NL8401064A

NL8401064A - Werkwijze voor de dehydrogenering van een koolwaterstof, een apparaat voor het uitvoeren van chemische reacties en een methode voor het daarin uitvoeren van die reacties.

Info

Publication number: NL8401064A
Application number: NL8401064A
Authority: NL
Original assignee: Dow Chemical Nederland
Priority date: 1984-04-04
Filing date: 1984-04-04
Publication date: 1985-11-01
Also published as: EP0157463A2; CA1255877A; JPH0634734U; JPS60241925A; EP0157463A3; EP0157463B1

Description

4 ^ ^ ^ τ r _ η -1— VO 6168

Werkwijze voor de dehydrogenering van een koolwaterstof, een apparaat voor het uitvoeren van chemische reacties en een methode voor het daarin uitvoeren van die reacties. *

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze· voor de dehydrogenering van een koolwater stof, op een apparaat, dat geschikt is voor het uitvoeren, van. chemische reacties, met inbegrip van dehydro— generingsreacties, en op* een methode voor het in dat apparaat uitvoeren 5 van chemische reacties.-

Bij de continue katalytische dehydrogenering van een koolwaterstof, zoals bij de dehydrogenering van ethylbenzeen tot styreen, wordt ethylbenzeen, nadat het voorverhit is tot een temperatuur, die lager is dan die, welke vereist is om. het ethylbenzeen thermisch te kraken, ge-10 mengd met oververhitte stoom en wordt het resulterende- mengsel, onmiddel—

Xijfc radiaal of axiaal door een bed',, dat een dehydrogeneringskatalysator bevat,, gevoerd. De produktiviteit van de reactie· voor de dehydrogenering van ethylbenzeen tot styreen wordt gemeten door de combinatie van omzetting en selectiviteit. De omzetting wordt gedefinieerd als het per-r 15 centage ethylbenzeen, dat gereageerd, heeft, terwijl. de selectiviteit wordt gedefinieerd als het percentage van de totale hoeveelheid in reactie getreden ethylbenzeen, dat styreen vormt.

Om de reactiecondities, bijvoorbeeld de reactietemperatuur en/of de concentratie van de reactiecomponentCea) ia het rëactiemengsel van 20 de dehydrogeneringsreactia te beheersen, zijn tot dusverre verscheidene reactiesystemen en reactiawerkwijzen.toegepast. Eén type reaetorsysteem voor het uitvoeren van de katalytische dehydrogeneringsreactia omvat een massief vast katalysatorbed, waarin de reactiewarmte in de eerste plaats geleverd wordt door de met de ethylbenzeenvoeding gemengde oververhitte - 25· stoom. Als gevolg van de endotherme aard van de dehydrogeneringsreactie-wordt het reactiemehgsel afgekoeld naar mate het reactiemengsel door de reactor heen- stroomt en de· dehydrogenering voortschrijdt. Dit resultaat in een gelijktijdige verlaging van de reactiesnelheid, waarbij de snelheid, waarmee het ethylbenzeen in styreen wordt omgezet, wordt verminderd. Ongelukkigerwijze wordt dit probleem niet op een geschikte 30· wijze- opgelost door alleen maar de temperatuur van het. uitgangsmengsel.

* : ethylbenzeen/staom te verhogen, daar door de hogere temperaturen de - ongewenste nevenreacties, die daarbij de selectiviteit van de: dehydro— '84flmfi4 _:___; —2— « v 5 * generingsreactie verminderen, doen toenemen.

Om de omzetting van de dehydrogeneringsreactie te verhogen zonder de selectiviteit in belangrijke mate te verminderen, werd eerder voorgesteld verscheidene katalytische reactoren in serie- toe te passen, 5 waarbij de afvoerstroom. van één reactor, voordat deze in de volgende reactor binnenkomt, wordt voorverhit, (zie bijvoorbeeld de Amerikaanse octrooischriften. 2.660..510, er 3:.755.482) . Bij deze volgens de stand van | r de techniek· uitgevoerde werkwijzen r waarbij de koolwaterstof, alvorens ; . zij met het. katalysatorbed' in contact wordt· gebracht, tot een bepaalde 10 maximale temperatuur wordt verhit en daarna geen extra warmte wordt toe— gevoerd (behalve via zogenaamde "tussendoorse" verhitting), kan een gewenst evenwicht tussen omzetting er selectiviteit niet worden bereikt.

Alsi alternatief is voorgesteid de dehydrogenering uit te voeren, in een van· een mantel en huizenhandels voorziene: reactor, waarin het ; ; IS. ethyibenzeer-reactiemengsel door dèv buizen- stroomt en het reactiemengsel; . verhit wordt door hete verbrandingsgassen, die aan de· zijde van de mantel stromen. Ongelukkigerwijze treden dwars· door de buizenbundels in de warmtewisselaar warmtestromingsverschillen. op, die resulteren in -verschillende reactiesnelheden (dat wil zeggen met betrekking tot om*-20 zetting van selectiviteit) in iedere buis, waardoor belet wordt, dat • optimale produktiviteit wordt verkregen. Bovendien kan schaalvergroting vair de van een mantel en. buizenbundels voorziene reactoren voor een uitvoering op technische schaal niet gemakkelijk. worden bereikt.

N&g een andere dehydrogeneringsreactor is beschreven in het 25 Amerikaanse octrooischrift 3.787.188, waarin een stroom van een reactie-component (bijvoorbeeld ethylbenzeen) en een stroom van een fluïdum, dat de warmte onderhoudt (bijvoorbeeld oververhitte stoom) , bij aan— : wezigheid van de dehydrogeneringskatalysator rechtstreeks worden gemengd door éën van: de- stromen axiaal door het katalysatorbed en de 30'i andere: stroom· radiaal in en vervolgens axiaal door het bed. te doen.

. stromen* Bijr de ter toelichting gegeven uitvoeringsvorm: Iaat men. het fluïdum, dat de warmte onderhoudt, voordat het met de katalysator in aanraking komt, voor verhittingsdoeleinden omhoog stromen door een groot aantal buizen, dia door· het katalysatorbed heen lopen. Het warmte— 35 onderhoudende fluïdum wordt vervolgens vanuit de buizen in. het katalysatorbed gevoerd door een groot aantal, zich in het bovengedeelte van de i .840 1 0 6 4 1 _ · . "* . . _________ . ...... ____________ ____; * * $ * -3- buizen bevindende openingen, waarbij het gemengd wordt met de reactiecomponent, die door het katalysatorbed heen omlaag stroomt. De omzetting van het ethylbenzeen wordt in de beschreven reactor wederom beperkt door de maximumtemperatuur van de stoomstroom.

5 Met het oog op de vermelde gebreken van de werkwijzen voor het uitvoeren van de dehydrogeneringsreacties volgens de stand van de techniek en het voor de dehydrogenering en andere reacties toegepaste apparaat, blijft het ten zeerste gewenst voor het uitvoeren van dergelijke reacties een zuinig en efficiënt apparaat en een werkwijze te verschaf-10 fen.

Bij een bepaalde uitvoeringsvorm is de onderhavige uitvinding bijgevolg een werkwijze voor de dehydrogenering van een koolwaterstof, gesubstitueerde koolwaterstof of mengsel daarvan, welke werkwijze de volgende stappen omvatz 15 het mengen van ten minste een gedeelte van een koolwaterstof, gesubstitueerde koolwaterstof of een mengsel daarvan, met ten minste een gedeelte van een uit een inert gas bestaand regelfluïdum, welk-fluïdum al of niet een reactiecomponent kan zijn? het door een katalysatorbed heenvoeren van het resulterende reactiemengsel, terwijl continu extra 20 hoeveelheden van het regelfluïdum en/of het als reactiecomponent fungerende fluïdum in het reactiemengsel worden gevoerd; waarbij het mengen van het fluïdum, dat als regelfluïdum en/of als reactiecomponent fungeert met het reactiemengsel wordt uitgevoerd met een zodanige snelheid, dat de reactietemperatuur, de concentratie van de reactiecomponent(en) 25 en/of de verblijftijd van het reactiemengsel. op een beheerste wijze continu worden gewijzigd naarmate dit mengsel door het katalysatorbed stroomt.

De dehydrogeneringswerkwij ze volgens de onderhavige uitvinding is in zoverre uniek, dat de optimale reactiecondities (bijvoorbeeld de 30 reactietemperatuur, de concentratie van de reactiecomponent(en) in het reactiemengsel en/of de verblijftijd) voor de dehydrogeneringsreactie gedurende de gehele reactie op effectieve wijze kunnen worden geregeld, waarbij uitzonderlijk hoge opbrengsten aan dehydrogeneringsprodukt worden verkregen. Meer in het bijzonder maakt dit vermogen om gedurende 35 de gehele reactie de meest gewenste dehydrogeneringscondities te handhaven, het mogelijk een maximale produktiviteit tot stand te brengen.

840(064 ψ * %

V

-4—

In de reactorsystemen volgens· de stand van de techniek: was een. dergelijke effectieve regeling (met een dienovereenkomstige verhoogde produk-tiviteit) niet mogelijk. Bij· de produktie van styreen uit ethylbenzeen, bijvoorbeeld, kan onder toepassing van de werkwijze volgens de uitvin-5 ding een omzetting, tot 80 gew.% en meer worden verkregen met een selectiviteit voor styreenmonomeer, welke gelijktijdig meer dan 85 en in ; sommige gevallen meer· dan, 90, mol. %. bedraagt. Ter; vergelijking diene,.

' ! dat een conventionele? werkwijze? voor de? dehydrogeneringr van., ethylbenzeen.

! i resulteert in een omzetting van- 50 %. met een selectiviteit van 90 %. ; 'i0 Bovendien, kan door middel van de werkwijze volgens* de- onderhavige uitvinding een evenwicht van omzetting en selectiviteit binnen een ; breed, gebiedt worden verkregen, waardoor een buitengewone- flexibiliteit wordt verschaft. Meer in het bijzonder kan bijt een bepaald, stel werk— condities een selectiviteit van. 90 % bij een omzetting van 70 % worden* ' 1$ ' verkregen,. terwijl, bij een ander stel reactiecondities* een selectiviteit van 95 % bij;, een omzetting van 50 % kan. worden verkregen.

In een ander opzicht, bestaat de onderhavige· uitvinding uit een reactoEsysteenr voor het continu· uitvoeren, van een chemische reactie, i met inbegrip van de- beschreven, dehydrogeneringsreactie en: andere reac— 20 ties,, waarin, een als reactiecomponent fungerend fluïdum, gemengd wordt met een regelfluldum·,,. dat al of niet een reactiecomponent kan zijn.

De reactor omvat een. mengmiddel om. aanvankelijk ten. minste een gedeelte van de reactiecomponent te mengen met ten minste een gedeelte van het regelfluldum. Hat systeem omvat voorts een reactiezone bestaande uit 25 een reactormantel of reactorhuis en ten minste één binnenpijp, die zich in en door ten minste een groot gedeelte van de reactormantel uits trekt., Het mengmiddel. staat via. het fluïdum in- verbinding met de reactiezone-, zodat men het als reactiecomponent fungerende fluïdum en het regelfluldum· continu door de- binnenpijpt en): of ander gebied, dat 30 ' gevormd; wordt door het buitenoppervlak van de binnenpijp (en) en de i • reactormantel of het, reactorhuis*, kan doen stromen-^ De binnenpijp (en): bevat (ten) openingen of injecteren voor het op een groot aantal plaatsen door de reactorpijp invoeren, hetzij van extra hoeveelheden van het regelfluldum en/of het als reactiecomponent fungerende· fluïdum in de 35' stroom van de reactiecomponent en) ,· hetzij,, als alternatief,, van het reactiemengsel in een stroom- van het fluïdum,· dat als regelfluldum “ 840 1 0 6 4

1_l__:_ · - - ·_;____J

•1 * * -s- en/of als reactiecomponent fungeert, zodat het reactiemengsel continu met het regelfluïdum en/of als reactiecomponent fungerende fluïdum wordt gemengd naarmate het reactiemengsel door de reactor heen stroomt.

De binnenpijp is zodanig ontworpen, dat het fluïdum, dat als· regel-5 fluïdum, en/of als reactiecomponent fungeert en de reactiestroom met een zodanige snelheid worden gemengd, dat reactie temperatuur, concen— traüie? en/of verblijftijd van de reactiecomponent(en) in de reactor . op- een. beheerster wijze continu; worden gewijzigd naarmate het reactie-' i mengsel door de reactor heen stroomt.' Eventueel kan om' de reactiecondi—..

10 ties, in het bijzonder de temperatuur, nader te regelen, de reactorzone zich uitstrekken door een uitstxalingsblokstructuur, die voorzien is . van een doorgang, waardoor verhittingsgas- of koelgas. om ten minste; • een gedeelte van- des reactormanteï heen kan. stromen, waardoor een uitwendig middel wordt verschaft voor het -regelen van- de reactietempera.— IS tuur.

m het beschreven reactorsysteem worden tijdens de gehele reactie optimale reactiecondities gehandhaafd,, waardoor een maximale produktiviteit wordt verschaft. Dit vermogen om reactiecondities- te regelen x® van bijzonder voordeel bij- het uitvoeren van evenwicht®— 20 reacties, daar,, wanneer het evenwicht eenmaaL is gehandhaafd, verdere produktiviteit slechts kan optreden door wijziging van de reactiecon— dities. Ofschoon dit bij de meeste conventionele reactoren moeilijk: blijkt te· zijn, kunnen bij de reactie volgens de onderhavige uitvinding de reactiecondities gemakkelijk worden gewijzigd. Een extra voor-25 deel van het reactorsysteem. is gelegen in het feit, dat het op geschikte wijze kan worden gebruikt voor verrichtingen, die bij een druk beneden de atmosferische worden uitgevoerd. Daar de beschreven reactor gemakkelijk ala* een betrekkelijk.· kleine, samengestelde eenheid kan worden gemonteerd*, bieden de reactoren volgens de onderhavige' uitvin— 3d; ding: bovendien: meerr veelzijdigheid bij uitvoering in een fabriek,, in.' hefc bijzonder: in tijden,, waarin de vraag gering is.

Bij een voorkeursuitvoeringsvorm is* het re actorsysteem volgens de onderhavige uitvinding een reactorsysteem, dat geschikt is voor katalytische dehydrogeneringswerkwij zen. Een dergelijk reactorsysteem 35 omvat een buisvormige mantel of buisvormig huis met ten minste één zich. daarin uitstrekkende, geperforeerde binnenhuis of binnenpijp. In :84 01 0 64 ......... _ -------·- - ·- ----- ____ > ψ !> _# .

Λ -6-.

tea minste een gedeelte van de ruimte/ die gevormd wordt door de pijp (en) voor het regelfluidum· en de·· buisvormige mantel, is een uit een dehydro-generingskatalysator bestaand katalysatorbed aangebracht. De pijp(en) voor het regelfluidum, die zich in het katalysatorbed uitstrekt (uit-5 strekken) is (zijn) zodanig geperforeerd, dat. het gedeelte van het regelfluidum, dat aanvankelijk niet met de te dehydrogenerea reactie-component gemengd is,- vervolgens- met de reactiecomponent kan worden . j 1 gemengd naarmate deze door het katalysatorbed heen stroomt. Bij het in ! . bedrijf' zijn wordt het regelfluidum. continu aan het reactiemengsel toe— 10 gevoegd en wordt het reactiemengsel verhit onder- zodanige condities, dat de concentratie van de reactiecomponent (en) in het reactiemengsel continu wordt, verminderd en de temperatuur van het reactiemengsel continu. wordt verhoogde _ Indien het noodzakelijk ie de gewenste temperaturen door de gehele reactor heen te. handhaven,. omvat de reactor '15 voorts een extra middel om- het reactiemengsel te verhitten naarmate dit : door het katalysatorbed heen stroomt.

Behalve voor dehydrogeneringsreacties, is- de reactor volgens- de onderhavige uitvinding: in. haar brede omvang: ook bijzonder geschikt voor het thermisch en katalytisch: kraken van een koolwaterstof r gesub— 20 stitueerde koolwaterstof of mengsel van koolwaterstoffen en/of gesubstitueerde koolwaterstoffen en. in een ander· opzicht betreft de onderhavige uitvinding een werkwijze voor het kraken van koolwaterstoffen . onder toepassing van het beschreven reactor systeem. Meer in het bijzonder wordt bij het thermisch kraken van een. koolwaterstof, de koolwater-25 stof met oververhitte stoom gemengd en laat men het resulterende mengsel stromen door de reaetorzone, die zich uitstrekt door een warmte-uitstralingsstructuur, waarin een verhittingsgas voor het. verhitten ; van het daardoorheen stromende reactiemengsel. aanwezig is. Extra hoe— ! veelheden: oververhitte* stoom: of koolwaterstof worden vanuit de· geper-3& ' foreerdèu pijpten)' continu in het. reactiemengsel gevoerd naarmate dit ! : mengsel door de* reactxepijpi stroomt. Ofschoon· het bepalen of de over—· verhitte stoom of de koolwaterstof aan· het stromende·· reactiemengsel moet. worden toegevoegd, afhankelijk is van het gewenste eindprodukt, wordt, om een optimale produktmenging te bewerkstelligen,, de te kraken 35 koolwaterstof in het algemeen eerst met slechts een. gedeelte van- de oververhitte stoom- gemengd,, waarna, extra oververhitte stoom aan het . j 84 01 0 64 . ; > i -?- reactiemengsel wordt toegevoegd.

Bij het katalytisch kraken van een koolwaterstof, wordt de kool- ' waterstof eerst met waterstof gemengd en laat men het mengsel door het in de reactor aanwezige katalysatorbed heen stromen. Extra waterstof of 5 koolwaterstof wordt vanuit de geperforeerde pijp (en) continu aan het reactiemengseL toegevoegd naarmate dit mengsel door de reactorpijp stroomt. De temperatuur van het reactiemengsel wordt door: deze- toevoe— ; gin? van waterstof en/óf koolwaterstof exrr indien vereist, door een middel voor uitwendige verhitting/koeling, geregeld.

10 Het begrijpen van de uitvinding en van da voordelen- daarvan wordt vergemakkelijkt door verwijzing naar de bijgaande tekeningen (die niet op schaal zijn) ,' waarinr

Efg,. f. een ten dele in doorsnede gegeven schematische voorstelling: isr waarmee een bepaalde uitvoeringsvorm van het reactorsysteem . IS : volgenss de uitvinding wordt afgebeeld?

Fig. Z een ten dele in doorsnede gegeven, schematische voorstelling is, waarmee een voorkeursreactor volgens de onderhavige· uitvinding wordt afgebeeld> die geschikt is. om katalytische reacties uit te· voeren? 20 Fig. 3 een ten. dele in dwarsdoorsnede gegeven schematische voor stelling is van een alternatief reactorsysteem voor het uitvoeren· van de katalytische dehydrogenering van een koolwaterstof of een koolwater— stofmengsel;

Figuren 4 en 5 ten dele in dwarsdoorsnede gegeven schematische 25 voorstellingen zijn van een voorkeursreactorsysteem voor het thermisch kraken van een koolwaterstof of van koolwaterstofmengsels.

Thans wordt meer in het bijzonder verwezen naar de figuren.

Hierbij omvat het reactosysteem,. dat in- fig. 1 is afgebeeld, een reactor £ met een buisvormige· mantel of buisvormig huis- 2- Een pijp 3 strekt . : 3(£ - giet, uit in. en door het grootste deel, van het buisvormige- huis; of de buisvormige mantel 2L Bij- de afgebeelder uitvoeringsvorm, bestaat de pijp ‘ 3 uit een inlaat 4, die leidt naar een geperforeerde conische of taps toelopende sectie 5 met een groot aantal openingen of doorgangen, en een verlengde sectie 6 met een dwarsdoorsnede, waarvan het oppervlak · 35 geringer is dan het oppervlak, van de dwarsdoorsnede van de inlaat 4.

Bij of 'in de buurt van de geperforeerde, taps toelopende sectie 5 •r *84 0 1 ö 6 4 '.·> ·.' ,=.

* v .··—·· " ' -__·_._ · -a- komt een pijp 7 de reactor binnen.. Ofschoon de pijpen 3 en 7 hetzij de reactiecomponent, hetzij het regelfluldum kunnen transporteren, wordt alleen voor toelichtingsdoeleinden, bij de beschrijving van de reactor volgens fig.. 1 en de werking daarvan aangenomen, dat pijp 3 het rege— 5 lingsfluldum en pijp 7 het als reactiecomponent fungerende fluïdum vervoert». De pijp 7 voor het als reactiecomponent fungerende fluidum.

.. komt de: reactor 1 binnen in. de buurt van een zich in de buisvormige-.

; “ reactormantei Z bevindende vernauwing» 1.4, bijvoorbeeld, een venturi.— I ' ; _: ‘; vormige vernauwing;, hetgeen de menging, van het regelfluidum, dat door : IQ' openingen of doorgangen 5 in de taps toelopende sectie 8· van de pijp 3· voor het regelfluidum stroomt, met het als reactiecomponent fungerende . fluïdum·*, dat voorbij; deze openingen stroomt, vergemakkelijkt» De verlengde sectie 8 vat de. buis X voor het regelfluldum: is ook geperforeerd, met een groot aantal openingen of doorgangen 9> die zorgdragen voor de IS· continue doorstroming van» het regelfluldum,.. dat bestemd is voor men— : ging met het als reactiecomponent fungerende fluïdum vanuit pijp X in reactorruimte 10', bijvoorbeeld een- ringvormige ruimte, die begrensd is door het binnenoppezvlak van de buisvormige mantel Z en het buitenoppervlak van pijp 3;» De uitlaat 11 zorgt voor de afvoer van het meng— 20„. sel van· het als reactiecomponent fungerende fluïdum en het regelfluldum uit de reactor 1«,-

Bij het functioneren van de* reactor,, die- in fig». 1 is afgebeeld,-stroomt, zoals door de pijlen·. 12 is aangegeven, het regelfluldum· (dat al of niet .. een reactiecomponent kan zijn), dat ten minste ten dele 25 de reactieconditie regelt, door pijp 1» Het als reactiecomponent fungerende fluïdum stroomt door pijp 7 in reactor 1, zoals aangegeven is door de pijlen 13» Daar het als reactiecomponent fungerende fluldum döor vernauwing 14, die zijn. snelheid verhoogt, en over de taps toe— ] lopende sectie van pijp· 2 heenstroomt, gaat een deel van. het regel— 30 ‘ fluïdum door openingen. X naar de reactorruimte 10. en. wordt dit deel» * ‘-1 met het als* reactLecompanent:. fungerende· fluïdum gemengd! De rest van het- regelQuIdum stroomt door de verlengde sectie· 6 van pijp 3 heen».

Het overblijvende deel van het regelfluldum laat men continu door een groot aantal openingen 9 stromen en wordt gemengd met het mengsel van 3S het als- reactiecomponent. fungerende· fluïdum en het regelfluldum, welk mengsel door reactieruimte- 10 heen stroomt» De hoeveelheden van het - regelfluldum, die door de openingen 9 passeren, worden geregeld door de 1 ; groottes van. de- openingen- en der drukr en des stroomsnelheid van het. regel— , 84.0 1 0 6 4 ' ~~ -9-

9 * X

gluldum.. De stroomsnelheid en/of druk. van het regelfluïdum door pijp 3 en de grootte en verdeling van de openingen 9 in het verlengde gedeelte ' van pijp 3 bepalen de snelheid van het uit openingen 9 komende regel-fluldum. Na de· reactie verlaat het mengsel van het als reactiecomponent S fungerende fluïdum, en het regelfluldum de reactor 1 door middel van. af— voer 11.

De waarmee: het regelfluldum uit de openingen 5 in de : taps? toelopender sectie S- en uit de openingeit $ inr de verlengde sectie S' ; , · . » ‘ van pijp 3· in de reactor komt om: pet het als reactiecoaponeiit fungerende 10 fluïdum, te worden gemengd, wordt zodanig ingesteld, dat de gewenste temperaturen en/of concentraties aan reactiecomponent door de gehele reactor heen- worden gehandhaafd»

Bij endothezme reacties bijvoorbeeld’ wordt, het regelfluldum· vaak toegepast ont de reactiecomponent te verhitten en de stroom van de-15 . reactiecomponent vereist vaak het invoeren van een grote hoeveelheid warmte aan het begin-, welke invoer daarna wordt gevolgd door toevoeging van die hoeveelheden warmte, die vereist zijn om optimale reactie temperaturen te handhaven» Bij reacties,, zoals de dehydrogenering van ethylbenzeen tot styreen, waarbij het voordelen biedt de reactietempe— 20 ratuur continu, te verhogen naarmate- de reactie voortschrijdt, ie het vaak voordelig de toevoer van warmte aan het reactiemengsel constant -ter houden op een weinig te verlagen naarmate het reactiemengsel door de reactor heen stroomt» In dit geval is het, wanneer de pijp 3 het regelfluldum vervoert, voordelig als de taps toelopende sectie 5 van 25 pijp 3 bestaat uit een betrekkelijk groot aantal openingen en/of doorgangen met een betrekkelijk grote afmeting (dat wil zeggen betrekkelijk groot oppervlak). Het aantal en/of de grootte van de openingen 9 aan de begin-zij.de (dat wil zeggen inlaatzijde) van de verlengde sectie 6= zal in de regel» ook betrekkelijk. groot zijn, waarbij- het aantal en/of de 3d : groottes van de? openingen geleidelijk minder wordt (worden) naarmate de pijp d zicEt verder door de reactor heen uitstrekt- Indien als alternatief pijp 3 het als reactiecomponent fungerende fluïdum transporteert, is de hoeveelheid als reactiecomponent fungerend fluïdum, dat uit de pijp 3 komt, aanvankelijk betrekkelijk klein, waarbij grotere hoeveel-35 heden van het als reactiecomponent fungerende fluïdum- in de- reactor- ruimte 10 worden gevoerd naarmate de? reactiecomponent door de verlengde-sectie 6- van. pijp-1 stroomt» * » - __ __..._ * 84 0 1 0 64.- i z • 1 ; -ίο-..-

Indien. dé- uitgevoerde reactie exotherm, is, wordt het regelfluldum in het algemeen als koelmiddel gebruikt. Daarom worden, wanneer* pijp 3 het regelfluldum transporteert, aanvankelijk geringe hoeveelheden van het regelfluldum met het als reactiecomponent fungerende fluïdum ge— 5 mengd totdat de gewenste reactie begint en, bij het in belangrijke mate optreden van die reactie, hoeveelheden van het regelfluldum, die vereist . zijn om de reactietemperatuur te* regelen, worden toegevoegd» I ' j . Ofschoon de ten toelichting? gegeven uitvoeringsvorm, een voorkeurs— [ ' uitvoeringsvorm, afbeeldt, waarin de reactiecomponent gemengd wordt met 10 · het regelfluldum·, dat uit. een enkele inwendige, geperforeerde pijp 3 komt, die zich., door het axiale centrum, van de reactor heen. uitstrekt., kan : de enkelvoudige pijp 31 worden vervangen door een groot aantal kleinere i ’ gijpen, die zich. in des reactor- t uitstrekken-

Fig- 2. stelt een alternatieve uitvoeringsvorm van de onderhavige-IS uitvinding; voor,, die bijzonder geschikt is voor het uitvoeren van kata.— ! lytische reacties» Γη de afgebeelde uitvoeringsvorm omvat de- reactor een buisvormige reactormantel of een. buisvormig, reactorhuis 15, die een pijp IS bevat met een groot aantal daarin verspreide openingen 17 » De • reactor omvat voorts pijpen IS en 19, die zich. in de buurt van het in— 20 laateinde van de reactor bevinden» Zoals hierna meer in. bijzonderheden bij wijze van. voorbeeld is aangegeven, is de aard van de flulda, die ; door de pijpen 16> IS en 19 worden, getransporteerd;, afhankelijk van de ' uitgevoerde specifieke reactie.

Een katalysator 20 voor het katalyseren van de gewenste reactie wordt in een reactorruimte gebracht, bijvoorbeeld in een ringvormige 25 ruimte 21, die begrensd wordt door het binnenoppervlak van de reactormantel 15 en het buitenoppervlak, van de pijp IS. Katalysator 2Q. wordt bij het inlaateinde van de reactor gesteund door een eerste zeef 23, 5 - die: voor fluïdum doorlatend , doch voor katalysator ondoorlatend is en i aam het uxtlaateinde van die reactor door een tweede zeef 22, die ook • i · 30ï : voor SLufdunK doorlatend, doch. voor katalysator ondoorlatend is» Vernauwing- 24 in het huis 15 vergemakkelijkt de volledige- menging van het als reactiecomponent fungerende fluïdum met het regelfluldum.

De. in fig» 2 afgebeelde reactor kan voor een groot aantal verschillende· katalytische reacties worden toegepast, doch zal. in bijzon- 3.5 derheden worden beschreven onder verwijzing· naar een uitvoering, waar- r 84 0 1 0 6 4 v : * ___, • v J » · . " ~ i -Lt- bij hydrogenerend wordt gekraakt. Bij deze verrichting is het regel—, fluïdum ia het algemeen waterstofgas, dat behalve als- een reactiecom— ponent ook dient om de- temperatuur van het reactiemengsel te regelen.

Bij een bepaalde werkmethode wordt het uit waterstof bestaande regels 5 fiiifrhim continu door pijp· 18 toegevoerd en wordt de uit koolwaterstof bestaande- reactiecomponeat, die in het algemeen voorverhit. is· tot een verhoogde temperatuur- continu, aan- de reactor toegevoerd, via de» pijpen : tS en 19s* Het uit waterstof bestaande fluïdum- dat uit pijp 18-' komt- - : wordt gemengd met de koolwaterstof- die uit pijp- 19 komt, De stroom— 10 snelheid van de waterstof in pi jp 18 en de stroomsnelheid van de koolwaterstof in pijp 18 worden zodanig geregeld,- dat de gewenste hoeveelheden waterstof en koolwaterstof eerst gemengd worden alvorens; de daarop- volgende toevoeging van het mengsel aan de katalysator plaatsvindt-m het algemeen worden aanvankelijk 2 tot 10 moldeien waterstof per 0*5 15 tot 2 moldeien koolwaterstof met elkaar gemengd. Het resulterende meng— sal wordt rechtstreeks naar het kataiysatorbed 20; gevoerd en stroomt er axiaal doorheen.

De koolwaterstof- die door pijp 15 stroomt- komt via de openingen. ia de pijp in het kataiysatorbed 20- waar zij. gemengd wordt met het 20 waterstof/koolwaterstof-mengsel- dat door genoemd bed stroomt. De koolwaterstof wordt via de openingen in pijp 15 toegevoerd met een snelheid-die voldoende is om door de gehele reactor heen ten dele of. volledig een optimale temperatuur te handhaven, terwijl gelijktijdig de gewenste verhouding van waterstof tot koolwaterstof in stand wordt gehouden.

25 Zoals eerder is vermeld, worden deze snelheden gemakkelijk geregeld door het aantal en de grootte van de openingen in de pijp 16 en, in het geval van de reactie van het hydrogenerend kraken- worden die snelheden zoda— ; nig gehandhaafd-, dat het reactiemengsel naarmate- dit door'het katalysa— torbed, heen stroomt op een betrekkelijk constante?- temperatuur wordt gé— * 30. - houden. Indien noodzak&Ixjk:,. kan uitwendige koeling worden toegepast on • de reactietemperatnren binnen in de reactor optimaal te- houden. Bij- voor— _ keur echter zijn de- hoeveelheden en de temperatuur van de waterstof, die met de koolwaterstof gemengd is, voldoende om de gewenste reactietempe-ratuur en de- waterstof/koolwaterstof-verhouding door de gehele reactor 35 heen volledig ter handhaven, dat wil zeggen- dat geen uitwendige verhitting of koeling van het reactiemengsel vereist is. Het produkt van het r 84 0 1 06 A -» ·;. ^ --i * : —12— hydrogenered kraken, stroomt, vanuit het katalysatorbed en. vanuit dé reactor via afvoer 25 weg voor verdere verwerking,, bijvoorbeeld koeling' en daarop volgende scheiding.

Bij een alternatieve· werkmethode stroomt de uit koolwaterstof 5 bestaande, reactiecomponent door pijp- 18 , terwijl het uit waterstof bestaande regelgas* door dé pijpen IS en 19- stroomt,, waarbij de ope— i ·; ningen 1? in. dé inwendige pijp- IS zodanigr worden ingesteld,, dat dé.

i ' [ j vereisté stroming? van de waterstof om, het katalysatorbed, om. de gewenste ; I i . · .· · . j temperaturen door da gehele reactor heen in stand te houden,, wordt ge— IQ handhaafd.

Op·· een soortgelijke wijze kan. de in fig. 2 weergegeven reactor : tij,· de dèhydrogenering. van een koolwaterstof worden toegepast, bijvoor— -j * beeld de dèhydrogenering van ethylbenzeen tot styreen* Bij genoemde !t ; reactie stroomt het regelfluidum, dat in het algemeen bestaat uit over— • 1$· verhitte- stoom of, met minder voorkeur, een ander tot de gewenste hoge ' _ temperatuur voorverhit inert fluïdum·, bij voorbeeld methaan, · stikstof of een ander inert gas,, door de pijpen 16 en 19. De koolwaterstof of een •. · ander te dehydrogeneren materiaal stroomt, door pijp 18·* Aanvankelijk; - wordt een gedeelte van het regelfluidum, met de reactiecomponent gemengd* , 2Q . De. resterende hoeveelheid: van het verhitte regelfluidum. wordt met de · ! koolwaterstof gemengd: naarmate dit door het katalysatorbed stroomt* De hoeveelheid en de temperatuur van het regelfluidum, dat aanvankelijk.

. met de reactiecomponent gemengd is en vervolgens in het katalysatorbed is gevoerd, wordt zodanig geselecteerd, dat de koolwaterstof, die ge— 25 dehydrogeneerd wordt, op optimale temperaturen wordt gehouden naarmate zij door het katalysatorbed heen stroomt en/of dat de optimale concentratie van de koolwaterstof met betrekking tot het regelfluidum wordt i ; gehandhaafd naarmate de koolwaterstof door het katalysatorbed heen stroomt* ' t : • 3Qïi - Ben voorkeurssysteem^ dat de reactor'volgens:-de onderhavige uit— : ! vinding? voor het uitvoeren- van een dehydrogeneringsreactier zoals de··· dèhydrogenering· van ethylbenzeen tot. styreen omvat, wordt in fig.3 toegelicht. Het reactorsysteem, dat beschreven zal worden met betrek- king· tot d® dehydrogenering van ethylbenzeen tot styreen onder toepas— 35· sing van een uit oververhitte stoom· bestaand regelfluidum, omvat een . oven 26 .-(bij voorkeur een oven,- dié in het algemeen verticaal is), dié : . van binnen bekleed?- is met een keramisch* materiaal, 27, in het algemeen.

i : n ft 4 · v;· - ' ——-i "" S -a * -13- aan elkaar: grenzende blokken, keramiek, die zodanig werken, dat. zij door warmte-uitstraling vanuit hun oppervlak een grote warmtestroom naar het binnenste van de oven leveren* De oven 26 staat -door middel van een zich aan de bovenzijde bevindend afvoerkanaal 28 in verbinding met de S. atmosfeer» Zich uitstrekkend vanaf de basis van en door de oven 26 heen.· naar een dehydrogeneringsreactor 29, loopt een eerste pijp 30 voor het regelfluïdum om oververhitte stoom, of ander verhit gas* dat ten op— zicht» van· des dehydrogeneringsreactor 20; inert is* te? transporteren-Een verhittxngskamer 31 met een. brandennondstuk. 32 voor het * 10 produceren van een verhittingsgas, bijvoorbeeld een heet verbrandingsgas- of rookgas* komt uit in. oven. 26» Zoals, in fig. 3 is afgebeeld, bevindt zich d» brander 32' bij, of in. de buurt van de- inlaat van. de regel— fluTdumpijpt 30 in oven 26?- Op? voorwaard»* dat de oven op; de gewenste temperaturen wordt gehouden* zijn het aantal, en/of.de locatie(s)van de 15 branders;, voor de praktijk, van deze uitvoeringsvorm: van de onderhavige uitvinding: niet bijzonder kritisch-

Een tweede regelflulduapijp 33 en een pijp 35 voor het transporteren van ethylbenzeen als 'het als reactiecomponent fungerende fluïdum* zijn verbonden met een menginrichting 34r om de aanvankelijke menging: 20 van het ethylbenzeen met de oververhitte stoom uit te voeren* Voordat- -de pijp 35· voor het als reactiecomponent fungerende fluïdum in de meng— inrichting 34. komt* loopt hij door een: voorverhittings-convectiezone van de oven 26 heen.

De reactor 29 omvat een buitenmantel of huis 27. Tussen het 25 binnenoppervlak van het huis 27 en het buitenoppervlak van dit gedeelte van de pijp 30, dat zich in de reactor uit strekt, wordt een ringvormige ruimte· of reactiezone 38 gevormd, waardoor het mengsel van ethylbenzeen en oververhitte stoom, kan stromen* De· ringvormige ruimte 38 bevat een dehydrogeneringskatalysatar,- bijvoorbeeld, een ij zeroxyde-katalysator, 3Φ zoals beschreven in het Smertkaanset octrooxschrift 4-wl39v497V en doet dienst alsr de eigenlijke! dehydrogeneringszones. Se dehydrogenêringskata— Iysator wordt op zijn plaats gehouden door een eerste steun 39-, die voor fluïdum doorlatend is, doch voor katalysator ondoorlatend is en een tweede steun 40, die ook voor fluïdum doorlatend en voor katalyse— 35 tor ondoorlatend is. Dit gedeelte van de pijp 30, dat zich in de reactor 29 uitstrekt, is geperforeerd* zodat het uit oververhitte stoom : 8401 0 64 W-·.- i - · *- - Λ - ƒ ··.'*" ' -14- * r * * bestaands.- fluïdum uit de pijp 30 in de reactor 29 kan stromen- De meng-inrichting: 34 staat via het fluïdum in verbinding met het katalysator-bed van de- reactor 29. Daar de ongewenste nevenreacties onmiddellijk na de aanvankelijke menging van de oververhitte stoom met het ethyl-5 benzeen beginnen,, bevindt zich het katalysatorbed. bij voorkeur dichtbij de? menginrichting 34 om de verblijftijd- van het mengsel vóórdat dit in ; het bed. wordt gevoerd* te verkorten» Ί . ,.v; Ds ringvormige ruimte 38? van de reactor 29= staat inr. verbinding.

ί . I " > : met een warmteuitwisselaar 41* bij. voorkeur van het type van een van- j < * : 10 pijpenbundë-ls voorziene condensor. In de toegelichte uitvoeringsvorm is de warmteuitwisselaar 41* die het reactieprodukt snel kan koelen, : _ ·. aangebracht binnen ia de oven 2S-. Ofschoon om reden van. consstructie— ·' gemak en kapitaalkosten een dergelijke opstelling de voorkeur verdient, kan het met het oog op maximale energieêf ficiëntxe en onderhoud voor— ; 15 -delig zijn de warmteuitwisselaar buiten de oven 26 te plaatsen en wordt : zij daar om die reden ook vaak geplaatst- De warmtewisselaar 41 omvat * een koelfluTdum-inlaat 42 om het koelfluldum, bijvoorbeeld water, naar ; ; de waxmfceultwisselaarr te voeren* in het algemeen naar de mantelzijde - ; f . .

; van de uitwisselaars een koelfluldum-uitlaat 43- en een produkt-afvoer— 20': pijp 44 om het-gekoelde, gedehydrogeneerde reactieprodukt, dat uit de warmteuitwisselaar komt, af te voeren-

Bij het. doen functioneren van het reactorsysteem wordt stoom- door; pijp 30 in de oven 26 en naar de reactor 29 gevoerd. Het door brander 32 geproduceerde verhittingsgas stroomt in dezelfde richting als de 25 stroom van- het regelfluldum in pijp 30 en verhit de stoom vóórdat deze in de reactor 29 komt. Bij de dehydrogenering van ethylbenzeen tot styreen* bijvoorbeeld, is het voordelig de stoom, op- temperaturen van : SOO®1 tot 1200®* C, bij voorkeur van 800°' tot 1100°* C te verhitten, al- ; t 1 vorens hij in de reactor 29- wordt gevoerd-f 30*1 ffete. ethylbenzeen of. een kooiwaterstofmengsel,. dat ethylbenzeen.

L f bevat, bij: voorkeur-een kooIwaterstofmengselL met ten minste·. 95* bijvoorkeur 9T gew.% te- dehydrogeneren ethylbenzeen, wordt door pijp 35 in de voorverhittingssectie 36 van de oven 26 gevoerd, waar het ethylbenzeen tot een verhoogde- temperatuur wordt voorverhit. Zoals: afge— 35 ’ beeld is in de in fig, 3- toegelichte uitvoeringsvorm, is- het voordelig-; de hete verbrandingsgassen* die door de voorverhittingssectie van de . ‘ oven heen stromen,; te gebruiken voor de voorverhitting: van het ethyl— • /τ'*ψ· <· ; - -y-______; .r -- . * * « ' —15— benzeen- Da verbrandingsgassen; worden vervolgens via favoerkanaal 28 in da atmosfeer- gevoerd-

Set voorverhitte ethylbenzeen wordt naar de menginrichting 34 gevoerd/ waar het gemengd, wordt met de oververhitte stoom, die. via een 5· tweede regelfluidum.-5i.jp 33 naar de menginrichting- 34 wordt gevoerd*

Set resulterende mengsel van koolwaterstof en oververhitte stoom wordt - onmiddellijk η***"· het katalysatorbed, dat da dehydrogeneringskatalysa—

- > - tosr bevat, gevoerd-- Naarmate het mengsel via- het katalysatorbed 3S

: naar de reactoruitlaat stroomt, wordt het mengsel continu, gemengd met 10: de oververhitte stoom, die uit het geperforeerde gedeelte van pijp 30’ in het katalysatorhed stroomt- Ώ&. temperatuur:, waarop- het ethylbenzeen wordt voorverhit, da hoeveelheden, en de temperatuur- van da oververhitte stoom, dia aanvankelijk; met da voorverhitte, uit koolwaterstof bestaande reactiecomgoneut 15c wordt gemengd, en da snelheid, waarmee da oververhitte stoom vervolgens met het ethylbenzeen wordt gemengdv. naarmate het. door de reactor- 29 stroomt, zijn afhankelijk van het gewenste dehydrogenerings-reactie— produkt- Meer· in het bijzonder- zijn de omzetting au de selectiviteit van de reactie afhankelijk van de dehydrogeneringsconditiesr* 2d Ih het algemeen is. de omzetting in de eerste plaats afhankelijk, van de temperatuur van de dehydrogeneringsreactie, waarbij hogere omzettingen, bijvoorbeeld; het gevolg zijn van die toepassing van hogere dehydrogene— ringstemperaturen. anderzijds, is de selectiviteit afhankelijk van de mate van thermisch kraken, die overeenkomt met de temperatuur van de 25 koolwaterstof en de tijd, gedurende welke de koolwaterstof op genoemde temperatuur verkeert alvorens met het katalysatorhed in contact te worden gebracht; waarbij hogere temperaturen en langere tijden schadelijk zijn voor de selectiviteit- Bovendien is. de selectiviteit afhankelijk van de· reactietemperatuur- en de concentratie van de reactiecompo— r' 3XE- neuten- naarmate het reactiemengsel. door het: katalysatorhed; heen stroomt;-' Daarom is? het: voordelig der- dëhydrogener±ngs-reactiecond£txesr, dat wil zeggen de verblijftijd van het reactiemengsel per eenheid, katalysator— volume en het temperatuurprofiel van het reactiemengsel, dat door de reactor heen stroomt, zodanig te kiezen, dat. het optimale evenwicht, van 35 selectiviteit en omzetting-wordt verkregen-

Xn de praktijk van de- onderhavige uitvinding is het voordelig de koolwaterstof voor te verhitten op een temperatuur, die lager is r ;84 01 0fU - Λ * } ' “ —— -.

1 «16- ί ι dan. de temperatuur,, waarbij belangrijke thermische reacties, bijvoorbeeld kraking, van· de. koolwaterstof optreden. Beneden de genoemde temperatuur is de voorverhittingstemperatuur afhankelijk van. de specifieke, te- dehydrogeneren koolwaterstof, de- toegepaste dehydrogenerings-5 condities· (bijvoorbeeld de dehydrogeneringskatalysator, de gewenste dehydrogeneringstemperatuur, en dergelijke) en de tempèratuur van de stoomt die? aanvankelijk: met de? voorverhitte koolwaterstof is- gemengd- .: i ! als voorbeeld drene,» dat het voordelig is?-ethylbenzeen voor te verhit-| : ten, op* een.'temperatuur van 40Q tot. 625* C, bij; voorkeur 450 tot 55001 C..

10 Ook: zijn de hoeveelheden en de- temperatuur van de· oververhitte stoom,, die aanvankelijk, gemengd, is- met de voorverhitte koolwaterstof:, ; ! afhankelijk van een aantal verschillende, factoren,, met inbegrip van. de gewenste temperatuur· van d& aanvankelijke dehydrogenering en de.· gewenste aanvankelijke verhouding van het ethylbenzeen tot oververhitte stoom- Ir 15 het algemeen wordt bij: de produktie van styreen de oververhitte· stoom met het als reactiecomponent toegepaste ethylbenzeen gemengd in. een zo— • danige* verhouding, dat het resulterende, mengsel van ethylbenzeen en oververhitte stoom: een temperatuur heeft van. 500*" tot 700* Cr bij voor— * [ ; kent van 575® C tot SSO® Ci Ir het algemeen- zal dit,, om die gewenste? 20 temperatuur op te leveren,, een. aanvankelijke menging van 0,2 tot 20 delen oververhitte stoom per deel als» reactiecomponent toegepast ethylbenzeen met zich meebrengen- Het resulterende mengsel wordt dan onmiddellijk naar het katalysatorbed gevoerd. Deze rechtstreekse menging van, de voorverhitte· koolwaterstof en oververhitte stoom en hun onmiddellijke· 25 overbrenging naar het katalysatorbed elimineert in wezen de ongewenste thermische kraking, die normaal aan de dehydrogenering van ethylbenzeen en andere koolwaterstoffen verbonden is.

i Se het algemeen wordt de snelheid,, waarmee de oververhitte· stoom ! doorr het geperforeerde gedeelte- van. de buis in de katalysator stroomt, 3.0» zodanicp geregeld,.· dat. de: temperatuur: van. het dehydrogenerings-reactie-! f mengsel' contin® toeneemt tot een» maximale temperatuur" bij· of in de buurt ’ van de- reactoruitlaat en zodanig, dat het verblijftijdprofiel (dat wil zeggen het profiel van de verblijftijd van de als reactiecomponent toegepaste koolwaterstof- per eenheid katalysatoroppervlak). van het reactie— 35 mengsel afneemt,· dat wil zeggen: de snelheid van het reactiemengseL toeneemt, naarmate· de omzetting* van. ethylbenzeen in styreen toeneemt. Het - is voordelig; de oververhitte· stoom toe te voegen met een zodanige snel— f *!& 4 0 1 -0 & Φ ' ' -y^r*.:' ;"· * ' ~ - :_ - _, ..· . ·. -·'·· «v - -17- r heid en. met een zodanige temperatuur, dat de temperatuur van het de— hydrogenerings-reactiemengsel bij de uitlaat van de· reactor 690° C tot 800° C, in het bijzonder 625° C tot 750° C en de verhouding van de oververhitte stoom tot ethylbenzeen in het mengsel,dat de reactor ver-5 laat, 0,4 tot 3, in het bijzonder 0,5 tot 2 bedragen..

Ofschoon de meest voordelig toegepaste verblijftijd afhankelijk is van een aantal verschillende factoren met inbegrip van de bijzondere . , dehydrogeneringskatalysator,. is het voordelig· wanneer de verblijftijd, van : ; de koolwaterstof in de reactor kort is. Verblijftijden van minder dan 10 10 seconden verdienen- ia het algemeen de voorkeur. Grotere voorkeur gaat uit naar een verblijftijd van. de koolwaterstof van 0,005 tot 5 • seconden, waarbij de grootste voorkeur bij 0,01 tot 2'. seconden ligt.

Na de dehydrogenering gaat het reactieprodukt van de reactor 29 via de reactoruitlaatpi.jp naar- de:· warmteuitwisselaar 41, waar het ge— 15 dehy drogeneerde produkt onmiddellijk gekoeld wordt tot een temperatuur, die voldoende laag. is om elke reactie, waarbij ongewenste bxjprodukten • -4 worden gevormd, volledig* te stoppen·. Set is bijvoorbeeld voordelig het gedehydrogeneerde reactieprodukt van. ethylbenzeen binnen 0,1 bij voorkeur binnen. QV£ seconde na zijn af voer uit het katalysatorbed van de 20 reactor tot beneden 450° C, bij voorkeur beneden 400° C te koeien.

Nadat het dehydrogeneringsprodukt gekoeld: is, wordt het produkt via de produktuitiaatpi.jp 44 afgevoerd en, zo· nodig, verder afgekoeldcmet behulp van êën of meer extra warmtewisselaars of inrichtingen voor het plotseling koelen. Verder stroomafwaarts kan het eindprodukt als het 25 betrekkelijk zuivere, gewenste gedehydrogeneerde produkt, bijvoorbeeld styreen gewonnen worden.

De koeling van het gedehydrogeneerde produkt kan vergezeld worden van de. vorming van stoom uit het water, dat in het algemeen als het koelfluldumite. de WöWtettiLtssssélaaarwordt toegepast. Meer in het bij— 3(T zonder kans des condensatie' van dee stoom, die met het gedehydrogeneerde ' reactieprodukt is gemengd, resulteren: in des pródukfcie van- stoom van een • betrekkelijk lage druk uit het koelwater, dat wil zeggen de- oververhitte stoom kan gecondenseerd worden en de condensatiewarmte worden toegepast om oververhitte· stoom te helpen bereiden. Deze lagedrukstoom. kan ver- 35 volgens worden toegepast voor de praduktie van oververhitte stoom, die - opnieuw kan worden gebruikt.

84 0 1 0 6 4 _ ·, .

v * -18-

De toepassing· van het reactor systeem volgens de onderhavige uitvinding: voor het thermisch kraken van: een koolwaterstof of een kool-waterstofmengsel wordt nader toegelicht in fig. 4« Het toegelichte apparaat omvat een sectie F voor het terugwinnen van warmte, een sectie 5 S.voor het verhitten van het regelfiuidum, en een reactiezone R.

De verhittingssectie S omvat een regelfluldum-pijp 45, die aange— ; bracht' is in. een oven* welke van binnen bekleed is: met een keramisch: . I ; materiaal. 46>, in het algemeen naast elkaar liggende blokken van het ! i r .* - 1 ; keramisch© materiaal, die zich door de oven heen uistrekkea naar een r * ï~ ld. menginrichting 47 voor het mengen van. het regelfiuïdum met de al» reactiecomponent toegepaste koolwaterstof. In het algemeen, is het regel— i fluïdum oververhitte stoomt, en zal het reactorsysteem dienovereenkomstig: · , worden beschreven* i · · - *·

San het toevoereinde van pijp 45 bevindt zich een. eerste kamer 48V IS- waar, bij een lage temperatuur de stoom binnenkomt- De kamer 48. is. ver— · i bonden met één einde van een. groot aantal convectiewarmtepijpen 49, die in· het algemeen voorzien zijn van een groot aantal koelribben. voor het bewerkstelligen van. een effectievere warmteoverdracht. Het andere < einde van de conveetiewaratepijpenASP is verbonden met een tweede kamer ; 2Q 50', die met pijp 45. in. verbinding staat.

. Ia fig- 4 worden twee- verhittingszones toegepast om de stoom te oververhitten naarmate hij;: door pijp 45 stroomt- Meer in het bijzonder komt één einde van. de eerste verhittingszone uit in een kamer 51,.· waarin een brander 52. aanwezig is voor het produceren van een verhittingsgas, 25 bijvoorbeeld een heet verbrandingsgas of rookgas, dat in tegenstroom met de stroom van de oververhitte stoom door de verhittingszone stroomt. Het andere einde van de eerste verhittingszone komt uit in een afvoer-i, inrichting 55- Γη de tweede verhittingszone komt. de· oven uit in een !. kamer 54, die een brander 55 bezit voor het produceren van een verhit- 30* | tingsgas, dat, zoals, door de pijlen: 7T is aangegeven,, in dezelfde rich— .

if··. Γ [ f ting' stroomt: alst- dé?, stoom? naar de? menginrichting 4T stroomt- Het andere . -einde van de tweede verhittingszone komt uit in een pijp. 5T, die in: verbinding staat met een convectieverhitter 58 van de warmteterug-winningssectie E. Ofschoon twee verhittingszones in de uitvoeringsvorm, 35 die in fig- 4 is afgebeeld, zijn- aangegeven,, kan de stoom- op de gewenste* temperatuur worden verhit onder toepassing van één, drie of meer :—- verhittingszones, of.'door elk: ander geschikt middel* r 1 84&1S64 - i — i -19-

In de convectieverhitter 58 van de warmteterugwinningssectie F is een toevoerleiding 59 voor de als reactiecomponent toegepaste koolwaterstof aangebracht, die de koolwaterstof naar de menginrichting 47 transporteert* In de conventieverhitter 58 is· met de pijp 59 een.

5 verdunningsmiddelpijp: 60' voor het invoeren van· water of stoom in de : koolwaterstof verbonden» De convectieverhitter 58* staat door middel vair . ‘ afvoerinrichtingr SI. ia verbinding· met de atmosfeer» : , { ; De reactie— of kraakzone a van het reactarsysteem omvat een reac— f r tor 62 f die een reactoraantel of huis 63 bezit en die in een oven met IQ. keramische blokken 64 is aangebracht» Sen. geperforeerde pijp 65 met een groot aantal., openingen 66 strekt zich. in de reactor 6Z uit* Door het binnenopperviak van- huis 61 en het buitenoppervlak: van pijp 65 wordt een reactorruimte of reactorring 67 gevormd* Bij· een bepaalde uitvoeringsvorm is de reactor zodanig ontworpen·,, dat een. gedeelte van de 15 oververhitte stoom en de koolwaterstof of het koolwaterstofimengsel aan- · vankelijk gemengd worden en het mengsel van koolwaterstof en stoom door de reactorruimte 67 en de oververhitte stoom door de pijp- 65 stroomt*.

Bij- een alternatieve tweede uitvoeringsvorm is de reactor zodanig ontworpen, dat een gedeelte van de koolwaterstof of het koolwaterstof— 20 mengsel aanvankelijk met de oververhitte stoom wordt gemengd* Vervolgens stroomt de koolwaterstof door de geperforeerde pijp.· 65 en stroomt het mengsel van koolwaterstof en stoom door de reactorruimte 67. De reactor— ruimte 67 staat door middel van een afvoerleiding 69 in verbinding met een eerste warmteuitwisselaar 68, 25 De reactiezone omvat voorts een branderkamer 70, die een brander 71 bezit* Daar bij het begin-mengsel van de koolwaterstof en de over-verhitte stoom de kraakreacties onmiddellijk met een hoge snelheid, starten en deze pyrolysereacties sterk endotherm van aard. zijn, bevindt * >· dar brander zich* bij voorkeur· in der onmiddellijkes· nabijheid van de meng— f ....

30 * inrichting- '4-7, waarbij een sterke- warmtestroom naar de inlaat van de reactorpijp 65 wordt verschaft, zodanig, dat daarin de gewenste hoge temperaturen kunnen worden gehandhaafd. Het uitlaateinde van de oven staat door middel van een pijp 71 in verbinding met de convectieverhitter 58*

De eerste warmteuitwisselaar 68, bij voorkeur een warmteuitwisse— " 84 0 1 0 6 4 Λ,. ... . . , · r_ 1 ^20» : ' _ laar vair het type van pijpenbunde-ls voorziene condensor, die in staat is het reactieprodukt snel te koelen, omvat een. koelfluïdum-inlaat 74· voor het toevoeren van een koelfluldum, bijvoorbeeld water, naar de warateuitwisselaar en een koelfluldum-uitlaat 75. De warmteuitwisse- 5. laar 68: omvat voorts een produktuitlaatpijp 76 voor het gekoelde reac— • tieprodukt, dat uit d® warmteuitwisselaar komt. i Bij het- in. bedrijf zijn, wordt de stoom, naar de kamer 48- gevoerd, j ; Zoals; door pijlen 7® is aangegeveny gaat de stoom* via*^ de convectie— j I warmtepijpe® 49? naar kamer 50’ en komt vervolgens in 45. Zöals door pijlen '10 ' 79- is aangegeveny beweegt het door brander 52' geproduceerde verhittings-gas zich in tegenstroom met de stoomstroom en verhit het d® stoom ter— I wijl deze döor- de pijpen 49? gaat.

i terwijl, de stoom door pijp.- 45 stroomt, beweegst zich het verhit— J . tingsgas zoals aangegeven- is door pijpen 77, in gelijkstroom met de 15 . oververhitte stoom,* die door dit gedeelte van pijp 45 stroomt, dat zich door de tweede verhittingszone van de stoomoververhitter S tussen kamer 54- en menginrichting 47 uitstrekt..De* temperatuur van het verhittingsgas daalt en. de stoom wordt verder verhit, bij voorkeur tot een temperatuur | · vam 1000* Cf tot 1500.® C.

q, 2GF Daar stoomtemgeraturen van ongeveer 1000 C vaak in lage kraak— snelheden resulteren en stoomtemgeraturen van 1500* C of daarboven betrekkelijk grote hoeveelheden, van de zich bij het kraken vormende,, ongewenste produkten tot gevolg hebben, bedraagt de temperatuur van de stoom, die voor het aanvankelijke mengen mat de koolwaterstof bestemd 25· is bij voorkeur 1100 tot 1400°· C-

De te kraken koolwaterstof of het te kraken koolwaterstofmengsel stroomt door de pijp 59, die door de convectieverhitter 58 loopt, en i wordt tot een gewenste temperatuur voorverhit. Eventueel wordt door middel van. pijp 60 water of stoom- aan de koolwaterstof toegevoegd. De· : 30-, met de* koolwaterstof 'te mengen hoeveelheid, stoom of water en- de tempe— • ; ratuury- waarop der koolwaterstof of het mengsel, van de koolwaterstof en de stoom of water wordt voorverhit, zijn. afhankelijk.· van, verscheidene factoren, met inbegrip van in het bijzonder de samenstelling van de te kraken koolwaterstof . In. het algemeen wordt de. koolwaterstofvoeding 35 verhit op een temperatuur, die voldoende is om de koolwater stof voeding om te zetten in een damp. of een "nevel"',, dat wil zeggen fijne druppel— —— tj.es, van de in stoom gedispergeerde- koolwaterstofvoeding.

r ; 84 0 1 a·>--·.. -. -. . ; -21-

Bij wijze van voorbeeld, wordt, wanneer- de voeding" bestaat uit een mengsel van in haofdzaak lichte koolwaterstoffen (bijvoorbeeld een koolwaterstofvoeding, die in hoofdzaak. koolwaterstoffen met 5 of minder koolstofatomen bevat), weinig of geen water, bij voorkeur minder dan 5 ongeveer 20. gew.%, berekend 05 het gewicht van de koolwaterstof , aan de koolwaterstof toegevoegd en wordt het mengsel voorverhit op een temperatuur van 50(1 tot: 750® C» Wanneer zware koolwaterstoffen (bijvoorbeeld [ ' r een koalwaterstofmengse£r dat- in hoofdzaak koolwaterstoffen met- 5 of Γ t ! - meer koolstofatomen bevat) moeten worden, gekraakt, wordt bij voorkeur t 1 IQ : ZO tot 50 gew.%. water, berekend op het gewicht van. de koolwaterstof, aait het koolwaterstofiaengsel toegevoegd en wordt het mengsel voorver-hit op temperaturen van 300- tot 500® C. Bij:; feze temperaturen,- die in het algemeen voldoende* laag zijn om significante.· kraakreacties te ver— . hinderen, is de koolwaterstof bijvoorbeeld; een damp of bestaat zij, in 15 · de vorm van. een nevel» zoals in de afgeheelde uitvoeringsvorm is toegelicht, worden de verhittingsgassen, die gebruikt zijn bij de bereiding van oververhitte stoom en bij het verhitten, om. de kraakreactie tot stand te brengen, ; a bij voorkeur toegepast om de koolwaterstofvoeding voor te verhitten» 20 Bij een bepaalde uitvoeringsvorm wordt de voorverhitte kool— * · waterstof gemengd met een gedeelte van de oververhitte stoom en Iaat man het mengsel door de reactorruimte 57 stromen, terwijl de oververhitte stoom door de geperforeerde pijp 65 stroomt.

Bij een alternatieve methode· van bedrijfsvoering wordt de over-25 verhitte stoom eerst gemengd met slechts een gedeelte van de voorverhitte koolwaterstof of het voorverhitte koolwaterstofmengsel en wordt vervolgens de koolwaterstof vanuit de geperforeerde pijp ingevoerd in ; het mengsel van koolwaterstof en stoom,- dat door de reactiezone stroomt.

Dezer alternatieve uitvoeringsvorm kan- bijzonder worden toegepast bij I 3Ö5 het kraken van een koolwaterstof om daarbij, ethyleear te? vormen» Dankzij . 6 - - * '' di» lage· partiële drufe vanr det koolwaterstof bij de aanvankelijke reactie,. wordt een gewenst hoog percentage ethyleen geproduceerd. Het functioneren van de reactor bij het thermisch kraken van een kookwaterstof zal hierna met betrekking tot deze uitvoeringsvorm meer in bijzonder-35 heden worden beschreven.

Bij, de· genoemde uitvoeringsvorm wordt de- oververhitte stoom in de menginrichting 47 eerst gemengd met een koolwaterstof of met een : V· - -! .Λ * . r ^ : : -22- ϊ - koolwaterstofmengsel.. De oververhitte stoom en de koolwaterstof worden aanvankelijk met elkaar gemengd in zodanige hoeveelheden, dat de temperatuur van het resulterende mengsel voldoende is om de kraakreactie bij het mengen onmiddellijk te laten starten. In’ het algemeen zal êen derge-5‘ lijke temperatuur bijvoorbeeld variëren van 80.0 tot 950e C, terwijl, van de oververhitte stoom aanvankelijk 0,2 tot 20 gew.dln per gew.dl kool— ; waterstofmengsel voor het met elkaar mengen worden toegepast* } i ! · Het resulterende; mengsel van oververhitte' stoom- en koolwaterstof ( I . · ! ; stroomt door de reactieruimte 67, terwijl de; rest van. de koolwaterstof t i ' 10 door de geperforeerde buis 65 stroomt. Naarmate de koolwaterstof door de~pijg?34è sfceaaatjwordt zij continu. gemengd met het mengsel van over— verhitte stoom en-koolwaterstof_ Eet stoom/koolwaterstof-mengsel, dat . .... : door: de reactor stroomt,, wordt verhit met het verhittingsgas, dat door : de branderkamer 70 wordt geproduceerd en dat, zoals, aangegeven is. door ' 15 ·' pijlen 8tt, door de keramische blokstructuur stroomt.

De produkten* die door de kraakreactie worden bereid, zijn. afhankelijk van een aantal verschillende factoren, met inbegrip van de: bijzondere samenstelling van het te kraken koolwaterstofmengsel, de temperatuur, waarbij de kraakreactie wordt uitgevoerd en de verblijftijd 20 van de koolwaterstof in de reactor. Het is voordelig, de kraakreactie' uit te voeren onder condities,, die voldoende zijn om: het gewenste ; produktmengsel te vormen*

De temperaturen van het kraakmengsel hangen in het bijzonder af van de warmte-invoer door straling en/of convectie (in hoofdzaak 25 straling vanuit het keramische materiaal van de stralingsblokstructuur) , die tot door- het verhittingsgas, dat in- dezelfde richting stroomt als het kraakmengsel, en de snelheid, waarmee de koolwaterstof met het i _ i mengsel van· koolwaterstof er stoom wordt gemengd naarmate zij door de r j reactor stroomt, tot stand worden gebracht- In het algemeen is ten ge— ' !30&j - volge vaas de endblderme aard van, de kraakreacfcter ens de reactiesnelheid ; vaat de kraakreactie^ onmi'ddellijfe nas het mengen van; de koolwaterstof met de oververhitte stoom in menginrichting 47 een betrekkelijk. sterke? warmtestroom vereist. Op dit moment verloopt de kraakreactie met haar hoogste snelheid, waarbij zij als gevolg van de endo thema reactie re— 35 sulteert in de maximale* koeling- Dit maakt zeer sterke· begin-warmte-. stromen, mogelijk, zonder dat da maximale wandtemperatuur (huidtempera— tuurj van. het reactorhuis? 63. wordt overschreden. Naarmate het kraak— Γ fi ·ƒ ............ ·- | -·-·. - - - 1,. f > · ··. ”··-'. ; ^ :* ♦ · ... r - - - . 1 . .

• '' * ' ‘ SS"5 -1.---.' . . -· ' ’· ‘ ‘ * * * l'~ " ” _______- -' —23— reactie-mengsel door- de reactor stroomt, worden de reactiesnelheden, ' alsmede de warmteopname- geringer* Om de optimale warmtestroom (en kraaktemperaturen) te handhaven zonder oververhitting van het materiaal van het reactorhuis 63, wordt daarom het mengsel van koolwaterstof en 5 oververhitte stoom, dat de menginrichting- 47 verlaat, bij voorkeur verhit door van. verbrandingsgas, dat rechtstreeks· , in gelijk- stroom: met de* koolwaterstofstroonr, uit kamer 70. komt» Eet verbrandings— | ! gast stroomt» zoals door pijlen 7S is aangegeven, in gelijkstroom- met het ! kraakmengsel- De temperatuur van. het verbrandingsgas daalt naarmate het ! 1(7 door de keramische blokstructuur stroomt- Deze temperatuurdaling: ver— mindert op- gewenste wijze de warmtestroonr over de lengte van het reac— \ torhuis 631

De kraakreactxe wordt ook: geregeld; door de koolwaterstof, dié vanuit de geperforeerde pijp 65 in de reactorruimte 67 komt- Γη het . 15 algemeen worden, om optimale reactiecondities te handhaven, continu, toe-* nemende hoeveelheden koolwaterstof uit pijp 65 gevoerd, naarmate het mengsel van koolwaterstof en stoom door de reactor stroomt- De verhouding; van de oververhitte stoom tot de ais reactiecomponent fingerende koolwaterstof, die de reactor verlaat, bedraagt bij voorkeur 0,4 tot 5, : 20.. terwijl voor een. verhouding;.van 0,5 tot 2 grotere voorkeur bestaat- m het. algemeen houden het verbrandingsgas· en de toegevoegde koolwaterstof het koolwaterstof/stoom-mengsel gedurende de gehele reactie op- eer constante temperatuur»

Op de beschreven wijze wordt het gewenste temperatuurprofiel 25 van het kraakmengsel ten dele door de voelbare warmte van de oververhitte stoom, die in de menginrichting 47 met de koolwaterstof is gemengd, en vervolgens door het verhittingsgas, dat door de stralings-blokken 64 stroomt en tegelijkertijd de blokken en het reactorhuis verhit, gehandhaafd».

| 30* Bij hete inr bedrijf zijn beweegt: dé koolwaterstof zicte snel door ,-j, T' ·.. · - * - - ! dèf 'reactor om. d& vorming? van bijprodukten*. te verminderen- Ofschoon, de? gewenste verblijftijd afhankelijk is van een* aantal verschillende factoren met inbegrip van de samenstelling van de koolwaterstof voeding, de kraakfcemperaturen en het gewenste produktmengsel, is het voordelig,.

* i 35» als de verblijftijden van; de menginrichting 47 tot de warmteuitwisse-laar 68 in het algemeen minder dan 0,2 seconden bedragen- Eet is voor— deligy bij het kraken van een zware· koolwaterstof-voeding- een verblijf- 'h 1 ~84nt<) 64 / _- a I Τ'" ~~ """..... --- -- « — 1 ί ; . -24- } ι / tijd van. 0,.005 tat 0,2 bij: voorkeur van 0,01 tot: 0,1 seconde en, bij het kraken, van een lichte koolwaterstof een verblijftijd van 0,02. tot 0,15, bij voorkeur van. 0,03 tot 0,12 seconde toe te passer.

Na de reactie- komt het gekraakte reactieprodukt in de warmte— 5 uitwisselaar 68'. en wordt het onmiddeliijk gekoeld tot een temperatuur ; van bijvoorbeeld- 350! tot 750® C, welke- temperatuur voldoende is- om de j « | ; reacties,- die tot de vorming van. ongewenste. bijpEOdukteir leiden, onmid— .

· : j ' [. dellxjkr t& stoppen-. De- verblijftijd, in des warmteuitwisselaar·· bedraagt-.· I I ' . · . : · | -j; bij,· voorkeur niet meer. dan ongeveer Q,t seconde r waarbij grotere voor— .; _ .

10 ' keur bestaat voor minder dan 0,.05 seconde- De· hoofd-warmteuitwlsselaar, · : f die in £ig~ £ door 68t is* aaagedu±d> is; hierin slechts, schematisch, weer— ·.

| ι _ ; * gegeven en. slechts? in algemenenzin beschreven- Hen voorkeurswarmte— 1 S j. uitwisselaar wordt in bijzonderheden beschreven in de Europese octrooi.— = i r · .

i aanvrage O1 074 434,* ingediend, op. 8- september 1981.. i 15*; Na in· de* hoofdr-warateuitwisselaar 6® te zijn gekoeld, wordt ' * het reactieprodukt door dér produktuitlaat TG af gevoerd en gewoonlijlc ! . i geleid! door één of meer extra warmtewisselaars of inrichtingen voor het ' [ ; plotseling; doen.-- afkoelen (niet getoond)? , die verbonden zijn met de » · - . v* - f warmteuitwisselaar 68=. Naarmate- het produkt door deze warmtewisselaars .

. 20, of inrichtingen voor het plotseling doen afkoelen stroomt wordt het verder gekoeld'.

Eèn ander reactorsYsteem. voor: het thermisch; kraken van koolwaterstoffen is af geheeld in. fig- 5- Meer in het bijzonder is· het reactor-systeem volgens genoemde figuur geschikt voor het gelijktijdig kraken 25 van een voeding van lichtere koolwaterstoffen, bijvoorbeeld een kool-waterstofmengsel,· dat in hoofdzaak koolwaterstoffen met 5 of minder koolstofatomen bevat, en een voeding van zwaardere, koolwaterstoffen, ; y ' i bijvoorbeeld, een, koolwaterstofmengsel dat in hoofdtaak. koolwaterstof— ;· fen- met G of meer koolstofatomen bevat- 7oor de doeleinden met betrek— [. 30¾5 Mngr; tot de^ weergegevenruntvaeringsvorafc vaas der onderhavige^ uitvinding), ! } wordt de koolwaterstofzowei dee te: kraken stroom: van des lichter® koolwaterstoffen als. de te kraken stroom- van de zwaardere koolwaterstoffen als het als reactiecomponent fungerende fluïdum beschouwd, terwijl, het regelfluiduffii oververhitte stoom- is-35 Bij de weergegeven: uitvoeringsvorm omvat het middel om stoom averr te verhitten een structuur* van uitstralingsblokken 81 van een : ! keramisch, of ander geschikt uitstralend materiaal* waarin een stoom— * · *· ν’ - -' ». · .r" * Ï-ï'if 'wïi-'; ' ··"'·' ' .Z\ ïs ' .· · ·-·'-· · ; f : - —25— gijp 82 aanwezig is, die naar een daarin aangebrachte menginrichting 83 leidt- Verhittingsgassen met een gewenst hoge temperatuur worden geproduceerd door een heetgasgenerator of brander 84·- In plaats, van dat op verscheidene plaatsen langs de pijp voor de oververhitte stoom 5 branders zijn aangebracht, zoals in fig. 4 is weergegeven, bevindt de generator voor het verfaittingsgas of brander 84 zich aan de stoominlaat-zijde van de oven 85- Door het injecteren van verse brandstof en lucht door middeL van heetgasgeneratoren 85 ere 8-7 op verscheidene punten door i j [ der gehele oven 85 heeas worden de gassen tot de gewenste temperaturen 1 ' t- ;1(1: verhit- Dn het algemeen is het aantal branders en/o£ brandstof— of lucht— injector en en hun bijzondere plaats in de oven voor de praktijk van de onderhavige? uitvinding niet bijzonder kritisch.,., onder voorwaarde dat . het verhittingsgas tot een gewenst hoger temperatuur kan worden verhit-' Set aantal, branders; en hun plaats wordt dienovereenkomstig: gekozen- •15 Bij de afgebeelde uitvoeringsvorm stroomt het verhittingsgas door de oven 85 en verlaat het de oven door pijp 88V die naar de voorverhittings— oven 89 leidt- De verhittingsgassen worden van oven 89' vie pijp 90: in de atmosfeer afgevoerd<, • Behalve de stoompijp 82 loopt door de voorverhittingsoven 89* 20- naar de menginrichting 85 een pijp 91 voor het voeden van lichtere koolwaterstoffen.. Een eerste reactorpijp 92 voor het transporteren van het mengsel van de stoom: uit pijp 82 en de lichtere koolwaterstof uit lei— 1 ding 9*1 strekt zich door een structuur van uitstcalingsblokken 95 uit in de ringvormige ruimte 94, die gevormd wordt tussen de geperforeerde 25 pijp 95 en de mantel van de tweede reactorpijp 96- De tweede raactor-pijp 96 strekt zich uit door een structuur van keramische blokken 97*

Een pijp 98 voor voeding van een zwaardere koolwaterstof strekt zich . uit door de voorverhittingsoven 89 tot in het inlaateinde van de ge— 1 perforeerde pijp 95, waardoor de zwaardere koolwaterstof in het mengsel 30. ‘ van de lichtere- koolwaterstof e» oververhitte stoom, dat door de- ring— «l.

I vormige ruimte 9Φ stroomt,- kan komen- De reactor is; door middel vam een j 'r~ m ...... · i : · produktuitlaatgijp· 10(1 met een warmteuitwisselaar 99- verbonden·-

Bij een alternatieve uitvoeringsvorm kan het reactorsysteem zodanig worden ontworpen, dat de zwaardere koolwaterstof door de ring- 35. vormige ruimte 94 kan stromen en het mengsel van lichtere koolwaterstof en stoom door de perforaties van pijp 95 wordt toegevoerd-

Bij het functioneren van het toegelichte reactorsysteem wordt de voeding van de- lichtere, koolwaterstof , die eventueel gemengd, is « T f ' ί ί ” i : ' -26- -l·· ' t \ · met een; kleine hoeveelheid water* of stoom en, tot de gewenste temperatuur (bijvoorbeeld. 500 tot 7QQ5 C voor een voeding, die in hoofdzaak koolwaterstoffen met 5 of minder koolstof atomen bevat) voorverhit is, naar de menginrichting 83 gevoerd. In de menginrichting 83 wordt de lichtere-5 koolwaterstof met oververhitte stoom of ander regelingsfluldum gemengd. Naarmate het mengsel van. koolwaterstof en oververhitte stoom door de ! ί pijp; 92* stroomt», worden, de lichtere koolwaterstoffen, gekraakt„ Het ge— j wenste*. temperatuurprofiel voor het uito-oeren van de kraakreactie wordt ί door" de hele, gijp 82 heen gehandhaafd door aanvankelijk de koolwaterstof' t ' - *' - · •10»· rechtstreeks met dis» stoom van hoge temperatuur te mengen en indirect door de verhitting,sgassen die,, door de uitstralingsblokstructuur stromen, . [ j welke structuur· door middel van een heteluchtgenerator 86. bij* of in de i t i » buurt van de menginrichting· 83» voorverhit wordt- I | , Het is» voordelig de .voeding van de zwaardere koolwaterstoffen te ƒ 15 ‘ mengen met water of stcoms en in voorverfeittingsoven 89* tot de gewenste- i ! temperatuur voor te verhitten-. Voedingen van zwaardere koolwaterstoffen \ ! t bijvoorbeeld» die in hoofdzaak koolwaterstoffen met 5- of meer koolstof— i i atomen bevatten» worden bij, voorkeur gemengd met 13 tot 30 gews.% stoom ί Γ . . ...

I [ of water» berekend op het gewicht vans. de voeding van de zwaardere kool— ; 20 .waterstoffen.» en; verhit op een temperatuur van 300 tot. 600®' Cl De voor—

i ! S

: verhitte koolwaterstof wordt dan naar de geperforeerde pijp 95 gevoerd - om* daar vervolgens- te worden gekraakt- De zwaardere koolwaterstof stroomt vanuit de geperforeerde pijp 95 naar de ringvormige ruimte 94 en wordt continu gemengd met het stromende mengsel van oververhitte 25 stoom en gekraakte lichtere koolwaterstoffen uit pijp· 92'. Het mengsel van lichtere koolwaterstof en stoom verdunt de zwaardere koolwaterstof en. verhit het te kraken mengsel van de zwaardere koolwaterstoffen, j | - Het: te kraken reactxemengseL· wordt ook verhit door de verhittings— • gassen» die. door- de oven. 85 aan de buitenzijde van de reactorpijpen 92 : j 3Φ ί e®.9 © stromen·— Det condities voor? hefe. kraken- vans de* zwaardere koolwater— : ' - ' l Γ.** » - ♦··*· . - -·····. · ·. ·-·· ' · ·' stof worden zodanig?gekozen» dat sijf de vereiste? kraakcondities· leveren,, 3 bijvoorbeeld' temperatuur- profiel over: de lengte van* de reactors De condities voor deze kraakreactie zijn afhankelijk van de snelheid, waarmee de zwaardere koolwaterstof wordt gemengd; met het mengsel, van lichtere 35- koolwaterstof en stoom» de temperatuur van dit mengsel en de- in het kraakmengsei. ingevoerde warmte» die afkomstig; is van*, het verhittings— ί " gas» dat. aan de* buitenzijde- van- de reactorpijpen stroomt- Tën gevolge • .·;. :%:..

. ··.».·'· ';·;'·. .-· . '.,,.

· ·:···· ί-'ί.·.,-"' : i* ξ,ν*:·" -ƒ'·->:> · ./ -27- van de sterk endotherme aard van. de kraakreactie is: de warmtestroom aanvankelijk groot en wordt deze tijdens de kraakreactie geleidelijk verminderd, De verlaging van de temperatuur van het verhittingsgas, naarmate het in een richting stroomt/ gelijk aan die van de stroom 5 van de zwaardere koolwaterstof, resulteert in een gewenste vermindering van de warmtestroom langs de reactor. Om de- gewenste kraakconditxes te regelen worden bovendien betrekkelijk grote hoeveelheden van de > zwaardere koolwaterstof toegevoegd aan het mengsel van- lichtere: koo-1— f' 4 * - * ί ! waterstof en- stoom,, waarbij vervolgens* continu kleinere hoeveelheden » ' » * ^0 ' van de zwaardere koolwaterstof aan het mengsel worden toegevoegd, # Set gekraakte- produkt wordt in warmteuitwisselaar- 99 snel gekoeld, · bij voorkeur binnen (1,.1 seconder, waarbij binnen ¢,05. seconde grotere . voorkeur-verdient, j - __

Met hef oog- op de verscheidene*; componenten, die in de reactor jS volgens, de onderhavige uitvinding: kunnen, worden toegepast,, kan de menging van het regelflüldum en het als reactiecomponent fungerende fluïdum op geschikte wijze worden- uitgevoerd onder toepassing van eik middel* dat een innige en uniforme menging van de fluïde kan bewerk— stelligen*. zoals nader is toegelicht bijf de reactoren volgens-fzg, £ ' ' 20. en fig, 2, ftls alternatief kunnen ook venturi-straalpijpen of hun equivalenten worden toegepast om de twee fluïde te mengen, [ Zöals beschreven is onder verwijzing naar de toegelichte uitvoeringsvormen, omvat de reactor volgens de onderhavige uitvinding een geperforeerde pijp, die zich uitstrekt in een reactorhuis of 25. reactcrpijp, waarbij de ringvormige ruimte, of een ander gebied, die, respectievelijk dat door de geperforeerde pijp en het reactorhuis wordt begrensd, de eigenlijke reacfcLezone vormt. Het ontwerp voor de * reactor (bijvoorbeeld^ de oppervlakken van de dwarsdoorsnede van. de : reactiezone en de lengten van de reactormantel en de geperforeerde pijp, ; sd <3» grootte en hef aantal openxngen int- de& geperforeerde» pijp,, en derge.— , t ^ lijke}- is-afhanfcelljte van die gewensteereactiecondities'· (bijvoorbeeld; hef' temperatuurprofiel en de warmteinvoer, die vereist ie om het optimale of gewenste temperatuurprofiel te handhaven, de gewenste verblijftijd van de reactiecomponent in de reactor of in een katalytische reactor, · pet eenheid, katalysatorbed en het verduimingsmiddelaffect van* het regel— 35: -F7 τιΤ-^τιτη op de. reactiecomponent). en van da aarcLvan de fluïde (dat. wil zeggen de reactiecomponent of het regelfluldum of ander mengsel), die - r -1 84 0 1 0 -· i: _ » » - - ί 1 ------ » i :' · ! ; - ' door de geperforeerde pijp·, en dé. ringvormige reactorruimte· stromen en worden door een beperkte experimentele toetsing door de geschoolde vakman.gemakkelijk bepaald. Dankzij de efficiënte toepassing van warmte, kunnen, de reactiepijpen belangrijk korter zijn dan. die, welke- bij de· ' 5 werkwijzen volgens de stand van de techniek worden gebruikt.

Om. de optimale reactiecondities te handhaven.,, zai de. geperfo-i' ; reerdes pijp zich; üfc hete algemeen· in hoofdzaak over de gehele lengte • r | . · de reacfeiezone uitstrekken-. Ook kat ia die gevallen*, waarin het: -j.

1 ' regelflulduar bij voorkeur, tijdens; het eerste gedeelte van de reactie r ï ! 10 ' met de? reactiecomponent wordt gemengd> de geperforeerde pijp zich met ; voordeel uitstrekken in slechts, het begin-gedeelte van de reactor of.

1 y- zelfs rids, uitstrekken van het uitlaateinde van de reactor tot in het 1 ¢- voedingsgedéelté van die reactor» ' . ; i Bij. de constructie van de reactor volgens de onderhavige uitvin— ! IS ; dings worden: de reactorpi.jp en de geperforeerde pijp met voordeel ver— * i vaardigt uit materialen,, die inert zijn voor de toegepaste reactie en . ί -; de toegepaste reaetiecomponentenv welke materialen in de gewenste vorm,. ' | j bijvoorbeeld buizen kunnen worden vervaardigd, en die in voldoende mate ί bestand zijn tegen de bedrijfstemperatuur» Metaalcompositiesp- die toe— <20*, gepast kunnen worden voor de vervaardiging van de bij hoge bedrijf stem— ! . peratuur„. bijvoorbeeld- temperaturen boven. 700.®" CV toegepaste regel— ί ! fltEfdus£=>pijp en reactorpij.p^ zijn op nikkel, gebaseerde legeringen met ijzer,» chroom, kobalt, molybdeen,.' wolfraam en tantalium- of buizen van nikkellegering. Deze. composities uit nikkellegering kunnen in het alge— 25 meen temperaturen tot 1200* C weerstaan en· kunnen ook stand houden _: onder de drukken,, die binnen de reactorpijp heersen. Van dergelijke metaalcoasBosities verdienen legeringen, van nikkel en chroom de voor— ! - i .

' } · [ keur» -· . 1 .

. I · * * |. Qökis· de omstandigheid overwogen r dat da- pijpen kunnen: worden 1 30!t-: vervaardigd: uit keramische* comgositissr,. zoalse aluminiumoxyde. o£ sdli-rr , ' f ‘'ciusisitsides1· voer· gebruik' bfj: temperaturen vans 1200.** C: en hoger- Sange— : * nemen wordt,, dat dergelijke keramische composities- warmtestromen leveren,. die dienovereenkomstig groter zijn. dan de metaalcomposities, waarbij eet verdere vermindering- van de verblijftijd mogelijk wordt- Boven— 3$· diet worden problemen· van materiaal-uitzetting bij de hoge- bedrijf stem- i o · i ; peraturen aanzienlijk, verkleind·- Deze.· keramische materialen zijn bij j · voorkeurr doorzichtig of doorschijnend- In·, een dergelijk geval worden :· 1 0- '·, ·ν-··1·· - ' · : | *’ * ' *··;." ^ ‘ V ^ ‘1’ < / ’ ......

" -kT: f- ' v-*v->5; -: ’ ‘ --· ? / < ' . _ ' . <w.' —29— * ·> . belangrijks hoeveelheden warmte door straling vanuit de keramische- blokken en het verhittingsgas rechtstreeks naar het reactiemengsel overge— dragen. Op de2e wijze zal de reactorpijp een lagere temperatuur bezitten,, terwijl een grotere warmtestroom aan’ het reactiemengsel wordt 5 geleverd·

Bij uitvoeringen bij lagere temperatuur worden de pijpen voor de reactor en. het regelfluXdum: op geschikte wijze vervaardigd uit meer * : conventionele? materialeir^ zoal» koolstofis-taal of: roestvrij staalt afhan—j i' keiijk vaas de? toegepaste specifieke temperaturen, het toegepaste speci— j 10 iieke, als reactiecomponent fungerende fluïdum en het toegepaste specifieke regelflufdum.

Hij veéL toepassingen, in het bijzonder bij die uitvoeringen-,, waarbij de reactor* wordt gebruikt, ons endctherme reacties; uit ter voeren, wordt de reacor in een oven geplaatst,, die van binnen met een keramisch IS materiaal bekleed is- of op andere wijze een keramische blokstrucuur bevat. De keramische blokken zorgen voor* een grote- warmtestroom. _De-rechtstreekse warmteoverdracht van de verhittingsgassen naar de reactie— pijp en de stoompijp is; betrekkelijk gering-, vergeleken met de grotere warmtestroom,. die tot stand gebrcht wordt door de straXingswarmte van 2Q het binnesoppervlak: van de uitstralingsblokken. Krachtens een geschikte . selectie van de configuratie van het keramische materiaal kan een bin— nenoppervlak. van d© uitstralingsblokken worden verschaft, dat de gewenste warmtestroom geeft. Den grotere warmtestroom kan bijvoorbeeld geleverd worden door het specifieke oppervlak van het uitstralingsblok 25 te vergroten, terwijl een geringere warmtestroom op overeenkomstige wijze wordt verkregen door het specifieke oppervlak van de uitstralingsblok-structuur bij dezelfde temperatuur te verkleinen.

De bij de- constructie van de uitstralingsblokstructuren zowel bij : de stoomaververhitter- als. bij de- reactiezone toegepaste materialen zijn '3(3? wa.-ria-T-r^ttaiT^ <üet voldoendes tegen hittes- bestand zijn om? destempera— * I ** *;* ’* -« * — · , ' « ? ' turen-, die bij* het: uitvoererr van? de kraakreacties worden toegepast, t© weerstaan. Voorkeursmaterialen zijn keramische composities van het type, dat bij tegen hoge temperatuur bestand zijnde vuurvaste materialen worden toegepast. Een bij het vervaardigen van deze blokken, toegepast 31 specifiek materiaal is een keramische compositie, bestaande uit betrek— kelijkr zuiver aiuminiumoxyde met: een toevoeging van* chroomoxyde- om- er t een extra, sterkte aan te geven, andere materialen, die bij; de uitstra— r i 84 0 I Q 6 4 - ^ _ _! * » * « » * ' ' j i - -30- ; i lingsblokstructuren kunnen worden toegepast,. zijn onder meer. magnesium-oxyde.,. zirkoonoxyde,. thoriumoxyde, titaanoxyde, siliciumnitride ,silicium-carbide en vezelmaterialen van bet oxyde-type.

De volgende- voorbeelden geven een. nadere- toelchting op de.reac-5 tor volgens- de onderhavige uitvinding, en de. toepassing daarvan. De voorbeelden dienen niet zodanig, te worden uitgelegd, dat zij' de omvang van • 5 I 1

; dë? uitvinding daardoor beperken. Γη der voorbeelden zijn alle delen en percentages? gewicbtsdelens en gewicbtspeteentages, tenzij: anderss is£ aait— j - ' ‘gegeven· ’ ' J

] 10 Γη de voorbeelden· Γ tot XE is de verhouding stoom tot koolwater— ' ; stof (S/Q~verhouding! de. verhouding van stoom tot koolwaterstof big de I I uitlaa.t: van het katalysatorbedl Bij;, de vermelding, van. de resultaten ; va® ®&t voorbeeld is; de omzetting' uitgedzukfc als» het gewichtspercentage : : van het ethylbenzeen,» dat in reactie in gebracht en de selectiviteit ! IS; is het molpercentage van de totale hoeveelheid van het in. reactie ge— ! treden Cdat wil zeggen omgezette), ethylbenzeen, dat styreen vormt· Der tem k^ St/kg. katalysator,- stelt het aantal kilogrammen styreen voor, [ ; dat geproduceerd is per kg katalysator op basis, van ""een maal doorvoeren!*·.

: ' - i — ; - De? afkorting "WHS®'* heeft betrekking op de "weight hourly space .

20. velocity ^ gemeten, ais het gewicht van de koolwaterstof, die per uur over de katalysator is gevoerd, gedeeld door Het totale gewicht vair de-• i ‘ katalysators ;

Voorbeelden. I. — V.

Dé gegevens voor elk van de voorbeelden No * s Γ — v werden ver-* 25 kregen door dehydrogenering van een koolwaterstofvoeding, die ongeveer 98 % ethylbenzeen, 1,3 % styreen en de rest benzeen, tolueen, cumeen en , a-propylbenzeen bevatte, waarbij- de methode· volgens de onderhavige l i | [ uitvinding werd. toegepast» De toegepaste reactor voor het verkrijgen i | van des experimentele gegevens was. een laboratoriumreactor, die eer . ! ! · · * ' . ,-'3®*%' nabootsing? waas vans·hefe ia £Lg« 22 weergegeven apparaat· De· reactxemantéL .

- r' ' f: : was een pijp- van? '2F,.Sy at met een? inwendige- diameter van· 5- cmt, Deze pijp l strekte zich, uit door een keramische* blokstructuur met een doorgang voor de stroom van hete verbrandingsgassen. De inwendige geperforeerde buis,, die zich door de reactormantel heen uitstrekte-, bezat een uitwen— 35 dige diameter van 1 cm. De geperforeerde pijp bezat een aantal gaten met ' ' een diameter van 1 mm, zodanig verdeeld', dat een grotere hoeveelheid : stoom aan het begin van de reactor werd ingevoerd, terwijL geringere «* ·* ** * ·. W*- · jj, , - -- y * .,- *y —v- ^· . - *- **^ ’ . » .. f * ~w : £. · t _ m:-“ _ -31- hoeveelheden stoom werden toegevoegd over de lengte van de reactor. Als dehydrogeneringskatalysator werd een conventionele, uit ijzeroxyde bestaande dehydrogeneringskatalysator (dat wil zeggen type HC-77 RT, verkrijgbaar bij.The Dow Chemical Co.) toegepast. De op ieder voorbeeld 5 betrekking hebbende reactiecondities, omzetting (converse), selectiviteit en produktopbrengst zijn in tabel A vermeld. De resultaten zijn gebaseerd op een proef met eenmaal doorvoeren van de koolwaterstofvoeding.

T A B E I. A.

Voorbeeld No.

^ Werkwi j ze-condities. X jTC III IV V

Temperatuur, ethylbenzeen/stoommengsel

Inlaat, °C 567 586 588 595 587

Uitlaat, °C 665 703 704 705 680

Temperatuur, stoom, °C 747 793 793 803 793

15 Temperatuur, ethylbenzeen, °C

(voorverhit) 443 453 453 459 453 S/0 verhouding

Uitlaat 1,3 1,2 1,4 1,6 1,6

Verblijftijd, sec. 0,19 0,19 0,19 0,19 0,19

Drukdaling over katalysatorbed, bar 1,03 1,43 1,67 1,85 1,93 20 "WHSV"(doorvoersnelheid in gew.per uur per kat.gew.) 2,05 2,52 2,52 2,52 2,52

Werkwijze-resultaten.

Conversie, % 51,6 64,1 71,5 72,5 61,0

Selectiviteit, % 92,4 90,3 88,3 87,4 90,8 25 kg St/kg kat. 0,96 1,43 1,56 1,57 1,37

Zoals uit deze gegevens blijkt, zijn de opbrengst en de selectiviteit, alsmede de samenstelling van de produktopbrengst van de dehydro-generingsreactie, verkregen onder toepassing van de reactor en werkwijze 30 volgens de onderhavige uitvinding, verrassend uitstekend, in het bijzonder in vergelijking tot een conventionele dehydrogeneringsreactie, uitgevoerd in een conventionele reactor onder toepassing van conventionele dehydrogeneringstechnieken, waarbij de conversie gewoonlijk 50 tot 55 % en de selectiviteit bij overeenkomstige conversies in het algemeen 90 35 tot 85 % bedraagt.

8401064 * « -32- ; J---------'

Voorbeelden VI' - xr>

Een koolwaterstofvoeding, die 98 % ethylbenzeen,. 1,3 %; styreen en de. rest benzeen, tolueen, cumeen en propylbenzeen bevatte, werd onder toepassing van; de bij de- werkwijze volgens; voorbeeld. I gebruikte 5 laboratoriumreactor gekraakt.. De reactie werd, uitgevoerd onder toepas sing, van geringere S/Q-verhoudingea dan die, welke volgens de· voorbeelden i · X — V werden gebruikt— De specifieke reactiecondities en- de selectivi— i ; • | teifc en, omzetting^ bi$ eüc van de. taegepaste reactdecondities* zij.ro ins . i· ! f tabel. B4 " : ' 'i.'' 1 * ' ‘ i m ar & w- e s b·» - * Werkwijze-condities» Voorbeeld ΝΌ», ’ ί - - , j.

J Temperatuur, ethylbenzeen/ VX VXC VXXX 35£ XX 1 ) ^ stoommengseL , | | ; Xhlaat„*e 566 56® 564 ' 566 573 57® j . ;isi * Uitlaat, *C . 636 652: 670 674 637 700 - , S/G-verhouding·, uitlaat 1,0. 1,® t„® 1,0 1.,Q 1,0 1 r ;· ''WHSV^ (doorvoer snelheid ' ; . in gew.per uur per k&to.gêw*) 1,0- l,Q 1,0 1,0 1,0, 1,0, I . ! Drote· · .. -'···[ , r - OïtXaat, bar 1,3 t,S 1,3 1,5 1,5- 1,5 - 20: ! Werkwij ze-resultater* ·

Conversie-%-· ,45,7 S3·,® 53,5 62,5 69,0· 76,®

Selectiviteit $r 94,3 93.,3 92,3. 91,9 90,4 89,1

Voorbeeld XIX.

25 Een gasolie werd onder toepassing van de reactor volgens de onderhavige uitvinding, gekraakt* De reactormantel bestond uit een 10 i , . lange reactormantel. met een inwendige diameter van 2 cm, welke mantel } · ] ! ' zich- door een keramische blokstructuur uitstrekte en een doorvoer voor . j. . - de* strooim van hete verbrandingsgassen bezat·-- Eén binnenhuis* met een uit— · .13001 1 weadige» diameter vaas 501 mat strekten zicht uür· over dés eerste 7 m var. de» .

t - reactormantel* De- binnepijp* bezat een reeks van 6 stel openingen, die met tussenruimten -van 1 m over de lengte ervan waren aangebracht.

Bij het in-bedrijf zijn werd. per uur· 75 kg oververhitte stoom gemengd met 10,7 kg van de gasolie. Het resulterende gasolie/stooramengsel 35 bezat een. temperatuur van 593°C=. Het mengsel* werd' door de reactor ge--—r voerd, terwijl door ellc stel openingen 10,7 kg- gasolie aan- het mengsel - ._,.· 18 4 0 1 Q 6 4- -. - - ' ~ - -·. Λ -33— if τ werd. toegevoegd (dat wil zeggen dat aan het. gaso lie/stoommengsei. 64,2 kg gasolie· werd toegevoegd naarmate het door de- reactor stroomde), waarbij een verhouding stoom tot olie· bij de reactoruitlaat van ongeveer 1 werd gehandhaafd- De verblijftijd van de gasolie in de reactor bedroeg 5 Q,08 seconde-

Voorbeeld XXIX..

E'en kraaJcreactie werd onder- toepassingr van. de in voorbeeld XII i beschreven, tec&nieic uitgevoerd (waarbij hetzelfde totale thermische ï ; vermogen, en dezelfde gemiddelde warmte stroom werdén gehandhaafd) met dit; 10 verschil, dat aanvankelijk 75 kg oververhitte stoom werd gemengd met 25 kg gasolie get uus (temperatuur van het aanvangsmengsel bleef op. 593*0 ; en door eUc. stel openingen in de geperforeerde pijp· slechtsr a,3 kg- gasolie • per uur werd. taegevoegdl '.· Vergelijkend voorbeeld t- ·. £5! Een kraakreaetie werd uitgevoerd bij; in- hoofdtaak dezelfde reac— tietemperatuur en druk. als volgens voorbeeld XII en XIH, waarbij aan het begin de gehele hoeveelheid oververhitte stoom (75 kg/h) met de gehele hoeveelheid te kraken gasolie (75 kg/h). werd gemengd en conventionele kraaktachnieken, werden toegepast.

.20 De samenstellingen van de produkten, die bij de kraakreacties volgens- de voorbeelden XII en XHI volgens vergelijkend voorbeeld I : werden verkregen,, zijn vermeld in tabel C. Alle resultaten zijn op basis van "één maal doorvoeren")- 25 TABEL C.

Produkt samenstelling·. 'Tergelxjtend 1 Voorbeeld XII Voorbeeld ΧΙΙΓ voorbeeld 1.

* * ' * t t . . Waterstof 1,(1 £>Gt * 2,1 ; 30? Methaan ./.-. *125·*. V 133 .. 143··

Acetyleen 1,2 1,12 1,0

Ethyleen 31,8 31,1 25,5

Propyleen 13,6 13,9 15,5 1,3-Butadieen 5,4 5,4 4,3 35. Andere C-41^ 2,9 2,ff 6,9- _ Benzeen 6,1 6,1 - 5,9 u. ; Tolueen . .4-3-. .4,1 4,2.

• r ndere 0-6Fs tote 04^ · 2£,CE- ~ ' ' '2Ü3; - 2É.3F-_ 8401 0 6 4 :1 .

* i ; : -34- ί ^

De voordele» van de werkwijze en het apparaat voor het kraken van koolwaterstoffen blijken duidelijk, uit de gegevens van. tabel C. Meer in het bijzonder is, wanneer gasolie. volgens, de onderhavige uitvinding wordt gekraakt, de opbrengst aan ethyleen belangrijk hoger dan wanneer 5' gasolie wordt gekraakt onder toepassing, van de methoden volgens de stand, van de? techniek» Bovendien is.· wanneer de- gasolie wordt gekraakt onder toepassing; vaar de methode volgens de onderhavige uitvinding,- de ? i , 1 .. · opbrengst.aan methaan en propyleen,1 zoals gewenst wordt1 minder- !'.'·· - --- · -· · ••"V ‘ ' ! -.··. · ·/·· ' l· - ' ί 1 ί · · · ' · .

ί·'··" : - i . i ! : . . ‘ i . .

’ i ‘ ·, i · i- : .

1 ’ - - ; i · · 1 ; ; , -*· . v

·.2 ' , I

- i i- - . . - - - : - L ; . ... - : . - ; ; 1 - .-V-, ' ------V.. .1 >.

r>,. \ £.'· “/.·;' - V ‘ _-· - ;B./i£·1·ƒ2# - ·" . .? j·· ‘ - 1 ï ‘ .

i l '· ' ƒ : r .· :;· ί · · . V. · ..; ·.···' _· .·, · 2 • -·· ^-:y: .i, -’".fc---- - :· --C. >·. .

Claims

1. Sen: reactorsysteem voor het continu, uitvoeren van een chemische reactie,, waarbij een als. een reactiecomponent fungerend fluïdum wordt gemengd met een regelfluïdum-,, dat al. of niet een reactiecomponent kan . i zijn» waarbij, het reactorsysteemt omvats-- ^ i j' · . ; [ S ! een mengmiddel voor het aanvankelijk mengen· van ten minste een gedeelte . i : van het als reactiecomponent fungerende fluïdum met ten minste een gedeelte van het regeifLuïdum ? een reactiezone> die een reactorpijg met 1 een mantel q£ huis en ten minste een binnengijpy die zich in en door een ' \ : groat gedeelte van de reactormanteL heen uitstrekt,. omvaür waarbij, het % Ij mengmxddel vie het fluïdum in verbinding staat met de reactiezone, zo—- · danig* dat het mengsel van het als reactiecomponent fungerende fluïdum en het regelfluïdum continu door de biimenpijg (en) of het reactiegebied, dat gevormd wordt door het buitenoppervlak van de binnengijp (en) en het binnenoggervlaJc van de reactormastel* kan stromen? waarbij de binnenpijgs i . - ·' | IS : (en) over hun lengte geperforeerd zijn hetzij om op· meerder® plaatsen door de reactorpijg heen extra hoeveelheden van het regelfluïdum en/of : het als reactiecomponent fungerende fluïdum in het mengsel van regel— . fluïdum en als reactiecomponent. fungerend fluïdum in te voeren terwijl dit door de reactor stroomt, hetzij, om het mengsel van regelfluïdum. en als 20 'reactiecomponent fungerend fluïdum in een zich door de reactor bewegende stroom van het regelfluïdum en/of het als reactiecomponent fungerende fluïdum in te voeren, zodat het mengsel van regelfluïdum en als reactie— component fungerende fluïdum continu, wordt gemengd met het regelfluïdum ; '; en of als het reactiecomponent fungerende fluïdum, terwijl het mengsel 25: door de reactor stroomt? waarbij: de binnenpijpert zodanig ontworpen zijn,. 1. date, hete regelftuïduiar err/cg hete als reactiecomponent fungerende, fluïdum l· ‘‘ .... --- - - · ·-- ·· 1 · ·· ! ! en hete mengsel van hete regelfluïdum ere hete als reactiecomponent: fun gerende fluïdum· met een· zodanige snelheid worden gemengd, dat de reac— tietemperatuur en/of de concentraties van de reactiecomponenten in de 30 reactorpijp op een beheerste wijze continu worden gewijzigd naarmate . het mengsel door de reactor stroomt. 2. apparaat volgens conclusie £, waarin- de reactor een buisvormige mantel met een enkelvoudige geperforeerde pijpt die zich door het axiale - ; - · " - ——i „. . i*· . -·ν·;·.^ *“ *’*: ’‘-C’' . '· · ' ' ' - ' ‘ .« · ' .. .Jk — Λ-*.· *?'-,· - -J” '· - ,. - · ·;.. - -- -'.·· • ' -- * -f. i-r- Λ Λ -- , -ν^~,.: ;·*/· —36— i ; ...... · ~ * % centrum, van·, de buisvormige mantel uitstrekt, omvat» 3» Apparaat volgens conclusie 2, waarin- de geperforeerde binnenpijp ontworpen is om· het regelfluldum te transporteren en het gebied, dat begrensd wordt door het buitenoppervlak, van de geperforeerde pijp en het 5 binnenoppervlafc van de- reactormantel of -huis, ..ontworpen is, om. het. mengsel van het. als reactiecomponent fungerende fluïdum en het regel— I , fluïdums, te transporteren. i i: Apparaat, volgens conclusie Êm waarin die» reactor een,- groot, aantal | t · zid»-in de reactor uitotrekkende geperforeerd®-pijpen bevat. I • r · . ; ttt · _ 5. Reactor volgens; conclusie' f , waarin de reactiezone zich- binnen i in een warmteuitstralende structuur1 bevindt. i ; : : j 61 Reactor volgen» conclusie 5 , waarin de warmteuitstralende .; i stiraetmre voorzien? isvan een doorgang om het stromen van gassen om? i ! ; * • ten minste een- gedeelte van de reactorpijp, geen mogelijk te maken. IS ; T. . Werkwijze voet het uitvoeren. van een chemische reactie onder· 1 toepassing van'de reactor volgen® conclusie t„ welke methode de volgende stappen omvat? het aanvankelijk mengen van ten minste een gedeelte van . een al® reactiecomponent fungerend fluïdum: met ten minste een gedeelte : ï . . 3 ‘ . - V —; ! Γ vans·het regelftuïdumr het·döor de reactor laten stromen van· het rest!— 2Q · terende mengsel, terwijl extras hoeveelheden van het fluïdum,· dat alsr.· ! regelfluïduim en/of al® reactiecomponent fungeert, continu met het ; mengsel va»‘ het regelfluïduim en het als reactiecomponent fungerend fluïdum worden gemengd; naarmate het mengsel door de-, reactor heen stroomt door continu extra fluïdum, dat als regelfluïdum en/of als reactiecompo— 25 nent fungeert,, vanuit de geperforeerde binnenpi jp (en) op een groot aantal plaatsen door de reactorpijp heen. in het mengsel te voeren naarmate dit 'door het reactiegebied stroomt of door continu, het mengsel van regel— ! ! fluïdum en'als reactie component fungerend fluïdum vanuit de geperfo— f reerde-binnenpijpCen) op» een groot aantal plaatsen, doorr de reactorpijp-. 3(^>te-heen£naaE?hetofETixaimr^dat als regeLflttrdtnm en/oÊ aï® reactiecomponent • V'-rffagpaeteera:dat?dóet· Sets reactiegebied van de reactor stroomt,» te voerend ' ; waarbij Set mengen var het extra fluïdum-, dat als regelfluïdumc en/of als- reactiecomponent fungeert, met het reactiemengsel onder zodanige condities wordt uitgevoerd,, dat de temperatuur van het reactiemengsel 3S- ; en/of de concentratie van- de· reactiecomponent in het mengsel van reac— '· tiecomponenten op? beheerste wijze continu wordt gewijzigd naarmate het ! ] reactiemengsel door de reactorpijp-- stroomt. ’ . sr*·-/'N''*£Vvl- :Λ·>·- .....V.. · - - * * * * * ' ; : -37- 8* Werkwijze volgens conclusie 7, waarbij dè chemische reactie een, endotherme reactie is, aanvankelijk een gedeelte van het regelfluidum met het als reactiecomponent fungerende fluïdum wordt gemengd en het regelfluidum continu in een mengsel van het regelfluidum en het als 5 reactiecomponent fungerende fluïdum wordt ingevoerd naarmate het mengsel door de reactor stroomt». 9K, Werkwijze volgens conclusies waarbij de chemische reactie I i endathenm £$„, aanvankelijk, een: gedeeltes-van? het als reactiecomponent | ; fungerende fluïdum met het regelfluidum wordt gemengd er het als= reac— 10 tiecomponent fungerende fluïdum· continu in het mengsel van- het regel— fluïdum en het als reactiecomponent fungerende fluïdum wordt ingevoerd ; naarmate het mengsel door de reactor stroomt., • i 1QL Werkwijze volgens conclusie- Tm waarbij- de chemische reactie exotherm; is* het regelfluidum- een koelmedium is,- aanvankelijk een ge— ; XI deelte van het regelfluidum met het als reactiecomponent fungerende fluïdum wordt gemengd en het regelfluidum continu- in het mengsel van het regelfluidum en het als reactiecomponent fungerende- fluïdum wordt ingevoerd naarmate het mengsel door de reactor stroomt. * - ... | ££„. Werkwijze volgens·- conclusie 7> waarin de chemische reactie 20. exotherm is*· aanvankelijk een gedeelte van de reactiecomponent met het regelfluidum wordt gemengd- en het als reactiecomponent fungerende fluïdum continu; in het mengsel van het regelfluidum; en het als reactiecomponent fungerende fluïdum· wordt ingevoerd naarmate het mengsel door de reactor stroomt.

12. Werkwijze voor het thermisch- kraken van een koolwaterstof, een gesubstitueerde koolwaterstof of een mengsel daarvan, onder toepassing van de reactor volgens conclusie 5, welke methode de volgende stappen £ omvats het aanvankelijk mengen, van de koolwaterstof met oververhitte t stoom? het doen. stromen van het resulterende reactiemedgsel door het r j 33* reacfclegebiedÈ: van dep reactorpijp;^ die zxcte .door de warmteuitstralings— ' t- Γ '' structuurruitstrekti- waarbij? daardoorheen een verbxfctingsgas voor het verhitten van het reactiemengsel stroomt? en het continu invoeren van extra hoeveelheden oververhitte stoom of koolwaterstof door de geperforeerde pijp heen rechtstreeks naar het reactiemengsel- naarmate dit 35 door de reactorpijp- stroomt, Waarbij· de temperatuur van het reactie— mengsel ten- minste- ten dele geregeld wordt door de toevoeging: van de* aan het reactiemengsel toegevoegde oververhitte stoom en/óf koolwater— -:--- - ' >- t’ . r-^ Stof.: -i ^ --- - -.·· - - - - ü;,·- -_| • 84 0.10 6 4 / i;.: I i : ; ' ' ’ ; -38- j 13,..' Werkwijze volgens, conclusie· 1.2, waarbij de· koolwaterstof vddr het kraken· in. de vorm: van een damp of fijne nevel verkeert* die voorverhit is tot een. temperatuur beneden de temperatuur, waarbij in belangrijke mate kraking optreedt.

14. Werkwijze volgens conclusie- 12,· waarbij de oververhitte stoom ' aanvankelijk- wordt gemengd met een gedeelte van de koolwaterstof en ! daarna* de koolwaterstof continu* in het mengsel van-de koolwaterstof en. | oververhitte stoom wordt ingevoerd, naarmate het door de reactor stroomt.,; I i tSv Werkwijze* volgens?· conclusie; 14* waarin tot 20? gew.dln over— | 10 .! verhitte stoom aanvankelijk worden gemengd, met I deel koolwaterstof— · ; mengsel en het gekraakte reactieprodukt 0,5. — 2 gew.dln oververhitte ! ; atoom per gew.dl. koolwaterstof bevat.. . j | 16sw ' Werkwijze voor: het katalytisch kraken van. een koolwaterstof,. ‘ i - ‘ ; een gesubstitueerde koolwaterstof of een mengsel daarvan, onder toe— IS- passing van der reactor'volgens* conclusie. 1, waarbij, de werkwijze be— · staat, uit de volgende stappen* het aanvankelijk mengen van de koolwaterstof, de gesubstitueerde koolwaterstof of een mengsel daarvan, | ; met waterstof?; het doen stromen van het resulterende mengsel van kool— ! ; waterstof en. waterstof, door een katalysatorbed,. dat zich bevindt in - \ · 20 het reactiegebied, dat gevormd wordt door het binnenoppervlak van de» reactorpijp- .en. het buitenoppervlak van de geperforeerde binnenpijp(en) ? ; en het continu* toevoegen van. waterstof of de· koolwaterstof vanuit de geperforeerde pijp aan het reactiemengsel naarmate het mengsel door het reactiegebied stroomt, waarbij de reactiecondities van het reactiemengsel 25 · althans gedeeltelijk,geregeld worden naarmate dit door de reactorpijp stroomt.

17. Werkwijze voor het tezamen kraken: van een lichtere en een zwaar— i dere* koolwaterstof, welke- methode omvats * [ het aanvankelijk mengen van; de lichtere koolwaterstof met een overver— r ; 30f I . hitte stoom en» hets doen stromen vans, het. resulterende mengsel door een i ' f·-reactorpijp-i dEe* si^ uitstrekt, door een wncmteuitstralingsstructuur - · : ' heen,, waarin: een. verhittingsgas aanwezig- is om:· het reactiemengsel,.. dat daardoorheen stroomt, te verhitten, waarbij het genoemde mengsel van de lichtere koolwaterstof en stoom wordt, onderworpen aan temperaturen, en 3S reactiecondities, die voldoende- zijn om, de lichtere koolwaterstof - tot een gewenste mate te kraken? en het daarna- continu, invoeren van de ;-; zwaardere·, te kraken- koolwaterstof in het mengsel, van de- oververhitte - · · .· - - ' -'····' .....- . · .. . - -.-“i V'.*· >. · ·«. ' . · λ ? ---:--·-:--—1—- -33- ..- s toom. .en de lichtere koolwaterstof net een. snelheid, waarbij de temperaturen en de· reactiecondities van het mengsel, van oververhitte stoomy lichtere koolwaterstof en zwaardere koolwaterstof in stand worden gehouden·

5 IS· Werkwijze voor het uitroeren van de katalytische dehydrogenering van. een koolwaterstof een gesubstitueerde koolwaterstof of een mengsel van koolwaterstof en/of gesubstitueerde, koolwaterstof* waarbij de dehydro— j \ generingswerkwijze: bestaat uit des. volgende stappens v t • ! bet mengen van een koolwaterstof* gesubstitueerde koolwaterstof of een ~ . 10. mengsel daarvan, met een regelfLuïdum, dat al of niet een reactiecom— * ponent kan zijn? het doorvoeren, van een mengsel door een katalyssatorbed* terwijl continu, extras hoeveelheden: van het regelflurduzn of des koolwater—; '> stof in het mengsel woeden geeoerdj? waarbij het invoeren van het fEuBïums-dat als regelfluldum en/of »1^ reactiecomponent fungeert, met een zcda— , IS niger snelheid:, in het reactLemengseL wordt gevoerdy dat de tes^eratuurv» . ; ; de concentratie van de reactxecomponenten en/of de verblijftijd van. het * dehydrogeneringsmengsel op een beheerste- wijze continu worden gewijzigd * ; naarmate het door het katalysatorbed. stroomt- ·. ; : · ·. .- -· ; - v-^f? 20.. 19· Werkwijze volgens conclusie 1S> waarbij· het regelfluldum: over- -verhitte stoom is en het te dehydrogenerenr materiaal ethylbenzeen, of een ethylbenzeen bevattend koolwaterstofmengseL isv -20- Werkwijze volgens conclusie 19, waarin de oververhitte stoom en het ethylbenzeen zodanig worden gemengd, dat het resulterende mengsel 25 een temperatuur bezit van 500 tot 70GaC en extra hoeveelheden oververhitte stoom aan het mengsel van ethylbenzeen en stoom worden toegevoegd met een zodanige snelheid,-dat de temperatuur van het mengsel continu ' , J toeneemt tot een temperatuur·* die aan. of in de. buurt van de uitlaat van ’ de reactor maximaal, is- [3®--Werkwijze volgensf concihsi» 20.*waarbxxdes temperatuur vanhet f' - rsactiemengseE. aan* de uitlaat vair de reactor: 60® tot: SQ0®Cr bedraagt- '

22- Werkwijze volgens conclusie 19, waarbij aanvankelijk 0,2 tot 20 dln oververhitte stoom per deel uit ethylbenzeen bestaande reactie-component worden gemengd en het reactiemengsel aan de. uitiaat van de 35 reactor 0,4 tot 2, 3 gewr.dln stoom per gewichtsde&L aanvankelijk in de reactor gevoerde, uit ethylbenzeen bestaande· reactiecomponent bevat- - j? 4 ^ ^ .·->;. j.' - . . - *·.· . —r/- · ’**' : · ' * — * · .· · _ · λ·*1 _ y*. * - * *’.“.··* . * ’ ··# . >. " * . . * .h ..... - . · .*·.,· -v:.. ·· ...· ·«· ; ' ·. .· * * 1 ί» ! ' “ - ! T : ; I -40~ i : ‘

23- Werkwijze volgens, conclusie 22, waarbij de verblijftijd van. het ethylbenzeen in de- reactor 0,005 tot 0,3 seconde bedraagt*

24. Werkwijze volgens conclusie 23, waarbij het reactieprodukt uit de reactor rechtstreeks naar. een warmteuitwisselaar stroomt, waarin het 5 reactieprodukt snel tot een lagere temperatuur wordt gekoeld* - 25». Een reactor, die geschikt is om· een koolwaterstof, gesubstitn- V eerder koolwaterstof, een mengsel daarvan, of een ander dehydrogeneer— ^-.baaarmaterïaal te? dehydrogenereir, waarbij* genoemde dehydrogenerings— - i - ‘ '..... ‘ “ . - ' - " ?-* * reactor· een reactormantel of -huis, met ten, minste- één zich daarin. 10 uitstrekkende geperforeerde pijp; en een katalysatorbed met een dehydro— 1. generingskatadysator bevat, welk. bed in ten minste een gedeelte- van i ! het gebiedy dat gevormd wordt door de regelflufdhmpijpen en het reactor— I - - · ; 1 huis;, fsr aangebracht;: waarbij* des 'geperforeerde pijp d£t gedeelte van het: regelfXuiduffi kan transporteren, dat aanvankelijk niet met een reactie— -IS component is; gemengd, zodanig-, dat het regelflufdum continu aan het reactiemengsel kan worden toegevoegd naarmate dit door het i - . :. ; katalysatorbed heen stroomt* . j ,i .2S&, De dehydrogeneringsreactor volgens, conclusie 2S, waarbij: de . - ; ! ' reactor is aasgebracht in een oven, die van binnen bekleed is met ,20 : keramischs materiaal». ' ; 2T« apparaat volgens, conclusie» 26> waarin de oven een doorgang·, die ’ ; voor het doorstromen van gassen one de reactormantel heen zorg draagt en een. middel voor het verhitten, van de. doorstromende gassen bevat .

28. Apparaat volgens conclusie» 2.7 , dat voorts· een warmteuitwisse- 25 laar voor het snel afkoelen van het dehydrogeneringsprodukt bevat. M - •-v·. \ i r Λ- ; M - I r . i . ·' V * * · - - · l -· ,· , - J M. '·' ^If ':v.-l^