WO2010115561A2 - Verfahren und vorrichtung zur spaltung von kohlenwasserstoffen - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur spaltung von kohlenwasserstoffen Download PDF

Info

Publication number
WO2010115561A2
WO2010115561A2 PCT/EP2010/002033 EP2010002033W WO2010115561A2 WO 2010115561 A2 WO2010115561 A2 WO 2010115561A2 EP 2010002033 W EP2010002033 W EP 2010002033W WO 2010115561 A2 WO2010115561 A2 WO 2010115561A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
cracking furnace
flue gas
oxygen
heating medium
cracking
Prior art date
Application number
PCT/EP2010/002033
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
WO2010115561A3 (de
Inventor
Gunther Schmidt
Volker Göke
Boris Banovsky
Original Assignee
Linde Aktiengesellschaft
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Linde Aktiengesellschaft filed Critical Linde Aktiengesellschaft
Priority to EP10711848A priority Critical patent/EP2417391A2/de
Publication of WO2010115561A2 publication Critical patent/WO2010115561A2/de
Publication of WO2010115561A3 publication Critical patent/WO2010115561A3/de

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G9/00—Thermal non-catalytic cracking, in the absence of hydrogen, of hydrocarbon oils
    • C10G9/14—Thermal non-catalytic cracking, in the absence of hydrogen, of hydrocarbon oils in pipes or coils with or without auxiliary means, e.g. digesters, soaking drums, expansion means
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G9/00—Thermal non-catalytic cracking, in the absence of hydrogen, of hydrocarbon oils
    • C10G9/14—Thermal non-catalytic cracking, in the absence of hydrogen, of hydrocarbon oils in pipes or coils with or without auxiliary means, e.g. digesters, soaking drums, expansion means
    • C10G9/18—Apparatus
    • C10G9/20—Tube furnaces
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G9/00—Thermal non-catalytic cracking, in the absence of hydrogen, of hydrocarbon oils
    • C10G9/14—Thermal non-catalytic cracking, in the absence of hydrogen, of hydrocarbon oils in pipes or coils with or without auxiliary means, e.g. digesters, soaking drums, expansion means
    • C10G9/18—Apparatus
    • C10G9/20—Tube furnaces
    • C10G9/206—Tube furnaces controlling or regulating the tube furnaces
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C9/00—Combustion apparatus characterised by arrangements for returning combustion products or flue gases to the combustion chamber
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23L—SUPPLYING AIR OR NON-COMBUSTIBLE LIQUIDS OR GASES TO COMBUSTION APPARATUS IN GENERAL ; VALVES OR DAMPERS SPECIALLY ADAPTED FOR CONTROLLING AIR SUPPLY OR DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; INDUCING DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; TOPS FOR CHIMNEYS OR VENTILATING SHAFTS; TERMINALS FOR FLUES
    • F23L7/00—Supplying non-combustible liquids or gases, other than air, to the fire, e.g. oxygen, steam
    • F23L7/007—Supplying oxygen or oxygen-enriched air
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G2400/00—Products obtained by processes covered by groups C10G9/00 - C10G69/14
    • C10G2400/20—C2-C4 olefins
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G2400/00—Products obtained by processes covered by groups C10G9/00 - C10G69/14
    • C10G2400/22—Higher olefins
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C2900/00—Special features of, or arrangements for combustion apparatus using fluid fuels or solid fuels suspended in air; Combustion processes therefor
    • F23C2900/99001—Cold flame combustion or flameless oxidation processes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23L—SUPPLYING AIR OR NON-COMBUSTIBLE LIQUIDS OR GASES TO COMBUSTION APPARATUS IN GENERAL ; VALVES OR DAMPERS SPECIALLY ADAPTED FOR CONTROLLING AIR SUPPLY OR DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; INDUCING DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; TOPS FOR CHIMNEYS OR VENTILATING SHAFTS; TERMINALS FOR FLUES
    • F23L2900/00—Special arrangements for supplying or treating air or oxidant for combustion; Injecting inert gas, water or steam into the combustion chamber
    • F23L2900/07001—Injecting synthetic air, i.e. a combustion supporting mixture made of pure oxygen and an inert gas, e.g. nitrogen or recycled fumes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/32—Direct CO2 mitigation
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/34—Indirect CO2mitigation, i.e. by acting on non CO2directly related matters of the process, e.g. pre-heating or heat recovery

Definitions

  • the invention relates to a process for the cleavage of a hydrocarbon-containing feed into shorter-chain hydrocarbons in a plant for producing hydrocarbons (olefin plant), wherein the hydrocarbon-containing feed is guided into the cracking tubes of a cracking furnace and the long-chain hydrocarbons of the feed are thermally cracked into shorter-chain hydrocarbons, and a plant to carry out the process.
  • the invention is described using the example of an ethylene plant using steam as a diluent, but is in principle suitable for any process and any plant of the type mentioned and not limited to ethylene plants.
  • a hydrocarbonaceous feedstock (eg, naphtha) is converted to the desired shorter chain hydrocarbons by steam cracking.
  • the hydrocarbonaceous feedstock in the convection zone of a cracking furnace is preheated to 550 0 C - 650 ° C.
  • hot process steam is added to the feedstock containing hydrocarbon.
  • the gaseous mixture of hydrocarbon-containing feed and water vapor is fed from the convection zone into the heated gap tubes of the cracking furnace.
  • the process steam serves to lower the partial pressure of the individual reactants as well as to prevent a renewed juxtaposition of already split shorter-chain hydrocarbons (polymerization).
  • the residence time in the gap tubes of the cracking furnace is about 0.2 to 0.6 seconds.
  • the crevices consist of a chromium-nickel alloy and are heated in the cracking furnace mainly by thermal radiation in the so-called radiation zone.
  • the radiation zone the actual furnace of the cracking furnace, there is a temperature between 1100 0 C and 1300 0 C. This temperature is reached in the prior art by the combustion of a heating medium, usually hot gas, with air.
  • a prior art cracking furnace essentially consists of two main areas. These are the radiation zone and the waste heat zone.
  • the actual furnace of such a cracking furnace there is a temperature between 1100 0 C and 1300 0 C.
  • the cracking tubes for cleavage of the hydrocarbon-containing insert lead directly through this radiation zone.
  • the heating medium is burned with air and are in the radiation zone, the resulting heat energy, mostly by means of heat radiation, on the gap tubes and thus on a further heat transfer to the hydrocarbon-containing use.
  • the product gas is passed out of the cracking furnace in the cans for cooling and separation.
  • the radiation zone of the cracking furnace adjoins the waste heat zone on the flue gas side.
  • the cooling of the flue gases produced during the combustion of the heating medium begins.
  • the flue gas is cooled to temperatures in the range of about 120 0 C to 150 0 C, especially by a convective heat transfer with other process streams of the system.
  • the resulting during combustion flue gas thus leaves the cracking furnace with a temperature of below 150 0 C. Since the cooling of the flue gas takes place under heating of process streams in the system, very little heat of combustion of the heating medium is lost and the thermal efficiency of a cracking furnace is behind the prior art at 90% to 94% based on the lower calorific value of the fuel used.
  • the flue gases produced during combustion of the heating gas contain nitrogen oxides. These nitrogen oxides are harmful to humans and a major cause of acid rain, smog and ozone formation under UV radiation. Therefore, the most complete removal of the nitrogen oxides from the flue gas is desirable before the escape into the atmosphere.
  • the nitrogen oxides (NO x ) in the flue gas can be catalytically converted to nitrogen and water by a method of selective catalytic reduction by contacting with a catalyst (DeNO x catalyst) in the presence of a reducing agent.
  • EP 1834688 proposes a method and a device for the catalytic removal of nitrogen oxides from the flue gas of a cracking furnace.
  • a suitable catalyst is arranged directly at the cold end of the waste heat zone or in a separate reactor directly at the outlet to the waste heat zone and the nitrogen oxides are converted with hydrogen as a reducing agent to nitrogen and water.
  • the catalytic removal of the nitrogen oxides can be carried out according to another prior art at a temperature between 250 0 C and 500 0 C with ammonia as a reducing agent (eg WO02068097).
  • the present invention has for its object to develop an alternative method and an associated system that avoids the escape of nitrogen oxides with the flue gas of a cracking furnace into the atmosphere.
  • the stated object is achieved by the method in that the cracking furnace is heated by the combustion of a heating medium with pure oxygen.
  • pure oxygen is understood as meaning an oxygen-containing gas which has an oxygen content of more than 90% by volume. Preference is given to using pure oxygen having a purity of more than 99.5% by volume and a maximum of 0.2% by volume of nitrogen. Such pure oxygen combustion is also referred to as oxyfuel combustion.
  • the heating medium is not burned with air but with pure oxygen in the inventive method.
  • Air is 78% nitrogen by volume.
  • high combustion temperatures of about 1200 ° C are formed from the nitrogen of the air nitrogen oxides such as nitrogen monoxide and nitrogen dioxide in the range of 40-100 ppm.
  • the use of pure oxygen without nitrogen content, the nitrogen content in the cracking furnace and thus the amount of nitrogen oxides formed in the cracking furnace is significantly reduced.
  • the resulting flue gas is thus completely free of nitrogen oxides, which could pollute the atmosphere.
  • the method according to the invention is suitable both for cracking furnaces with pure soil firing and for blast furnaces with mixed firing (burners on the ground and on the lateral walls of the cracking furnace).
  • the nitrogen oxides in the flue gas are therefore reduced so much that the use of a catalytic nitrogen oxide removal is superfluous.
  • the use of pure oxygen significantly reduces the total amount of flue gas.
  • the process of the invention offers a number of further advantages. Due to the reduced amount of flue gas significantly more heat per heating medium in the radiation zone is absorbed than in the prior art. Due to the lower nitrogen content, the partial pressure of carbon dioxide in the combustion chamber increases. Carbon dioxide is an excellent gas emitter, so that much more energy can be transferred to the gap tubes through heat radiation. Thus, the energy efficiency of the cracking furnace is further improved and the amount of heating medium consumed per ton of value-added products produced (e.g., ethene, propene, and other high-quality chemicals) decreases. Due to the lower burned amount of heating medium produced by the novel process also significantly less carbon dioxide than in a method according to the prior art. Thus, the environmental balance per ton of produced value products is improved by the method according to the invention.
  • value-added products produced e.g., ethene, propene, and other high-quality chemicals
  • the pressure, the volumetric flow and / or the inlet velocity of the heating medium and / or the oxygen are adjusted such that the heating medium burns flaming.
  • the pressure, the volumetric flow and / or the inlet velocity of the heating medium and / or the oxygen are adjusted such that the heating medium burns flaming.
  • the pressure, the volumetric flow and / or the inlet velocity of the heating medium and / or the oxygen are adjusted such that the heating medium burns flaming.
  • the pressure, the volumetric flow and / or the inlet velocity of the heating medium and / or the oxygen are adjusted such that the heating medium burns flaming.
  • a combustion with visible flame is considered to be the region in which an exothermic reaction of gases or vapors occurs with the emission of radiation by intermediate species such as hydrocarbon radicals or soot in the visible spectral range.
  • Flameless combustion in contrast, is combustion without the formation of a visible flame. That in flameless combustion, no region forms in which gases or vapors react exothermally emitting radiation in the visible spectral range.
  • the combustion products water and carbon dioxide emit almost exclusively in the invisible to humans infrared range.
  • the pressure, the flow rate, the inlet velocity and / or the apparatus design of the inlet lances of the heating medium and / or the oxygen are adjusted so that heating gas, oxygen and recirculated flue gas are almost ideally mixed before it for the actual combustion reaction comes.
  • Combustion temperatures are assisted by stimulating internal flue gas circulation.
  • the corresponding adjustment of the parameters is known to the person skilled in the art.
  • this embodiment of the invention there is a flameless combustion.
  • This embodiment of the invention has further advantages. In a flameless combustion, the distance between the burners and the
  • Canned tubes are reduced.
  • the elimination of the reducing flame zone precludes a potentially damaging influence of the flame.
  • flameless combustion is characterized by a very uniform combustion process in the room.
  • the temperature profile of the cleavage reaction in the split tubes can be made more homogeneous.
  • a more homogeneous temperature and thus also density profile in the cracking furnace simultaneously leads to a significantly reduced noise emission.
  • the internal circulation ensures an increase in the heat transfer to the split tubes by convection.
  • the energy efficiency of the method according to the invention is further increased in this embodiment.
  • the oxygen is preferably fed to the cracking furnace at a primary pressure of at least 3 bar, more preferably between 5 bar and 6 bar.
  • a flameless combustion develops within the cracking furnace.
  • the use of a pre-pressure between 5 bar and 6 bar has the additional advantage that it can be dispensed with a pressure regulation of the oxygen, since 5 to 6 bar corresponds to the oxygen supply pressure from adjacent air separation plants.
  • flaming combustion is also possible in this embodiment of the invention.
  • At least part of the flue gas leaving the cracking furnace is returned to the furnace.
  • This embodiment of the invention is particularly suitable for retrofitting existing cracking furnaces.
  • the energy efficiency of the cracking furnace is improved so much that much less heat in the heat-recovery zone of the cracking furnace is dissipate. In existing cracking furnaces, this heat is in the
  • waste heat zone for urgently needed heating of other process streams for example, the generation of high-pressure steam
  • a conversion to the method according to the invention would therefore have a complete reorganization of the system result in old systems. This complete conversion is avoided by this embodiment of the invention. Due to the external circulation of the
  • Flue gas ie a portion of the cold flue gas with a temperature between 80 0 C and 150 0 C is returned to the heat zone of the cracking furnace back into the radiation zone and thus the furnace of the cracking furnace, the effect on the cracking furnace can be reduced to a minimum, so that no complete reorganization of the entire system is necessary.
  • the recirculated flue gas can be blown either at several points in the furnace or injected together with the oxygen through the burner.
  • the control of the flue gas circulation allows the control of the burn-out process in the cracking furnace.
  • the temperature profiles and the dependent heat flow densities of the transmission to the gap tubes can be designed. This means a higher degree of design freedom in the design of the cracking furnaces.
  • the method according to the invention it is possible to use significantly fewer burners with a higher specific power or the same number of burners with a lower specific power than in the prior art.
  • the extent of the radiation zone can be reduced because the heat input to the gap tubes is much more uniform and effective than in the prior art.
  • a plant for the production of hydrocarbons by cleavage of a hydrocarbon-containing insert in a cracking furnace the cracking furnace at least one can for guiding the hydrocarbonaceous insert through the furnace of the cracking furnace, at least one means for supplying or discharging the hydrocarbonaceous insert into the cans, at least one means for supplying the heating medium and at least one means for supplying an oxygen-containing gas, are designed such that no loaded with nitrogen oxides flue gas is released into the atmosphere.
  • the object is achieved on the device side, that the means for supplying an oxygen-containing gas is connected to a source of pure oxygen.
  • the combustion of the heating medium with pure oxygen takes place in the cracking furnace.
  • the means for supplying the heating medium and the means for supplying the oxygen are designed as Venturi nozzles. Also advantageous is the supply of heating medium, oxygen or flue gas in the cracking furnace via inlet lances.
  • the system has at least one supply for flue gases in the combustion chamber, which is fluidically connected to the withdrawal of the flue gas from the cracking furnace.
  • a suction fan for the withdrawal of the flue gas from the cracking furnace downstream of the heat recovery zone of the cracking furnace.
  • a second fan is upstream of the supply of the flue gas into the furnace of the cracking furnace. The recycled flue gas is thereby advantageously guided directly into the cracking furnace.
  • the recirculated flue gas is mixed with the oxygen.
  • the present invention has a number of advantages.
  • the nitrogen oxide content in the flue gas of a cracking furnace is significantly reduced compared to the prior art. Elaborate methods for removing nitrogen oxides from the flue gas of the cracking furnace are therefore not necessary.
  • the energy efficiency is significantly increased by means of the method according to the invention and the system according to the invention, so that significantly less carbon dioxide is produced per tonne of added value products, since a significantly smaller amount of heating medium per tonne of added value products is consumed.
  • the resulting carbon dioxide is easier to remove from the flue gas than in the prior art. Since in the flue gas according to the prior art, a significant amount of nitrogen is still present, sour gas scrubbing for carbon dioxide removal must be used. According to the method of the invention, the resulting flue gas is almost free of nitrogen. Thus, it is sufficient only to condense the water from the flue gas to obtain a pure carbon dioxide gas stream.
  • Figure 1 shows an embodiment of the invention without external flue gas circulation
  • Figure 2 shows an embodiment of the invention with external flue gas circulation
  • FIG. 3 shows a further embodiment of the invention with external flue gas circulation
  • Figure 1 shows an embodiment of the invention without external flue gas circulation.
  • the cracking furnace 1 consists of a radiation zone 1a, the actual firebox, and a waste heat zone 1b.
  • the hydrocarbonaceous feed is passed through crevice tubes (not shown) through the radiation zone.
  • the radiation zone is heated by the combustion of the heating medium 2 with pure oxygen 3.
  • Heating medium and the oxygen are fed into the burner 4. There, the mixing and combustion of the heating medium take place. Depending on the chosen pressure, volume flow and speed of heating gas and oxygen, the combustion can be flaming or flameless. For the flameless burning of the fuel gas and the generation of the necessary internal flue gas circulation, a normally existing oxygen supply pressure of 5 to 6 bar is sufficient.
  • the flue gas 5 leaves via the waste heat zone 1 b the cracking furnace.
  • the remaining heat of the flue gas 5 can also be used via an optional heat exchanger 6 for heating any process stream (for example ethane, propane, naphtha, etc.).
  • the flue gas 7 free of nitrogen oxides can then be released into the atmosphere without further measures.
  • Figure 2 shows an embodiment of the invention with external flue gas circulation.
  • the flue gas 5 is sucked by means of suction fan 8 from the waste heat zone 1 b of the cracking furnace 1.
  • a part 5a of the thereby withdrawn flue gas is returned to the furnace 1 a of the cracking furnace 1.
  • the non-recirculated portion of the flue gas 5 can be released into the atmosphere without further measures.
  • another blower (not shown) can be integrated into the external recirculation of the flue gas 5a.
  • Figure 3 shows a further embodiment of the invention with external flue gas circulation.
  • the pure oxygen 3 is fed directly into the external recirculation of the flue gas 5a.

Landscapes

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

Abstract

Die Erfindung beschreibt ein Verfahren zur Spaltung eines kohlenwasserstoffhaltigen Einsatzes in kürzerkettige Kohlenwasserstoffe in einer Anlage zur Erzeugung von Kohlenwasserstoffen (Olefinanlage), wobei der kohlenwasserstoffhaltige Einsatz in die Spaltrohre eines Spaltofens (1) geführt und die längerkettigen Kohlenwasserstoffe des Einsatzes thermisch in kürzerkettige Kohlenwasserstoffe gespalten werden. Die Erfindung beschreibt ebenfalls eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens. Der Spaltofen (1) wird durch die Verbrennung eines Heizmediums (2) mit reinem Sauerstoff (3) beheizt.

Description

Beschreibung
Verfahren und Vorrichtung zur Spaltung von Kohlenwasserstoffen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Spaltung eines kohlenwasserstoffhaltigen Einsatzes in kürzerkettige Kohlenwasserstoffe in einer Anlage zur Erzeugung von Kohlenwasserstoffen (Olefinanlage), wobei der kohlenwasserstoffhaltige Einsatz in die Spaltrohre eines Spaltofens geführt und die längerkettigen Kohlenwasserstoffe des Einsatzes thermisch in kürzerkettige Kohlenwasserstoffe gespalten wird, sowie eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens. Die Erfindung wird am Beispiel einer Ethylenanlage unter Verwendung von Wasserdampf als Verdünnungsmedium beschrieben, ist aber prinzipiell für jedes Verfahren und jede Anlage der eingangs erwähnten Art geeignet und nicht auf Ethylenanlagen eingeschränkt.
In einer Ethylenanlage wird ein kohlenwasserstoffhaltiger Einsatz (beispielsweise Naphtha) mittels Dampfspaltung in die gewünschten kürzerkettigen Kohlenwasserstoffe umgewandelt. Nach dem Stand der Technik wird der kohlenwasserstoffhaltige Einsatzstoff in der Konvektionszone eines Spaltofens auf 5500C - 650°C vorgewärmt. In dieser Konvektionszone wird dem kohlenwasserstoffhaltigen Einsatzdampf heißer Prozessdampf zugegeben. Das gasförmige Gemisch aus kohlenwasserstoffhaltigem Einsatz und Wasserdampf wird aus der Konvektionszone in die beheizten Spaltrohre des Spaltofens geführt. Im
Inneren der beheizten Spaltrohre herrscht dabei eine Temperatur von 8000C - 8500C, die zur Aufspaltung der längerkettigen Kohlenwasserstoffe des Einsatzes in kürzerkettige, bevorzugt ungesättigte Kohlenwasserstoffe führt. Der Prozessdampf dient der Partialdruckemiedrigung der einzelnen Reaktionsteilnehmer sowie der Verhinderung einer erneuten Aneinanderlagerung bereits gespaltener kürzerkettiger Kohlenwasserstoffe (Polymerisation). Die Verweilzeit in den Spaltrohren des Spaltofens beträgt dabei etwa 0,2 - 0,6 Sekunden.
Der mit einer Temperatur von ca. 850 °C aus dem Spaltofen austretende Stoffstrom, welcher zum großen Teil aus Ethen, anderen Olefinen (Propen) und Diolefinen besteht, wird rasch auf ca. 400 0C abgekühlt, um Sekundärreaktionen der sehr reaktionsfreudigen Spaltprodukte zu unterbinden. Das abgekühlte Gasgemisch, dessen Zusammensetzung in starkem Maße vom Einsatzstoff und den Spaltbedingungen abhängt, wird anschließend in einer komplexen Folge von Trennschritten in die gewünschten Produkte zerlegt.
Typischerweise bestehen die Spaltrohre aus einer Chrom-Nickel-Legierung und werden in den Spaltofen hauptsächlich durch Wärmestrahlung in der so genannten Strahlungszone beheizt. In der Strahlungszone, dem eigentlichen Feuerraum des Spaltofens, herrscht eine Temperatur zwischen 11000C und 13000C. Diese Temperatur wird nach dem Stand der Technik durch die Verbrennung eines Heizmediums, zumeist Heizgas, mit Luft erreicht.
Ein Spaltofen nach dem Stand der Technik besteht im Wesentlichen aus zwei Hauptbereichen. Dies sind die Strahlungszone und die Abhitzezone.
In der Strahlungszone, dem eigentlichen Feuerraum eines solchen Spaltofens, herrscht eine Temperatur zwischen 11000C und 13000C. Die Spaltrohre zur Spaltung des kohlenwasserstoffhaltigen Einsatzes führen direkt durch diese Strahlungszone. Zur Erzeugung der genannten Temperaturen wird das Heizmedium mit Luft verbrannt und gibt in der Strahlungszone die dabei entstehende Wärmeenergie, größtenteils mittels Wärmestrahlung, auf die Spaltrohre und somit über einen weiteren Wärmedurchgang auf den kohlenwasserstoffhaltigen Einsatz ab. Das Produktgas wird in den Spaltrohren zur Abkühlung und Auftrennung aus dem Spaltofen geführt.
Der Strahlungszone des Spaltofens schließt sich rauchgasseitig die Abhitzezone an. In der Abhitzezone des Spaltofens beginnt die Abkühlung der bei der Verbrennung des Heizmediums entstehenden Rauchgase. Dabei wird das Rauchgas vor allem durch einen konvektiven Wärmeübergang mit anderen Prozessströmen der Anlage auf Temperaturen im Bereich von ca. 1200C bis 1500C abgekühlt. Das bei der Verbrennung entstehende Rauchgas verlässt somit den Spaltofen mit einer Temperatur von unter 1500C. Da die Abkühlung des Rauchgases unter Erwärmung von Prozessströmen in der Anlage erfolgt, geht sehr wenig Wärme der Verbrennung des Heizmediums verloren und der thermische Wirkungsgrad eines Spaltofens liegt nach dem Stand der Technik bei 90% bis 94% bezogen auf den unteren Heizwert des eingesetzten Brennstoffes. Die bei der Verbrennung des Heizgases entstehenden Rauchgase enthalten Stickoxide. Diese Stickoxide sind für den Menschen schädlich und eine Hauptursache für sauren Regen, Smog- und Ozonbildung unter UV-Strahlung. Daher ist eine möglichst vollständige Entfernung der Stickoxide aus dem Rauchgas vor dem Entweichen in die Atmosphäre wünschenswert. Nach dem Stand der Technik können die Stickoxide (NOx) im Rauchgas mit einem Verfahren der selektiven katalytischen Reduktion durch Kontaktierung mit einem Katalysator (DeNOx-Katalysator) unter Anwesenheit eines Reduktionsmittels katalytisch zu Stickstoff und Wasser umgesetzt werden.
In EP1834688 werden ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur katalytischen Entfernung von Stickoxiden aus dem Rauchgas eines Spaltofens vorgeschlagen. Dabei wird ein geeigneter Katalysator direkt am kalten Ende der Abhitzezone oder in einem separaten Reaktor direkt am Austritt nach der Abhitzezone angeordnet und die Stickoxide mit Wasserstoff als Reduktionsmittel zu Stickstoff und Wasser umgewandelt. Alternativ kann die katalytische Entfernung der Stickoxide nach einem anderen Stand der Technik bei einer Temperatur zwischen 2500C und 5000C mit Ammoniak als Reduktionsmittel durchgeführt werden (z.B. WO02068097).
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein alternatives Verfahren sowie eine zugehörige Anlage zu entwickeln, die das Austreten von Stickoxiden mit dem Rauchgas eines Spaltofens in die Atmosphäre vermeidet.
Die gestellte Aufgabe wird verfahrensseitig dadurch gelöst, dass der Spaltofen durch die Verbrennung eines Heizmediums mit reinem Sauerstoff beheizt wird.
Unter reinem Sauerstoff wird im Rahmen dieser Anwendung ein sauerstoffhaltiges Gas verstanden, welches einen Sauerstoffanteil von über 90 Vol% aufweist. Bevorzugt wird reiner Sauerstoff mit einer Reinheit von über 99.5 Vol% bei maximal 0.2 Vol% Stickstoff verwendet. Eine derartige Verbrennung mit reinem Sauerstoff wird auch als Oxyfuel Combustion bezeichnet.
Im Gegensatz zum Stand der Technik wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren das Heizmedium nicht mit Luft sondern mit reinem Sauerstoff verbrannt. Luft besteht zu 78 Vol% aus Stickstoff. Bei den im Spaltofen herrschenden hohen Verbrennungstemperaturen von über 1200°C bilden sich aus dem Stickstoff der Luft Stickoxide wie Stickstoffmonoxid und Stickstoffdioxid im Bereich von 40-100 ppm. Durch die Verwendung von reinem Sauerstoff ohne Stickstoffanteil, wird der Stickstoff- Anteil im Spaltofen und somit die gebildete Menge Stickoxide im Spaltofen deutlich verringert. Bei der Verwendung von reinem Sauerstoff und zugleich stickstofffreiem Heizgas ist das entstehende Rauchgas somit gänzlich frei von Stickoxiden, welche die Atmosphäre belasten könnten. Das erfindungsgemäße Verfahren ist dabei sowohl für Spaltöfen mit reiner Bodenfeuerung als auch für Spaltöfen mit gemischter Feuerung (Brenner auf dem Boden und an den seitlichen Wänden des Spaltofens) geeignet.
Durch die Verwendung von reinem Sauerstoff gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die Stickoxide im Rauchgäs daher soweit reduziert, dass die Verwendung einer katalytischen Stickoxidentfernung überflüssig ist. Zusätzlich wird durch die Verwendung von reinem Sauerstoff die gesamte Rauchgasmenge deutlich reduziert.
Darüberhinaus bietet das erfindungsgemäße Verfahren noch eine Reihe von weiteren Vorteilen. Durch die reduzierte Rauchgasmenge wird deutlich mehr Wärme pro Heizmedium in der Strahlungszone absorbiert als im Stand der Technik. Durch den geringeren Stickstoffanteil steigt der Partialdruck des Kohlendioxids im Feuerraum. Kohlendioxid ist ein ausgezeichneter Gasstrahler, so dass deutlich mehr Energie durch Wärmestrahlung auf die Spaltrohre übertragen werden kann. Somit wird die Energieeffiziens des Spaltofens weiter verbessert und die verbrauchte Menge Heizmedium pro produzierter Tonne Wertprodukte (z.B. Ethen, Propen und andere hochwertige Chemikalien) sinkt. Durch die geringere verbrannte Menge von Heizmedium entsteht nach dem erfindungsgemäßen Verfahren auch deutlich weniger Kohlenstoffdioxid als bei einem Verfahren nach dem Stand der Technik. Somit wird auch die Umweltbilanz pro Tonne produzierter Wertprodukte nach dem erfindungsgemäßen Verfahren verbessert.
In einer Ausgestaltung der Erfindung werden der Druck, der Völumenstrom und/oder die Eintrittsgeschwindigkeit des Heizmediums und/oder des Sauerstoffs derart eingestellt, dass das Heizmedium flammend verbrennt. Wie die genannten Parameter einzustellen sind, hängt dabei von der Ausführung des Brennersystems und der Geometrie des jeweiligen Spaltofens ab und ist dem Fachmann bekannt.
Unter einer flammenden Verbrennung wird im Rahmen dieser Erfindung eine Verbrennung mit sichtbarer Flamme verstanden. Als Flamme wird der Bereich angesehen, in dem eine exotherme Reaktion von Gasen oder Dämpfen unter Emittierung von Strahlung durch intermediäre Spezies wie Kohlenwasserstoffradikale oder Ruß im sichtbaren Spektralbereich stattfindet. Eine flammenlose Verbrennung ist im Gegensatz dazu eine Verbrennung ohne Ausbildung einer sichtbaren Flamme. D.h. bei einer flammenlosen Verbrennung bildet sich kein Bereich aus, in dem Gase oder Dämpfe exotherm unter Emittierung von Strahlung im sichtbaren Spektralbereich reagieren. Die Verbrennungsprodukte Wasser und Kohlendioxid emittieren fast ausschließlich im für den Menschen nicht sichtbaren infraroten Bereich.
In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung werden der Druck, der Volumenstrom, die Eintrittsgeschwindigkeit und/oder die apparative Ausführung der Einlasslanzen des Heizmediums und/oder des Sauerstoff derart eingestellt, dass Heizgas, Sauerstoff und rezirkuliertes Rauchgas nahezu ideal durchmischt werden, bevor es zur eigentlichen Verbrennungsreaktion kommt. Eine vorteilhafte Vergrößerung des Reaktionsvolumens sowie eine Vergleichmäßigung der Stoffkonzentration und der
Verbrennungstemperatur werden durch das Anregen einer internen Rauchgaszirkulation unterstützt. Die entsprechende Einstellung der Parameter ist dem Fachmann bekannt. In dieser Ausgestaltung der Erfindung erfolgt eine flammenlose Verbrennung. Diese Ausgestaltung der Erfindung weist weitere Vorteile auf. Bei einer flammenlosen Verbrennung kann der Abstand zwischen den Brennern und den
Spaltrohren verringert werden. Durch den Wegfall der reduzierenden Flammenzone ist ein potenziell schädigender Einfluss der Flamme ausgeschlossen. Zusätzlich zeichnet sich eine flammenlose Verbrennung durch einen sehr gleichmäßigen Verbrennungsverlauf im Raum aus. Dadurch lässt sich in der Strahlungszone des Spaltofens eine deutliche homogenere Temperatur und Dichteverteilung erzeugen. Dadurch lässt sich der Temperaturverlauf der Spaltreaktion in den Spaltrohren homogener gestalten. Ein homogenerer Temperatur- und damit auch Dichteverlauf im Spaltofen führt gleichzeitig zu einer deutlich verminderten Schallemission. Zusätzlich sorgt die interne Zirkulation für eine Erhöhung des Wärmeübergangs auf die Spaltrohre mittels Konvektion. Damit wird die Energieeffizienz des erfindungsgemäßen Verfahrens in dieser Ausgestaltung weiter gesteigert.
Bevorzugt wird der Sauerstoff mit einem Vordruck von mindestens 3 bar, besonders bevorzugt zwischen 5 bar und 6 bar, dem Spaltofen zugeführt. Durch die Einstellung des Vordrucks in dieser Ausgestaltung der Erfindung entwickelt sich innerhalb des Spaltofens eine flammenlose Verbrennung. Die Verwendung eines Vordruckes zwischen 5 bar und 6 bar hat den zusätzlichen Vorteil, dass auf eine Druckregulation des Sauerstoffes verzichtet werden kann, da 5 bis 6 bar dem Sauerstoff- Versorgungsdruck aus angrenzenden Luftzerlegungsanlagen entspricht. Bei entsprechender Einstellung des Drucks des Heizmediums und/oder apparativer Ausgestaltung der Einlasslanzen ist jedoch auch in dieser Ausgestaltung der Erfindung eine flammende Verbrennung möglich.
In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung wird zumindest ein Teil des aus dem Spaltofen austretenden Rauchgases in den Feuerraum zurückgeführt. Diese Ausgestaltung der Erfindung bietet sich besonders für die Nachrüstung bestehender Spaltöfen an. Durch die vorliegende Erfindung wird die Energieeffizienz des Spaltofens soweit verbessert, dass deutlich weniger Wärme in der Abhitzezone des Spaltofens abzuführen ist. Bei bereits bestehenden Spaltöfen wird diese Wärme in der
Abhitzezone jedoch zur dringend notwendigen Erwärmung weiterer Prozessströme (z.B. die Erzeugung von Hochdruckdampf) der Anlage benötigt. Eine Umrüstung auf das erfindungsgemäße Verfahren würde daher bei Altanlagen eine komplette Umgestaltung der Anlage zur Folge haben. Diese komplette Umrüstung wird durch diese Ausgestaltung der Erfindung vermieden. Durch die externe Zirkulation des
Rauchgases, d.h. ein Teil des kalten Rauchgases mit einer Temperatur zwischen 800C und 1500C wird nach der Abhitzezone des Spaltofens wieder in die Strahlungszone und somit dem Feuerraum des Spaltofens zurückgeführt, kann die Auswirkung auf den Spaltofen auf ein Minimum reduziert werden, so dass keine komplette Umordnung der gesamten Anlage notwendig ist. Das zurückgeführte Rauchgas kann dabei entweder an mehreren Stellen in den Feuerraum eingeblasen werden oder zusammen mit dem Sauerstoff über die Brenner eingedüst werden.
Generell ermöglicht die Steuerung der Rauchgaszirkulation die Steuerung des Ausbrandverlaufes im Spaltofen. Aus der beeinflussbaren Ausdehnung der Verbrennungszone im Feuerraum können die Temperaturprofile und die davon abhängigen Wärmestromdichten der Übertragung an die Spaltrohre gestaltet werden. Dies bedeutet einen höheren Gestaltungsspielraum bei der Auslegung der Spaltöfen. Tendenziell können durch das erfindungsgemäße Verfahren deutlich weniger Brenner mit höherer spezifischer Leistung oder die gleiche Anzahl Brenner mit geringerer spezifischer Leistung als im Stand der Technik eingesetzt werden. Desweiteren kann die Ausdehnung der Strahlungszone reduziert werden, da der Wärmeeintrag auf die Spaltrohre deutlich gleichmäßiger und effektiver als im Stand der Technik erfolgt.
Vorrichtungsseitig soll eine Anlage zur Erzeugung von Kohlenwasserstoffen mittels Spaltung eines kohlenwasserstoffhaltigen Einsatzes in einem Spaltofen, wobei der Spaltofen mindestens ein Spaltrohr zur Führung des kohlenwasserstoffhaltigen Einsatzes durch den Feuerraum des Spaltofens, mindestens ein Mittel zur Zu- bzw. Abführung des kohlenwasserstoffhaltigen Einsatzes in die Spaltrohre, mindestens ein Mittel zur Zuführung des Heizmediums und mindestens ein Mittel zur Zuführung eines sauerstoffhaltigen Gases aufweist, derart ausgestaltet werden, dass kein mit Stickoxiden belastetes Rauchgas in die Atmosphäre entlassen wird.
Die gestellte Aufgabe wird vorrichtungsseitig dadurch gelöst, dass das Mittel zur Zuführung eines sauerstoffhaltigen Gases mit einer Quelle für reinen Sauerstoff verbunden ist. Erfindungsgemäß findet somit die Verbrennung des Heizmediums mit reinem Sauerstoff im Spaltofen statt.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung sind die Mittel zur Zuführung des Heizmediums und die Mittel zur Zuführung des Sauerstoffs als Venturidüsen ausgebildet. Ebenfalls vorteilhaft ist die Zuführung von Heizmedium, Sauerstoff oder Rauchgas in den Spaltofen über Einlasslanzen.
In einer Ausgestaltung der Erfindung weist die Anlage mindestens eine Zuführung für Rauchgase in den Feuerraum auf, welche strömungstechnisch mit dem Abzug des Rauchgases aus dem Spaltofen verbunden ist. Vorteilhafter Weise befindet sich ein Sauggebläse zum Abzug des Rauchgases aus dem Spaltofen stromabwärts der Abhitzezone des Spaltofens. In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung befindet sich ein zweites Gebläse stromaufwärts der Zuführung des Rauchgases in den Feuerraum des Spaltofens. Das zurückgeführte Rauchgas wird dabei vorteilhafterweise direkt in den Spaltofen geführt. In einer anderen Ausgestaltung wird das zurückgeführte Rauchgas mit dem Sauerstoff vermischt.
Die vorliegende Erfindung weist eine Reihe von Vorteilen auf.
Der Stickoxidanteil im Rauchgas eines Spaltofens ist deutlich gegenüber dem Stand der Technik reduziert. Aufwändige Verfahren zur Entfernung von Stickoxiden aus dem Rauchgas des Spaltofens sind daher nicht notwendig.
Des weiteren wird die Energieeffizienz mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Anlage deutlich gesteigert, so dass pro Tonne erzeugter Wertprodukte deutlich weniger Kohlendioxid entsteht, da ein deutlich geringere Menge Heizmedium pro Tonne erzeugter Wertprodukte verbraucht wird. Zusätzlich lässt sich das entstandene Kohlenstoffdioxid leichter als im Stand der Technik aus dem Rauchgas entfernen. Da im Rauchgas nach dem Stand der Technik noch eine signifikante Menge an Stickstoff vorhanden ist, müssen Sauergaswäschen zur Kohlendioxidentfernung eingesetzt werden. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ist das entstehende Rauchgas nahezu Stickstoff frei. Somit genügt es lediglich das Wasser aus dem Rauchgas zu kondensieren, um einen reinen Kohlenstoffdioxid Gasstrom zu erhalten.
Desweiteren entsteht im Abgas bei dem erfindungsgemäßen Verfahren neben Kohlenstoffdioxid ausschließlich Wasser. Die Verbrennung des Heizmediums erfolgt also hochrein. Durch den Wegfall des Stickstoffstroms im Abgas nach dem Stand der Technik liegt somit ein deutlich höherer Wasserdampfpartialdruck vor. Dieser ermöglicht die Wärmeausnutzung durch die Kondensation des Wasserdampfs bei deutlich höheren Temperaturen als im Stand der Technik und ermöglicht so die wirtschaftliche Nutzung.
Im Folgenden soll die Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert werden.
Es zeigen:
Figur 1 eine Ausgestaltung der Erfindung ohne externe Rauchgaszirkulation Figur 2 eine Ausgestaltung der Erfindung mit externer Rauchgaszirkulation
Figur 3eine weitere Ausgestaltung der Erfindung mit externer Rauchgaszirkulation
Figur 1 zeigt eine Ausgestaltung der Erfindung ohne externe Rauchgaszirkulation. Der Spaltofen 1 besteht aus einer Strahlungszone 1a, dem eigentlichen Feuerraum, und einer Abhitzezone 1 b. Der kohlenwasserstoffhaltige Einsatz wird in Spaltrohren (nicht gezeigt) durch die Strahlungszone geführt. Die Strahlungszone wird durch die Verbrennung des Heizmediums 2 mit reinem Sauerstoff 3 beheizt. Sowohl das
Heizmedium als auch der Sauerstoff werden in die Brenner 4 geführt. Dort finden die Vermischung und die Verbrennung des Heizmediums statt. Die Verbrennung kann dabei je nach gewähltem Druck, Volumenstrom und Geschwindigkeit von Heizgas und Sauerstoff flammend oder flammenlos erfolgen. Für das flammenlose Verbrennen des Heizgases und das Erzeugen der notwendigen internen Rauchgaszirkulation reicht ein üblicherweise vorhandener Sauerstoff-Versorgungsdruck von 5 bis 6 bar aus. Das Rauchgas 5 verlässt über die Abhitzezone 1 b den Spaltofen. Die restliche Wärme des Rauchgases 5 kann über einen optionalen Wärmetauscher 6 noch zur Erwärmung eines beliebigen Prozessstromes (z.B. Ethan, Propan, Naphtha, etc.) genutzt werden. Das von Stickoxiden freie Rauchgas 7 kann dann ohne weitere Maßnahmen in die Atmosphäre entlassen werden.
Figur 2 zeigt eine Ausgestaltung der Erfindung mit externer Rauchgaszirkulation. Das Rauchgas 5 wird mittels Sauggebläse 8 aus der Abhitzezone 1b des Spaltofens 1 abgesaugt. Ein Teil 5a des dabei abgezogenen Rauchgases wird in den Feuerraum 1a des Spaltofens 1 zurückgeführt. Der nicht zurückgeführte Teil des Rauchgases 5 kann ohne weitere Maßnahmen in die Atmosphäre entlassen werden 7. Optional kann ein weiteres Gebläse (nicht dargestellt) in die externe Rückführung des Rauchgases 5a integriert werden.
Figur 3 zeigt eine weitere Ausgestaltung der Erfindung mit externer Rauchgaszirkulation. In dieser Ausgestaltung wird der reine Sauerstoff 3 direkt in die externe Rückführung des Rauchgases 5a geführt.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Spaltung eines kohlenwasserstoffhaltigen Einsatzes in kürzerkettige Kohlenwasserstoffe in einer Anlage zur Erzeugung von Kohlenwasserstoffen (Olefinanlage), wobei der kohlenwasserstoffhaltige Einsatz in die Spaltrohre eines Spaltofens (1) geführt und die längerkettigen Kohlenwasserstoffe des Einsatzes thermisch in kürzerkettige Kohlenwasserstoffe gespalten werden, dadurch gekennzeichnet, dass der Spaltofen (1) durch die Verbrennung eines Heizmediums (2) mit reinem Sauerstoff (3) beheizt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Druck, der
Volumenstrom, die Eintrittsgeschwindigkeit und/oder die apparative Ausführung der Einlasslanzen des Heizmediums (2) und/oder des Sauerstoffs (3) derart eingestellt werden, dass Heizmedium, Sauerstoff und rezirkuliertes Rauchgas nahezu ideal durchmischt werden, bevor es zur eigentlichen Verbrennung kommt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Sauerstoff mit einem Vordruck von mindestens 3 bar, bevorzugt zwischen 5 bar und 6 bar, in den Spaltofen (1) geführt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil des aus dem Spaltofen (1) austretenden Rauchgases (5, 5a) in den Feuerraum (1a) zurückgeführt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Rauchgas (5, 5a) vor dem Spaltofen mit dem reinen Sauerstoff vermischt wird.
6. Anlage zur Erzeugung von Kohlenwasserstoffen mittels Spaltung eines kohlenwasserstoffhaltigen Einsatzes in einem Spaltofen (1), wobei der Spaltofen mindestens ein Spaltrohr zur Führung des kohlenwasserstoffhaltigen Einsatzes durch den Feuerraum des Spaltofens, mindestens ein Mittel zur Zu- bzw.
Abführung des Kohlenwasserstoffhaltigen Einsatzes in die Spaltrohre, mindestens ein Mittel (4) zur Zuführung des Heizmediums (2) und mindestens ein Mittel (4) zur Zuführung eines sauerstoffhaltigen Gases (3) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel (4) zur Zuführung eines sauerstoffhaltigen Gases mit einer Quelle für reinen Sauerstoff (3) verbunden ist.
7. Anlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Zuführung des Heizmediums und die Mittel zur Zuführung des Sauerstoffs als Venturidüsen
(4) oder als Einlasslanze ausgebildet sind.
8. Anlage nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage mindestens eine Zuführung für Rauchgases (5a) in den Feuerraum (1a) aufweist, welche strömungstechnisch mit dem Abzug des Rauchgases (5) aus dem
Spaltofen (1) verbunden ist.
9. Anlage nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich ein Sauggebläse (8) zum Abzug des Rauchgases (5) aus dem Spaltofen (1) stromabwärts der Abhitzezone (1 b) des Spaltofens (1) befindet.
10. Anlage nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass sich ein zweites Gebläse stromaufwärts der Zuführung des Rauchgases (5a) in den Feuerraum (1a) des Spaltofens (1) befindet.
PCT/EP2010/002033 2009-04-07 2010-03-30 Verfahren und vorrichtung zur spaltung von kohlenwasserstoffen WO2010115561A2 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP10711848A EP2417391A2 (de) 2009-04-07 2010-03-30 Verfahren und vorrichtung zur spaltung von kohlenwasserstoffen

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102009016695.5 2009-04-07
DE102009016695A DE102009016695A1 (de) 2009-04-07 2009-04-07 Verfahren und Vorrichtung zur Spaltung von Kohlenwasserstoffen

Publications (2)

Publication Number Publication Date
WO2010115561A2 true WO2010115561A2 (de) 2010-10-14
WO2010115561A3 WO2010115561A3 (de) 2011-10-13

Family

ID=42733182

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2010/002033 WO2010115561A2 (de) 2009-04-07 2010-03-30 Verfahren und vorrichtung zur spaltung von kohlenwasserstoffen

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP2417391A2 (de)
DE (1) DE102009016695A1 (de)
WO (1) WO2010115561A2 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4310160A1 (de) 2022-07-22 2024-01-24 Linde GmbH Verfahren und anlage zum dampfspalten

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4105297A1 (de) * 2021-06-16 2022-12-21 Linde GmbH Verfahren und messsystem zum bestimmen eines sauerstoffgehalts in einem ofen, ofen und verfahrenstechnische anlage

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002068097A1 (en) 2001-02-26 2002-09-06 Abb Lummus Global Inc. Reactor and method for reducing the nitrogen oxide content of a gas
EP1834688A1 (de) 2006-03-16 2007-09-19 Linde Aktiengesellschaft Verfahren zur Entfernung von Stickoxiden aus Rauchgasen von Verbrennungsöfen

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3836131A1 (de) * 1988-10-22 1990-04-26 Linde Ag Reaktor zur durchfuehrung von verbrennungsprozessen
US5431559A (en) * 1993-07-15 1995-07-11 Maxon Corporation Oxygen-fuel burner with staged oxygen supply
DE4400831A1 (de) * 1994-01-13 1995-07-20 Messer Griesheim Gmbh Verfahren zur Reduzierung von Schadgasemissionen bei der Verbrennung und Brenner dafür
US6126438A (en) * 1999-06-23 2000-10-03 American Air Liquide Preheated fuel and oxidant combustion burner
DE102005005832B4 (de) * 2005-02-08 2006-11-02 Air Liquide Deutschland Gmbh Rekuperatorbrenner und Verfahren zum Erhitzen eines Industrieofens unter Einsatz des Brenners

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002068097A1 (en) 2001-02-26 2002-09-06 Abb Lummus Global Inc. Reactor and method for reducing the nitrogen oxide content of a gas
EP1834688A1 (de) 2006-03-16 2007-09-19 Linde Aktiengesellschaft Verfahren zur Entfernung von Stickoxiden aus Rauchgasen von Verbrennungsöfen

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4310160A1 (de) 2022-07-22 2024-01-24 Linde GmbH Verfahren und anlage zum dampfspalten

Also Published As

Publication number Publication date
WO2010115561A3 (de) 2011-10-13
EP2417391A2 (de) 2012-02-15
DE102009016695A1 (de) 2010-10-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2512981B1 (de) Verfahren zum betreiben eines reformerofens und reformeranlage
EP1877173B1 (de) Verfahren und reaktor zur durchführung endothermer katalytischer reaktionen
DE102009053747A1 (de) Verfahren zur Reduzierung von Stickoxiden aus dem Abgas eines Koksofens
WO2008131832A1 (de) Primärreformer mit brennerzuführenden sekundäreinlasskanälen
DE2159790B2 (de) Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von Schwefeldioxid hoher Reinheit
EP2417391A2 (de) Verfahren und vorrichtung zur spaltung von kohlenwasserstoffen
DE10001293B4 (de) Röhren-Erhitzerofen
DE2444333A1 (de) Ofen zum cracken von kohlenwasserstoffen zum herstellen von olefinen
DE2616085A1 (de) Mit waerme arbeitender reformierofen und diesen enthaltendes reformiersystem
DE1208031B (de) Vorrichtung zur Herstellung eines Heizgases
EP3068529A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur dampfreformierung sowie zur dampfspaltung von kohlenwasserstoffen
DE102009016696A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Spaltung von Kohlenwasserstoffen mit sauerstoffangereicherter Luft
EP0876201A2 (de) Verfahren zur durchführung einer endothermen reaktion und reaktor zur durchführung des verfahrens
DE102012010857A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Entfernung von Stickoxiden aus Rauchgas
EP0365899A2 (de) Reaktor zur Durchführung von Verbrennungsprozessen
EP3519731B1 (de) Verfahren zur reduzierung von nox emissionen
DE2437907A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum gewinnen reduzierenden gases unter druck und bei hoher temperatur
EP3910236B1 (de) Prozessbrenner und verfahren zur verbrennung kohlenmonoxidhaltiger brenngase
DE102009048102A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Reformierung von Kohlenwasserstoffen
WO2018108321A1 (de) Wärmetauscher mit brenner
EP2048217A2 (de) Verfahren zur Entkokung von Spaltöfen
DE102010055453A1 (de) Brennerbefeuerter Reaktor
WO1994029491A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum wärmebehandeln von werkstücken
DE102010024539A1 (de) Primärreformer mit variablem Rauchgasstrom
DE921263C (de) Katalytisches Regenerativverfahren und Vorrichtung zur Durchfuehrung des Verfahrens

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2010711848

Country of ref document: EP

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 10711848

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2