NO164784B

NO164784B - PROCEDURE FOR THERMAL CRACING OF HEAVY HYDROCARBON FOOD FOR PRODUCING OLEFINES.

Info

Publication number: NO164784B
Application number: NO84842137A
Authority: NO
Inventors: Swami Narayanan; Axel R Johnson; Herman Woebcke
Original assignee: Stone & Webster Eng Corp
Priority date: 1982-09-30
Filing date: 1984-05-29
Publication date: 1990-08-06
Also published as: BR8307532A; NO164784C; NO842137L

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører generelt termisk cracking (nedbrytning) av hydrokarboner til å gi olefiner. Mere spesielt vedrører oppfinnelsen cracking av tunge hydrokarboner såsom nafta, kerosen, atmosfærisk gassolje, vakuumgassolje og rester til å gi olefiner. Mere spesielt vedrører oppfinnelsen anvendelse av crackede lettere hydrokarboner som et fortynningsmiddel og varmekilde for cracking av tunge hydrokarboner. The present invention generally relates to the thermal cracking (decomposition) of hydrocarbons to give olefins. More particularly, the invention relates to the cracking of heavy hydrocarbons such as naphtha, kerosene, atmospheric gas oil, vacuum gas oil and residues to give olefins. More particularly, the invention relates to the use of cracked lighter hydrocarbons as a diluent and heat source for cracking heavy hydrocarbons.

For tiden finnes det et antall prosesser tilgjengelige for cracking av tyngre hydrokarboner til å gi olefiner. Typisk innføres hydrokarbonet som skal crackes til en ovn omfattende både en konveksjonssone og en strålingssone eller seksjon. Hydrokarbonet gis initielt forhøyet temperatur i konveksjonssonen og overføres deretter til strålingssonen hvor det under-kastes en intens oppvarming fra strålebrennere. Et eksempel på en konvensjonell ovn og fremgangsmåte er vist i US patent nr. 3.487.121. Ettér cracking blir avløpet raskt nedkjølt for å avbryte nedbrytningsreaksjonene. Currently, there are a number of processes available for cracking heavier hydrocarbons to yield olefins. Typically, the hydrocarbon to be cracked is introduced into a furnace comprising both a convection zone and a radiation zone or section. The hydrocarbon is initially given an elevated temperature in the convection zone and is then transferred to the radiation zone where it is subjected to intense heating from radiant burners. An example of a conventional furnace and method is shown in US Patent No. 3,487,121. After cracking, the effluent is rapidly cooled to interrupt the decomposition reactions.

Det er også velkjent at damp anvendes som et fortyrinings-middel ved cracking av hydrokarboner. Fortynningsdampen nedsetter blåndingens molekylvekt dg nedsetter hydrokarbonets partialtrykk i crackespiralene. Det nedsatte partialtrykk for-hindrer dannelse av uønskede koksprodukter i det indre av bestrålingsrørene. I tillegg vil fortynningsdampen forøke utbyttet av ønskede komponenter under crackingen. På den annen side vil anvendelse av damp i hydrokarbonstrømmen kreve en større ovnskapasitet og utstyr enn det som ville være nødvendig for hydrokarbon uten tilsatt damp. ytterligere når damp anvendes må energi og utstyr tilveiebringes for å generere og overoppvarme dampen. På den annen side har opti-mal økonomi favorisert drift ved et minimum damp til hydro-karbonforhold. Tidligere har lette hydrokarboner generelt vært anvendt for fremstilling av olefiner ved termiske crackeprosesser. Generelt kan lette hydrokarboner crackes med fortynningsdamp i området 0,3-0,6 kg damp pr. kg hydrokarbon. I den senere tid har behovet for olefiner overskredet tilgjengeligheten av lette hydrokarboner. Industrien har således søkt mot tyngre hydrokarboner som råvare for olefin-produksjon. Det er funnet at større mengder fortynningsdamp er nødvendig for tyngre hydrokarboner enn for lettere hydrokarboner. Det er funnet at for tyngre hydrokarboner kreves det 0,7-1,0 kg fortynningsdamp pr. kg hydrokarbon. Som en generell-regel er det nødvendig med større mengder fortynningsdamp for tyngre hydrokarboner for å oppnå det ønskede partialtrykk for hydrokarbonstrømmen for å undertrykke for-koksingshastighetene i strålespiralene under den termiske cracking. Følgelig vil behovet for fortynningsdamp kreve en større ovnsstørrelse og større plass. It is also well known that steam is used as a quenching agent in the cracking of hydrocarbons. The dilution steam reduces the molecular weight of the mixture and reduces the partial pressure of the hydrocarbon in the crack spirals. The reduced partial pressure prevents the formation of unwanted coke products in the interior of the irradiation tubes. In addition, the dilution steam will increase the yield of desired components during cracking. On the other hand, the use of steam in the hydrocarbon stream will require a larger furnace capacity and equipment than would be necessary for hydrocarbon without added steam. furthermore, when steam is used, energy and equipment must be provided to generate and superheat the steam. On the other hand, optimal economics favors operation at a minimum steam to hydrocarbon ratio. In the past, light hydrocarbons have generally been used for the production of olefins by thermal cracking processes. In general, light hydrocarbons can be cracked with dilution steam in the range of 0.3-0.6 kg of steam per kg hydrocarbon. In recent times, the need for olefins has exceeded the availability of light hydrocarbons. The industry has thus sought heavier hydrocarbons as raw material for olefin production. It has been found that larger amounts of dilution steam are required for heavier hydrocarbons than for lighter hydrocarbons. It has been found that for heavier hydrocarbons 0.7-1.0 kg of dilution steam is required per kg hydrocarbon. As a general rule, larger amounts of dilution steam are required for heavier hydrocarbons to achieve the desired partial pressure of the hydrocarbon stream to suppress coking rates in the jet spirals during thermal cracking. Consequently, the need for dilution steam will require a larger furnace size and space.

Innen denne industri er det tidligere foreslått å anvende fortynningsmidler andre enn damp ved termisk cracking. Eksempelvis er det i US patent nr. 4.021.501 foreslått anvendelse av buten som et fortynningsmiddel ved cracke-prosessen. I US patent nr. 4.002.556 er det foreslått anvendelse av et hydrogendonorfortynningsmiddel. I henhold til patentet er en hydrogendonor et materiale som delvis er hydrogenert og som lett avgir hydrogen under de termiske crackebetingelser. Dette materialet injiseres i crackeen-heten ved. et antall steder for å bibeholde hydrogenover-føringsforholdet til crackeforholdet ved et i det vesentlige jevnt nivå i enheten. Within this industry, it has previously been proposed to use diluents other than steam in thermal cracking. For example, US patent no. 4,021,501 proposes the use of butene as a diluent in the cracking process. In US patent no. 4,002,556, the use of a hydrogen donor diluent is proposed. According to the patent, a hydrogen donor is a material which is partially hydrogenated and which readily releases hydrogen under the thermal cracking conditions. This material is injected into the crackeenity by. a number of locations to maintain the hydrogen transfer ratio to the cracking ratio at a substantially uniform level throughout the unit.

Innen industrien er også anvendt hydrogen som et kjølemate-riale for direkte avkjøling av pyrolyseavløpet. I henhold til US patent nr. 2.928.886 avkjøles det crackede gassavløp ved direkte kontakt med en olj,e-vannemulsjon (5-15% olje) . In industry, hydrogen is also used as a cooling material for direct cooling of the pyrolysis effluent. According to US patent no. 2,928,886, the cracked gas effluent is cooled by direct contact with an oil, water emulsion (5-15% oil).

Ytterligere er det kjent anvendelse av aromatiske hydrokarbon og gassoljer som en kjøleolje for å øke olefinutbyttet av det crackede utgangsmaterialet. Den sistnevnte teknikk er blant annet vist i fransk patent nr. 1.349.293 og i japansk patent nr. 41/19886. Furthermore, the use of aromatic hydrocarbon and gas oils as a cooling oil to increase the olefin yield of the cracked feedstock is known. The latter technique is shown, among other things, in French patent no. 1,349,293 and in Japanese patent no. 41/19886.

Nylig er det utviklet en fremgangsmåte for cracking av lette hydrokarboner under meget harde betingelser med etterfølgende samtidig avkjøling av det crackede avløp med en tung hydrokarbon og cracke den avkjølte tunge hydrokarbon under anvendelse av mindre harde betingelser véd anvendelse av den frie varme fra det crackede avløp, slik som angitt i US patent nr. 4.268.375. Recently, a method has been developed for cracking light hydrocarbons under very harsh conditions with subsequent simultaneous cooling of the cracked effluent with a heavy hydrocarbon and cracking the cooled heavy hydrocarbon using less harsh conditions by using the free heat from the cracked effluent, as set forth in US Patent No. 4,268,375.

Av alle de kjente prosesser er det ingen ved hvilken en tung hydrokarbon initialt delvis crackes med en minimal mengde fortynningsdamp og deretter crackes fullstendig under alvor-ligere betingelser under anvendelse av crackede lette hydro-karbonavløp som fortynningsmiddel. Of all the known processes there is none in which a heavy hydrocarbon is initially partially cracked with a minimal amount of diluent steam and then fully cracked under more severe conditions using cracked light hydrocarbon effluents as diluent.

Det er en hensikt med foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe en fremgangsmåte ved hvilken tunge hydrokarboner kan crackes under anvendelse av minimale mengder fortynningsdamp, dvs. hvor det anvendes fortynningsdamp vel under de konvensjonelle 0,7^1,0 kg damp pr. kg hydrokarbon. Det er en ytterligere hensikt med foreliggende oppfinnelse å cracke tunge hydrokarboner og lette hydrokarboner i en kombinert prosess. It is an aim of the present invention to provide a method by which heavy hydrocarbons can be cracked using minimal amounts of dilution steam, i.e. where dilution steam is used well below the conventional 0.7^1.0 kg of steam per kg hydrocarbon. It is a further purpose of the present invention to crack heavy hydrocarbons and light hydrocarbons in a combined process.

Det er en ytterligere hensikt med foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe en fremgangsmåte ved hvilken et lett hydrokarbon crackes i det vesentlige til dens maksimale omdannelse ved en høy spiralutgangstemperatur og tunge hydrokarboner samtidig crackes til et mellomliggende trinn hvoretter det crackede lette hydrokarbonavløp forenes med det partielt crackede tunge hydrokarbonavløp for å tjene som fortynningsmiddel for de tunge hydrokarboner. It is a further object of the present invention to provide a process in which a light hydrocarbon is substantially cracked to its maximum conversion at a high coil exit temperature and heavy hydrocarbons are simultaneously cracked to an intermediate stage after which the cracked light hydrocarbon effluent is combined with the partially cracked heavy hydrocarbon effluent to serve as a diluent for the heavy hydrocarbons.

Det er ytterligere en hensikt med foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe en fremgangsmåte for cracking av tunge hydrokarboner hvor utstyrets størrelse, plassbehov for prosessen reduseres til under det som er nødvendig.. for å cracke tunge hydrokarboner, uten tap av utbytte av ønskede olefiner, sammenlignet med konvensjonell cracking med høy dampfortynning. Det er en ytterligere hensikt ved foreliggende oppfinnelse It is a further purpose of the present invention to provide a method for cracking heavy hydrocarbons where the size of the equipment, space requirements for the process are reduced to below what is necessary... to crack heavy hydrocarbons, without loss of yield of desired olefins, compared to conventional cracking with high steam dilution. There is a further purpose of the present invention

å tilveiebringe plassbesparelse, innsparing i isolasjons-omkostninger som følge av. nedsatt service arealkrav og mini-malisering av det tilhørende dampgenereringsutstyr. For dette formål er det tilveiebragt en fremgangsmåte og et apparat for å cracke lette hydrpkarbonråmaterialer og tungt hydrokarbonråmateriale i et kombinert system. to provide space savings, savings in insulation costs as a result of. reduced service area requirements and minimization of the associated steam generation equipment. For this purpose, a method and an apparatus are provided for cracking light hydrocarbon feedstocks and heavy hydrocarbon feedstocks in a combined system.

Det lette hydrokarbonråmateriale crackes konvensjonelt i et første trinn med den vanlige krevede mengde fortynningsdamp. Cracking av det lette hydrokarboninnmatningsmaterialet for-løper ved først å tilveiebringe fortynningsdamp og heve temperaturen av råmaterialet i en konveksjqnsseksjon i en ovnuog deretter cracke den lette hydrokarboninnmatning til maksimal omdannelse i ovnens strålingssone. Samtidig forsynes den tunge hydrokarboninnmatning med én mindre mengde fortynningsdamp og temperaturen heves i konveksjonssonen i en ovn til en temperatur i området 540°C, deretter blir den tunge hydrokarboninnmatning delvis cracket i strålingssonen ved en temperatur på over 590°C og opptil 790°C. The light hydrocarbon feedstock is conventionally cracked in a first step with the usual required amount of dilution steam. Cracking of the light hydrocarbon feedstock proceeds by first providing dilution steam and raising the temperature of the feedstock in a convex section of a furnace and then cracking the light hydrocarbon feedstock to maximum conversion in the furnace's radiation zone. At the same time, the heavy hydrocarbon feed is supplied with a smaller amount of dilution steam and the temperature is raised in the convection zone in a furnace to a temperature in the region of 540°C, then the heavy hydrocarbon feed is partially cracked in the radiation zone at a temperature of over 590°C and up to 790°C.

Den lette hydrokarboninnmatning cracket ved høy omdannelse The light hydrocarbon feed cracked at high conversion

og den partielt crackede tunge hydrokarboninnmatning kombineres. Ytterligere cracking av det tunge hydrokarbon kan finne sted på en av flere måter: and the partially cracked heavy hydrocarbon feed are combined. Further cracking of the heavy hydrocarbon can take place in one of several ways:

(i) i strålingssonen - under direkte varme/glødekontroll (i) in the radiation zone - under direct heat/glow control

(ii) i strålingssonen - men vekk fra direkte strålings-eksponering (iii) adiabatisk - fullstendig; isolert for bidrag fra stråling eller konveksjon og kan være eksternt i forhold ti ovnen, (ii) in the radiation zone - but away from direct radiation exposure (iii) adiabatic - completely; isolated from contributions from radiation or convection and may be external to the furnace,

og and

(iv) ved en hvilken som helst kombinasjon av disse metoder. (iv) by any combination of these methods.

I den felles rørledning blir den crackede pyrolysegass fra In the common pipeline, the cracked pyrolysis gas is released

den lette innmatning avkjølt for å avslutte eller nedsette omsetningen av de lette avløp. Samtidig vil varmen fra den lette hydrokarboninnmatning cracket ved høy omsetning tilveiebringe ytterligere varme for ytterligere cracking av den tunge hydrokarboninnmatning. the light feed cooled to end or reduce turnover of the light effluents. At the same time, the heat from the light hydrocarbon feed cracked at high turnover will provide additional heat for further cracking of the heavy hydrocarbon feed.

Ovnskonstruksjonen som er utviklet for fremgangsmåten anvender en seksjon av ovnen og som er egnet for partiell cracking av den tunge hydrokarboninnmatning, en seksjon for å maksimalisere omdannelsen av en lett hydrokarboninnmatning og en seksjon for å tilveiebringe en separat regulering av varmen som tilføres den felles rørledning hvor pyrolysegassene fra den lette hydrokarbon avkjøles og hvor avløpet fra det partielt crackede tunge hydrokarbon ytterligere crackes til det ønskede omdannelsesnivå. Konvensjonelle kjølemetoder og konvensjonelle separasjonssystemer er også anordnet for å gjøre prosessen fullstendig. Oppfinnelsen vil lettere forstås ved henvisning til de vedlagte tegninger hvor: Figur 1 viser skjematisk et flyteskjema for foreliggende oppfinnelse og tilpasset for anvendelse i en konvensjonell pyrolyseovn, og Figur 2 er en skjematisk tegning av en ovn spesielt konstruert for å cracke lette og tunge hydrokarboner i henhold til foreliggende fremgangsmåte. The furnace design developed for the process utilizes a section of the furnace suitable for partial cracking of the heavy hydrocarbon feed, a section to maximize the conversion of a light hydrocarbon feed and a section to provide separate control of the heat supplied to the common pipeline where the pyrolysis gases from the light hydrocarbon are cooled and where the effluent from the partially cracked heavy hydrocarbon is further cracked to the desired conversion level. Conventional cooling methods and conventional separation systems are also provided to complete the process. The invention will be more easily understood by reference to the attached drawings where: Figure 1 schematically shows a flow chart for the present invention and adapted for use in a conventional pyrolysis furnace, and Figure 2 is a schematic drawing of a furnace specially designed to crack light and heavy hydrocarbons in according to the present method.

Som det tidligere er indikert har fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen til hensikt å tilveiebringe et middel for å cracke en tung hydrokarboninnmatning uten behov for en større mengde fortynningsdamp. Tidligere var dette store dampbehov nødvendig for å gi partialtrykk nødvendig for å undertrykke koksdannelse i strålingsseksjonen av crackeovnen. De påtenkte tunge hydro-karboninnmatniriger ;er nafta, parafin, atmosfærisk gassolje, vakuumgassolje og rester. Ytterligere kan foreliggende fremgangsmåte utøves under anvendelse av konvensjonelle ovnsappa-rater, imidlertid som det vil fremgå er en ovn som er spesielt velegnet og spesielt konstruert for foreliggende fremgangsmåte også tilveiebragt. Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan passende betegnes som "DUOCRACKING". As previously indicated, the method of the invention aims to provide a means of cracking a heavy hydrocarbon feed without the need for a large amount of dilution steam. Previously, this large steam requirement was necessary to provide the partial pressure necessary to suppress coke formation in the radiant section of the cracker. The envisaged heavy hydrocarbon feedstocks are naphtha, kerosene, atmospheric gas oil, vacuum gas oil and residues. Furthermore, the present method can be carried out using conventional oven apparatus, however, as will be seen, an oven which is particularly suitable and specially constructed for the present method is also provided. The method according to the invention can be appropriately termed "DUOCRACKING".

Som det best fremgår av figur 1 er en konvensjonell ovn 2 omfattende en konveksjonssone 6 og en strålingssonen 8 forsynt med konveksjons- og bestrålingsseksjonrørledninger i stand til å utføre fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen. As can best be seen from Figure 1, a conventional furnace 2 comprising a convection zone 6 and a radiation zone 8 provided with convection and radiation section pipelines is capable of carrying out the method according to the invention.

Konveksjonssonen 6 i henhold til oppfinnelsen er anordnet for The convection zone 6 according to the invention is arranged for

å motta en innmatningsrørledning 10 for lett hydrokarboninnmatning og en innløpsrørledning ,18 for en tun hydrokarboninnmatning. Spiralene 12 og 20 gjennom hvilke henholdsvis den lette hydrokarboninnmatning og den tunge hydrokarboninnmatning føres er plassert i konveksjonssonen 6 i ovnen 2. Rørledningene 14 og 22 er anordnet for å avgi fortynningsdamp til henholdsvis konveksjonsspiralene 12 og 20. to receive a feed pipeline 10 for light hydrocarbon feed and an inlet pipeline 18 for a heavy hydrocarbon feed. The spirals 12 and 20, through which respectively the light hydrocarbon feed and the heavy hydrocarbon feed are passed, are located in the convection zone 6 in the furnace 2. The pipelines 14 and 22 are arranged to emit dilution steam to the convection spirals 12 and 20, respectively.

Strålingssonen 8 er forsynt med spiraler 16 for å cracke The radiation zone 8 is provided with spirals 16 for cracking

den lette hydrokarboninnmatning til høy omdannelse og spiralene 24 for partiell cracking av den tunge hydrokarboninnmatning. En felles spiral 26 er også anordnet hvori den tunge hydrokarboninnmatning crackes i en vesentlig grad ved hjelp av en av de fire måter som tidligere forklart og avløpet fra det lette hydrokarbon avkjøles for å avbryte reaksjonene. the light hydrocarbon feed for high conversion and the coils 24 for partial cracking of the heavy hydrocarbon feed. A common spiral 26 is also provided in which the heavy hydrocarbon feed is cracked to a significant extent by means of one of the four ways previously explained and the effluent from the light hydrocarbon is cooled to stop the reactions.

En avløpsutførselsrørledning 28 er anordnet og konvensjonelt kjøleutstyr såsom en USX (Double Tube Exchanger) og/eller en TLX (Multi-Tube Transfer Line Exchanger) er også anordnet for å avkjøle det crackede avløp. A effluent discharge pipeline 28 is provided and conventional cooling equipment such as a USX (Double Tube Exchanger) and/or a TLX (Multi-Tube Transfer Line Exchanger) is also provided to cool the cracked effluent.

Systemet innebefatter også et separasjonssystem 4 som er konvensjonelt. Som det fremgår av figur 1 er separasjonssystemet 4 tilpasset for å separere det avkjølte avløp til restgass (rørledning 32), etylenprodukt. (rørledning 34),propylenprodukt (rørledning 36), butadien C^-produkt (rørledning 38), rå pyrolysebensin/BTX produkt (rørledning 40), lett brenselsolje-produkt (rørledning 42) og brenselsoljeprodxikt (rørledning 44) . The system also includes a separation system 4 which is conventional. As can be seen from Figure 1, the separation system 4 is adapted to separate the cooled effluent into residual gas (pipeline 32), ethylene product. (pipeline 34), propylene product (pipeline 36), butadiene C^ product (pipeline 38), crude pyrolysis gasoline/BTX product (pipeline 40), light fuel oil product (pipeline 42) and fuel oil product (pipeline 44).

Eventuelt er det anordnet en rørledning 24A for å avgi det partielt crackede tunge hydrokarbon direkte fra omdannelses-spiralen 20 til den felles rørledning 26. Under disse betingelser kan det tunge hydrokarbon delvis crackes i konveksjonssonen 6 og derved gjøre ytterligere cracking i strålesonen unødvendig. Optionally, a pipeline 24A is arranged to discharge the partially cracked heavy hydrocarbon directly from the conversion spiral 20 to the common pipeline 26. Under these conditions, the heavy hydrocarbon can be partially cracked in the convection zone 6 and thereby make further cracking in the radiation zone unnecessary.

Generelt utføres foreliggende fremgangsmåte ved å tilføre In general, the present method is carried out by adding

en lett hydrokarboninnmatning såsom etan, propan, normal og iso-butan, propylen, blandinger derav, raffinater og naftaer gjennom rørledningen 10 til konveksjonsspiralene 12 i kon-veks jonssonen 6 i ovnen 2. Tung • hydrokarboninnmatning såsom nafta, parafin, atmosfærisk gassolje eller vakuumgassoljé ■ tilføres gjennom rørledningen 18 til konveksjonsspiralene 20. a light hydrocarbon feed such as ethane, propane, normal and iso-butane, propylene, mixtures thereof, raffinates and naphthas through the pipeline 10 to the convection coils 12 in the convection zone 6 of the furnace 2. Heavy • hydrocarbon feed such as naphtha, kerosene, atmospheric gas oil or vacuum gas oil ■ supplied through the pipeline 18 to the convection spirals 20.

Fortynningsdamp tilføres via rørledningene 14 til konveksjonsspiralene 12 gjennom hvilke den lette hydrokarboninnmatning føres. Det er foretrukket at fortynningsdampen er overhetet damp ved temperaturer i området 4 25-54 0°C. Fortynningsdampen blandes med den lette hydrokarbonblanding i forholdet 0,3-0,6 kg damp pr. kg innmatning. Blandingen av den lette innmatning og fortynningsdampen heves til en temperatur på ca. 54 0°C til 650°C. Deretter føres det oppvarmede hydrokarbon gjennom spiralen 16 i strålingsseksjonen 8 av ovnen 2. I strålingssonen vil den lette hydrokarboninnmatning fortrinnsvis crackes under kraftige betingelser ved temperaturer i området 815°C og 930°C ved oppholdstiden i området 0,1-0,3 s. Dilution steam is supplied via the pipelines 14 to the convection spirals 12 through which the light hydrocarbon feed is passed. It is preferred that the dilution steam is superheated steam at temperatures in the range 4 25-54 0°C. The dilution steam is mixed with the light hydrocarbon mixture in the ratio of 0.3-0.6 kg of steam per kg feed. The mixture of the light feed and the dilution steam is raised to a temperature of approx. 54 0°C to 650°C. The heated hydrocarbon is then passed through the spiral 16 in the radiation section 8 of the furnace 2. In the radiation zone, the light hydrocarbon feed will preferably be cracked under strong conditions at temperatures in the range of 815°C and 930°C with a residence time in the range of 0.1-0.3 s.

Samtidig tilføres den tunge hydrokarboninnmatning gjennom rør-ledningen 18 til konveksjonsspolene 20 i konveksjonssonen 6 i ovnen 2. Fortynningsdamp tilføres via rørledningen 22 til kon-veks jonsspolene 22 og blandes med det tunge hydrokarbon i et forhold på 0,15-0,20 kg damp pr. kg hydrokarbon. Blandingens temperatur heves til 450-650°C, fortrinnsvis 480-540°C i kon-veks jonssonen 6 i ovnen 2. Deretter blir den tunge hydrokarboninnmatning fra konveksjonssonen 6 tilført til strålingsspiralene 24 hvori det partielt crackes under lavere eller midlere harde betingelser til en temperatur ved 675-790°C med en oppholdstid på 0,05-0,20 s. Den delvis spaltede tunge hydrokarboninnmatning føres til den felles rørledning 26 og den fullstendig crackede lette hydro-karbonpyrolysegass fra rørledningen 16 føres også til den felles rørledning 26. I den felles rørledning 26 vil avløpet fra den fullstendig crackede lette innmatning tilveiebringe varme til å gi en mer fullstendig cracking av det delvis crackede tunge hydrokarbon. Samtidig blir avløpet fra det lette hydrokarboninnløp avkjølt av den lavere temperatur av den delvis crackede tunge hydrokarboninnmatning i den felles rørledningen 26. Den sammensatte blanding blir ytterligere cracket og deretter konvensjonelt avkjølt i et konvensjonelt kjøleutstyr og deretter separert i de forskjellige spesifikke produkter. At the same time, the heavy hydrocarbon feed is supplied through the pipeline 18 to the convection coils 20 in the convection zone 6 in the furnace 2. Dilution steam is supplied via the pipeline 22 to the convection coils 22 and is mixed with the heavy hydrocarbon in a ratio of 0.15-0.20 kg of steam per kg hydrocarbon. The temperature of the mixture is raised to 450-650°C, preferably 480-540°C in the convection zone 6 of the furnace 2. Then the heavy hydrocarbon feed from the convection zone 6 is fed to the radiation coils 24 in which it is partially cracked under lower or medium hard conditions to a temperature at 675-790°C with a residence time of 0.05-0.20 s. The partially cracked heavy hydrocarbon feed is fed to the common pipeline 26 and the fully cracked light hydrocarbon pyrolysis gas from the pipeline 16 is also fed to the common pipeline 26. In the common pipeline 26, the effluent from the fully cracked light feed will provide heat to provide a more complete cracking of the partially cracked heavy hydrocarbon. At the same time, the effluent from the light hydrocarbon inlet is cooled by the lower temperature of the partially cracked heavy hydrocarbon feed in the common pipeline 26. The composite mixture is further cracked and then conventionally cooled in a conventional cooling equipment and then separated into the various specific products.

Ovnen 102 i figur 2 er utviklet spesielt for foreliggende fremgangsmåte. På samme måte som i den konvensjonelle ovn er det anordnet en konveksjonssone 106 og en strålingssone 108. Imidlertid er det anordnet en separat spiral 120 i kon-veks jonssonen for gjennomføring av tungt hydrokarbon og det er også anordnet en separat spiral 112 for gjennomføring av lett hydrokarbon. The oven 102 in figure 2 has been developed especially for the present method. In the same way as in the conventional furnace, a convection zone 106 and a radiation zone 108 are arranged. However, a separate spiral 120 is arranged in the convection zone for the passage of heavy hydrocarbon and a separate spiral 112 is also arranged for the passage of light hydrocarbon.

Strålingssonen 108 er anordnet med en strålingsspiral 116 The radiation zone 108 is arranged with a radiation coil 116

og et antall brennere 140 for kraftig cracking av den lette hydrokarboninnmatning. Praksis har vist at spiralen 116 kan være en flerrøret spiral med brennere med en sammensatt brennekapasitet for å oppnå omdannelsesnivåer på 60-65% etan, 85-95% propan, 90-95% butaner, 95-98% og 95-98% omdannelse for raffinat- eller lett nafta. En kort spiral 116 vil tilveiebringe en kort oppholdstid men høy utløpstemperatur fra spiralen. En slik kort spiral vil forsterke selektiviteten. En lengre spiral 116 kan resultere i de ovenfor nevnte omdan-nelser av lettere bestanddeler og kan også anvendes for å tilveiebringe en lavere temperatur av utløpet fra spiralene. Hver av spiralene kan med fordel anvendes på kjent måte av en fagmann. and a number of burners 140 for vigorous cracking of the light hydrocarbon feed. Practice has shown that the spiral 116 can be a multi-tube spiral with burners of a composite burning capacity to achieve conversion levels of 60-65% ethane, 85-95% propane, 90-95% butanes, 95-98% and 95-98% conversion for raffinate or light naphtha. A short coil 116 will provide a short residence time but high outlet temperature from the coil. Such a short spiral will enhance selectivity. A longer spiral 116 can result in the above-mentioned transformations of lighter constituents and can also be used to provide a lower temperature of the outlet from the spirals. Each of the spirals can advantageously be used in a known manner by a person skilled in the art.

En rekke strålebrennere 14 0 vil tilveiebringe den nødvendige varme for å gi de krafige crackebetingelser for den lette hydrokarbon i spiralene 116. Stråleseksjonen 108 er også forsynt med en spiral 124 for partiell cracking av det tunge hydrokarbon som kan være i et enkelt rør. En rekke brennere 142 vil tilveiebringe den nødvendige varme for partiell cracking av tunge hydrokarboner. A series of jet burners 140 will provide the necessary heat to provide the powerful cracking conditions for the light hydrocarbon in the coils 116. The jet section 108 is also provided with a coil 124 for partial cracking of the heavy hydrocarbon that may be in a single pipe. A series of burners 142 will provide the necessary heat for partial cracking of heavy hydrocarbons.

En rekke brennere 146 er anordnet mot det felles rør 126 og vil tilveiebringe regulert oppvarmning av det felles rør 126 A number of burners 146 are arranged against the common pipe 126 and will provide regulated heating of the common pipe 126

hvori tungt hydrokarbon fullstendig crackes ,og avløpet fra det lette hydrokarbon avkjøles. in which heavy hydrocarbon is completely cracked, and the effluent from the light hydrocarbon is cooled.

Den tilgjengelige varme fra avløpene fra det lette hydrokarbon tilveiebringer nå entalpi for fortsatt spaltning av det tunge hydrokarbon. Ved valg av passende strømningsmengder for de lette og tunge hydrokarbonstrømmer kan tilveiebringes den nødvendige varme for en fullstendig spaltning av det tunge hydrokarbon. The available heat from the effluents from the light hydrocarbon now provides the enthalpy for further cracking of the heavy hydrocarbon. By selecting appropriate flow rates for the light and heavy hydrocarbon streams, the necessary heat for a complete decomposition of the heavy hydrocarbon can be provided.

Imidlertid kan røret 126 kontrollert oppvarmes av brennerene 146 og således tilveiebringe ytterligere varme utover det som tilføres fra avløpene fra det lette hydrokarbon. However, the pipe 126 can be heated in a controlled manner by the burners 146 and thus provide additional heat beyond that supplied from the effluents from the light hydrocarbon.

Ved å holde spiralen 126 i brennrommets omgivelse tilveiebringer en atmosfære ved hvilken det tunge hydrokarbon isotermisk absor-berer varmen f ra de lette avløp under kontrollerte betingelser. Det tunge hydrokarbon som øyeblikkelig når en høy temperatur som følge av blanding holdes ved blandingens temperatur ved ca. 760°C med en kort oppholdstid i området 0,02-0,05 s for å gi det ønskede omdannelsesnivå. Keeping the spiral 126 in the combustion chamber environment provides an atmosphere in which the heavy hydrocarbon isothermally absorbs the heat from the light effluents under controlled conditions. The heavy hydrocarbon which immediately reaches a high temperature as a result of mixing is kept at the temperature of the mixture at approx. 760°C with a short residence time in the range of 0.02-0.05 s to give the desired level of conversion.

Vedå holde spiralen 124A, avskygget fra direkte stråling, tilveiebringer en atmosfære ved hvilken det tunge hydrokarbon adiabatisk kan absorbere varme fra de lette avløp. Den suksessive innføring av avløpene fra lett cracket hydrokarbon inn i den tunge hydrokarbonstrøm i spolen 124A vil også tilveiebringe en kontrollert forøkning av temperaturprofilen med hensyn til det tunge hydrokarbon.. Høye omdannelsesnivåer for tungt hydrokarbon oppnås ved å øke blandingens temperatur til 800-870°C ved tilføring, om nødvendig, varme fra brennerene 146. Under disse forøkede oppvarmingsbetingelser vil lavere oppholdstider på 0,01-0,02 s bevirke fullstendig omdannelse av de tunge hydrokarboner. Keeping coil 124A shielded from direct radiation provides an atmosphere in which the heavy hydrocarbon can adiabatically absorb heat from the light effluents. The successive introduction of the light cracked hydrocarbon effluents into the heavy hydrocarbon stream in coil 124A will also provide a controlled increase in the temperature profile with respect to the heavy hydrocarbon. High conversion levels of heavy hydrocarbon are achieved by increasing the mixture temperature to 800-870°C. by supplying, if necessary, heat from the burners 146. Under these increased heating conditions, lower residence times of 0.01-0.02 s will cause complete conversion of the heavy hydrocarbons.

Et eksempel på fremgangsmåten i henhold til foreliggende oppfinnelse sammenlignet med en konvensjonell prosess viser utbyttesfordelene ved oppfinnelsen. I eksempelet ble de følg-ende betingelser bibeholdt: An example of the method according to the present invention compared to a conventional process shows the yield advantages of the invention. In the example, the following conditions were maintained:

"DUOCRACKING" utbyttesverdiene vist i eksempelet gjelder kun for bidraget fra gassoljen i den kombinerte crackeprosess. Bidraget fra etan ble erholdt ved å cracke etan under iden-tiske prosessbetingelser som blandingen. Bidraget fra etan ble deretter substrahert fra utbyttene for blandingen for å oppnå kun bidraget fra gassoljen under "DUOCRACKING" frem-stillingsbetingelsene. The "DUOCRACKING" yield values shown in the example only apply to the contribution from the gas oil in the combined cracking process. The contribution from ethane was obtained by cracking ethane under identical process conditions as the mixture. The contribution from ethane was then subtracted from the yields for the mixture to obtain only the contribution from the gas oil under the "DUOCRACKING" manufacturing conditions.

Claims

1. Process for thermal cracking of heavy hydrocarbon feed for the production of olefins, characterized in that it comprises: (a) diluting the heavy hydrocarbon feed (18) with steam (22) in a ratio of 0.2 or less kg of steam per kg of heavy hydrocarbons, (b) increase the temperature of the heavy hydrocarbons with water vapor diluent to a temperature of 593-788°C at a residence time of 0.05 - 0.2 seconds to achieve a partial thermal cracking in the pipes (24) , (c) mixing a stream of light hydrocarbons (10) lighter than the heavy hydrocarbon feed with water vapor diluent (14), (d) thermally cracking the light hydrocarbon feed stream completely in the tubes (16) at a temperature of 815 -926°C at a residence time of 0.1 - 0.3 seconds, (e) adding the fully cracked light hydrocarbon diluent to the stream of partially cracked heavy hydrocarbons and forming a mixed stream, where the light hydrocarbons add heat for further cracking and acts as a diluent for the partially cracked heavy hydrocarbons, (f) further crack the composite stream in the common pipe (26), and (g) quench the outlet stream (28) from the cracked composite stream of heavy and light hydrocarbons in an apparatus for quenching (30) to stop the reactions.

2. Method according to claim 1, characterized in that the dilution steam is supplied to the light hydrocarbon stream in a ratio of 0.3-0.6 kg of steam per kg light hydrocarbon.

3. Method according to claim 1, characterized in that naphtha, kerosene, atmospheric gas oil, vacuum gas oil and residues are used as heavy hydrocarbon.

4. Method according to claim 1 or 3, characterized in that ethane, propane, propylene, normal and isobutane, raffinates and naphthas or mixtures thereof are used as light hydrocarbons.