asphaltic residual oil |
| US8278231B2 (en) * | 2008-11-24 | 2012-10-02 | Exxonmobil Chemical Patents Inc. | Heat stable formed ceramic, apparatus and method of using the same |
| US8748686B2 (en) * | 2008-11-25 | 2014-06-10 | Exxonmobil Chemical Patents Inc. | Conversion of co-fed methane and low hydrogen content hydrocarbon feedstocks to acetylene |
| US8399372B2 (en) * | 2009-05-18 | 2013-03-19 | Exxonmobil Chemical Patents Inc. | Stabilized ceramic composition, apparatus and methods of using the same |
| US8450552B2 (en) * | 2009-05-18 | 2013-05-28 | Exxonmobil Chemical Patents Inc. | Pyrolysis reactor materials and methods |
| US8512663B2 (en) | 2009-05-18 | 2013-08-20 | Exxonmobile Chemical Patents Inc. | Pyrolysis reactor materials and methods |
| US8932534B2 (en) | 2009-11-20 | 2015-01-13 | Exxonmobil Chemical Patents Inc. | Porous pyrolysis reactor materials and methods |
| CN101920187B (zh) * | 2010-09-17 | 2012-10-24 | 王仲华 | 一种裂解反应制备低碳烯烃的设备及方法 |
| WO2014210297A1 (en) | 2013-06-28 | 2014-12-31 | Uop Llc | High temperature quench system and process |
| RU2545378C1 (ru) * | 2013-11-12 | 2015-03-27 | ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ "Научно-производственная компания Кедр-89" | Устройство для осуществления термодеструктивных процессов переработки тяжелых нефтяных остатков |
| CN113195092B (zh) | 2018-10-23 | 2022-04-29 | 沙伯环球技术有限公司 | 用于烃转化的方法和反应器 |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2767233A (en) * | 1952-01-07 | 1956-10-16 | Chemical Construction Corp | Thermal transformation of hydrocarbons |
| US2813138A (en) * | 1953-07-27 | 1957-11-12 | Phillips Petroleum Co | Production of unsaturated hydrocarbons and reactor therefor |
| BE547407A (nl) * | 1955-04-28 | |||
| NL104369C (nl) * | 1955-05-13 | 1900-01-01 | ||
| GB889258A (en) * | 1958-06-27 | 1962-02-14 | Montedison Spa | Process for cracking of hydrocarbons |
| FR1317903A (nl) * | 1960-02-03 | 1963-05-10 | ||
| FR1388183A (fr) * | 1963-02-11 | 1965-02-05 | Belge Produits Chimiques Sa | Procédé de décomposition thermique d'hydrocarbures |
| GB1090278A (en) * | 1964-08-24 | 1967-11-08 | Kureha Chemical Ind Co Ltd | A thermal cracking method of hydrocarbons |
| US3855339A (en) * | 1968-01-25 | 1974-12-17 | T Hosoi | Process for the thermal cracking of hydrocarbons |
| BE793036A (fr) * | 1971-12-21 | 1973-04-16 | Pierrefitte Auby Sa | Procede de craquage sous pression d'hydrogene pour la production d'olefines |
| CA1047543A (en) * | 1975-02-06 | 1979-01-30 | Janos M. Beer | Process for cracking crude oil |
| US4136015A (en) * | 1977-06-07 | 1979-01-23 | Union Carbide Corporation | Process for the thermal cracking of hydrocarbons |
-
1979
- 1979-11-13 US US06/093,423 patent/US4256565A/en not_active Expired - Lifetime
-
1980
- 1980-10-20 NL NL8005758A patent/NL8005758A/nl not_active Application Discontinuation
- 1980-10-24 ZA ZA00806547A patent/ZA806547B/xx unknown
- 1980-10-24 CA CA000363242A patent/CA1137522A/en not_active Expired
- 1980-10-30 IT IT50044/80A patent/IT1146059B/it active
- 1980-10-30 IE IE2254/80A patent/IE50171B1/en unknown
- 1980-11-07 MX MX184655A patent/MX155701A/es unknown
- 1980-11-11 GB GB8036198A patent/GB2063292B/en not_active Expired
- 1980-11-11 BR BR8007340A patent/BR8007340A/pt unknown
- 1980-11-12 JP JP55159365A patent/JPS5937315B2/ja not_active Expired
- 1980-11-12 BE BE0/202766A patent/BE886116A/fr not_active IP Right Cessation
- 1980-11-12 FR FR8024026A patent/FR2469446B1/fr not_active Expired
- 1980-11-13 AU AU64340/80A patent/AU533979B2/en not_active Ceased
- 1980-11-13 DE DE19803042878 patent/DE3042878A1/de not_active Withdrawn
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5937315B2 (ja) | 1984-09-08 |
| JPS5682887A (en) | 1981-07-06 |
| DE3042878A1 (de) | 1981-09-03 |
| AU533979B2 (en) | 1983-12-22 |
| IE50171B1 (en) | 1986-02-19 |
| CA1137522A (en) | 1982-12-14 |
| MX155701A (es) | 1988-04-14 |
| GB2063292A (en) | 1981-06-03 |
| IE802254L (en) | 1981-05-13 |
| BR8007340A (pt) | 1981-05-26 |
| ZA806547B (en) | 1981-11-25 |
| FR2469446B1 (fr) | 1986-01-03 |
| GB2063292B (en) | 1983-12-14 |
| AU6434080A (en) | 1981-05-21 |
| FR2469446A1 (fr) | 1981-05-22 |
| US4256565A (en) | 1981-03-17 |
| BE886116A (fr) | 1981-03-02 |
| IT1146059B (it) | 1986-11-12 |
| IT8050044A0 (it) | 1980-10-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| NL8005758A (nl) | Werkwijze voor de bereiding van alkenen uit koolwater- stoffen. | |
| US4300998A (en) | Pre-heat vaporization system | |
| US4264432A (en) | Pre-heat vaporization system | |
| US6743961B2 (en) | Olefin production utilizing whole crude oil | |
| US2377847A (en) | Process for converting hydrocarbons | |
| US4115467A (en) | Hydrocarbon conversion process | |
| AU579426B2 (en) | Integrated heavy oil pyrolysis | |
| US6979757B2 (en) | Olefin production utilizing whole crude oil and mild controlled cavitation assisted cracking | |
| US4732740A (en) | Integrated heavy oil pyrolysis process | |
| US2436160A (en) | Cracking of hydrocarbon oils with | |
| KR920018195A (ko) | 폴리머 크랙킹 | |
| US4097363A (en) | Thermal cracking of light gas oil at high severity to ethylene | |
| US2904502A (en) | Method of cracking hydrocarbons | |
| US4828681A (en) | Process of thermally cracking hydrocarbons using particulate solids as heat carrier | |
| US4349432A (en) | Pyrolysis of hydrocarbons | |
| US2735804A (en) | Stack | |
| US20010016673A1 (en) | Method of producing olefins and feedstocks for use in olefin production from crude oil having low pentane insolubles and high hydrogen content | |
| CA1113511A (en) | Diacritic cracking of hydrocarbon feeds for selective production of ethylene and synthesis gas | |
| US4268375A (en) | Sequential thermal cracking process | |
| US3170863A (en) | Hydrocarbon conversion process | |
| US4240898A (en) | Process for producing high quality pitch | |
| US3329735A (en) | Manufacture of ethylene- and propylene-rich gases | |
| US3154385A (en) | Apparatus for pyrolysis of hydrocarbons | |
| KR20040002876A (ko) | 경량 원료를 열분해하는 방법 | |
| CA1248487A (en) | Vaporizing heavy hydrocarbon feedstocks without coking |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A85 | Still pending on 85-01-01 | ||
| BV | The patent application has lapsed |