DE1091100B

DE1091100B - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von ungesaettigten Kohlenwasserstoffen aus fluessigen Kohlenwasserstoffen

Info

Publication number: DE1091100B
Application number: DEB50540A
Authority: DE
Inventors: Dr Adolf Steinhofer; Dr Karl Buschmann; Dr-Ing Leo Unterstenhoefer
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1958-09-30
Filing date: 1958-09-30
Publication date: 1960-10-20
Also published as: GB910613A

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von ungesättigten Kohlenwasserstoffen aus flüssigen Kohlenwasserstoffen Es ist bekannt, ungesättigte Kohlenwasserstoffe durch Spaltung von Kohlenwasserstoffen in einer heißen Gasatmosphäre, gegebenenfalls unter Zuführung von Wasserdampf, herzustellen. Die zu spaltenden Stoffe werden dabei vorzugsweise durch Zerstäuben mittels Düsen oder in Dampfform in die Reaktionskammer eingebracht. Die für die Spaltung nötige Wärme wird entweder durch Verbrennen eines Teils der Ausgangsstoffe erzeugt oder durch überhitzte Dämpfe zugeführt. In der Reaktionskammer findet eine intensive Durchmischung aller Komponenten statt, so daß möglichst rasch eine gleichförmige Temperatureinstellung über den gesamten Querschnitt sowie die Länge der Reaktionskammer erfolgt.
Diese Verfahren haben den Nachteil, daß leicht ein Teil der zu spaltenden Stoffe an der heißen Wand der Reaktionskammer gekrackt wird, wodurch Ruß und Koks entstehen, die sowohl im Reaktionsraum als auch in den nachgeschalteten Apparaturen Anlaß zu Störungen geben können. Diese Nachteile machen sich insbesondere bemerkbar bei der Spaltung von hochsiedenden Kohlenwasserstoffen, wie z. B. schweren Rückstandsölen, da sich diese schwer zerstäuben lassen und in hohem Maße zu Ruß- und Koksbildung neigen.
Es wurde nun gefunden, daß man diese Nachteile mit Sicherheit vermeidet, wenn man die Wand der Reaktionskammer kälter hält als den inneren freien Reaktionsraum, in dem die thermische Spaltung abläuft. Man erreicht eine derartige Temperaturverteilung dadurch, daß man Gase oder Dämpfe, insbesondere Wasserdampf, von einer Temperatur, die noch keine nennenswerte Spaltung bewirkt, d. h. etwa 200 bis 400° C, vorteilhaft 250 bis 350° C, mit einer hohen Geschwindigkeit von mindestens 50 m/Sek., vorzugsweise 100 bis 200 m/Sek., tangential in eine zylindrische Reaktionskammer einströmen läßt, die axial von heißen Gasen als Wärmeträger durchströmt wird. Die zu spaltenden Stoffe werden durch ein oder mehrere, vorteilhaft tangential oder radial angeordnete, wandnahe Rohre mit freiem Auslauf an die Kammerwand gebracht, so daß sie durch den tangentialen Strom derTreibgase zu einem filmartigen, längs der Kammerwand rotierenden Band ausgebreitet werden. Die flüssigen Kohlenwasserstoffe werden dabei durch die Wärmestrahlung aus dem Kern der Kammer verdampft und durch allmähliche Durchmischung mit den Heißgasen auf die zur Spaltung erforderliche Temperatur gebracht. Die mittlere Temperatur des Reaktionsgemisches auf dem Weg durch die Reaktionskammer nimmt vom Anfang der Reaktionskammer gegen ihr Ende laufend zu. Bei Anwendung hoher Temperaturen, z. B. etwa 900 bis 1200° C, und sehr kurzen Verweilzeiten erhält man vorzugsweise Acetylen, bei niedrigeren Temperaturen (600 bis 800°C) und längeren Verweilzeiten werden vorwiegend Olefine erzeugt. Das Verfahren sei an verschiedenen Ausführungsformen von Reaktionskammern, die sich im praktischen Betrieb bewährt haben, beispielsweise näher erläutert.
Die in dem Brenner 1 (Abb. 1) erzeugten Heißgase werden durch ein Zwischenstück 2, das verschiedene Gestaltung haben kann, je nach dem angewendeten flüssigen Kohlenwasserstoff und j e nach den gewünschten Spaltprodukten, axial in die Reaktionskammer 3 eingeführt. Das Zwischenstück 2 kann, wie Abb. 1 zeigt, gegen die Reaktionskammer 3 abgesetzt sein öder gemäß Abb. 2 ohne Eckenbildung unmittelbar in diese übergehen. Durch den in die Reaktionskammer tangential einmündenden rechteckigen Stutzen 4 strömen die Treibgase mit einer Temperatur bis etwa 300° C, wobei sie die durch das Rohr 5 frei zufließenden flüssigen Kohlenwasserstoffe zu einem filmartigen Band auf der Kammerwand ausbreiten. Die Treibgase, z. B. Wasserdampf oder andere Dämpfe oder Gase, denen auch gegebenenfalls Sauerstoff beigemischt werden kann, um die gewünschte Temperatur, vorteilhaft 100 bis 200° C, durch Verbrennung eines Teils der brennbaren Anteile zu erzielen, rotieren längs der Kammerwand mit hoher Geschwindigkeit. Im Innern der Kammer strömen die Heißgase in axialer Richtung. Durch ihre Wärmestrahlung verdampft der eingebrachte flüssige Kohlenwasserstoff und mischt sich mit ihnen. Dabei findet die Spaltung der Dämpfe zu ungesättigten Kohlenwasserstoffen statt. Die die Kammerwand kühlenden Treibgase mischen sich auf ihrem Weg zum Kammerende mit den Spaltgasen, bis die zu erstrebende Spalttemperatur über den ganzen Kammerquerschnitt erreicht ist. Für die konstruktive Ausbildung der Reaktionskammer sind in den Abb. 1 bis 3 verschiedene Möglichkeiten aufgezeigt. Nach Abb.3 ist das Zwischenstück 2 gegen die Reaktionskammer 3 abgesetzt. Diese selbst ist in zwei Räume unterteilt, von denen der erste durch einen konischen Übergang mit dem zweiten verbunden ist, und dieser sich gegen das Ende zu konisch erweitert. Es sind auch noch andere Möglichkeiten zur Gestaltung der neuen Reaktionskammer gegeben. So z. B. kann man das Zwischenstück 2 auch durch einen hohlen Strahlkörper aus feuerfestem Material zur Verstärkung der Wärmeabstrahlung auf das filmartige Band des flüssigen Kohlenwasserstoffs verlängern und ein Stück in den Reaktionsraum einführen (Abb. 4).

Hinter der Reaktionskammer werden die erzeugten gasförmigen ungesättigten Kohlenwasserstoffe auf eine solche Temperatur abgekühlt, daß keine Nachreaktion mehr stattfinden kann. Das geschieht z. B. durch Einspritzen von Wasser oder durch Eindüsen von anderen flüssigen Kühlmitteln. Da das Verfahren vorzugsweise unter Druck von 2 at an aufwärts betrieben wird, ist die Kühlung auch durch ganze oder teilweise Entspannung der Gase zu erzielen. Beispiel Zur Erzeugung der Spaltwärme werden in einem vorgeschalteten Brenner stündlich 18 kg schweres Rückstandsöl unter Zusatz von 22,5 kg/Std. Dampf verbrannt, wobei 17 ms/Std. Sauerstoff benötigt werden. Die Gase treten mit einer Temperatur von etwa 1200 bis 1300° C in dieReaktionskammer ein. In diese werden gleichzeitig stündlich 31 kg hochsiedendes Rückstandsöl eingeführt. Zur Ausbreitung des Öles dienen 13,5 kg/Std. Dampf. Die Spalttemperatur klingt von 780° C an auf etwa 550° C ab. Die Zusammensetzung des erhaltenen Spaltgases ist:

c02 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14,7 Volumprozent

Olefine . . . . . . . . . . . . . . . . 17,4 Volumprozent

C2 H2 . . . . . . . . . . . . . . . . . 2,2 Volumprozent

H2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31,6 Volumprozent

C O .................. 25,7 Volumprozent

C2 H8 . .. . . . . . . ........ 0,6 Volumprozent

C H4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7,8 Volumprozent

02+N2 ............... Spuren

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Herstellung von ungesättigten Kohlenwasserstoffen aus flüssigen Kohlenwasserstoffen durch thermischeSpaltung in heißenGasen, dadurch gekennzeichnet, daß die zu spaltenden Kohlenwasserstoffe mittels tangential eintretender Treibgase, insbesondere Wasserdampf, von einer Temperatur, die noch keine nennenswerte Spaltung bewirkt, und von einer Geschwindigkeit von mindestens 50 m/Sek., vorzugsweise 100 bis 200 m/Sek., an der Innenwand einer zylindrischen, gegebenenfalls teilweise konischen Kammer zu einem filmartigen Band ausgebreitet werden, wobei die zur Verdampfung und Spaltung der flüssigen Kohlenwasserstoffe erforderliche Wärme durch heiße, in einem vorgeschalteten Brenner erzeugte Gase oder durch überhitzte Dämpfe, die axial die zylindrische Reaktionskammer durchströmen, aufgebracht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Drucken oberhalb von 2 at gearbeitet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine rasche Abkühlung der Reaktionsgase auf eine solche Temperatur, daß keine Nachreaktionen mehr ablaufen können, vorteilhaft durch Einspritzen von Wasser, erfolgt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine rasche Abkühlung der heißen Reaktionsgase durch Teilentspannung der Reaktionsgase erfolgt.
5. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bestehend aus einer zylindrischen oder teilweise konischen, hitzebeständigen und druckfesten Reaktionskammer, die zur Einführung der zu spaltenden Kohlenwasserstoffe mindestens ein vorteilhaft tangential oder radial, wandnah angeordnetes Zuführungsrohr mit freiem Auslauf enthält, tangentialen Zuführungsschlitzen oder Düsen für Treibgas und einem Rohr zur axialen Zuleitung von Heißgasen.
6. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bestehend aus einem zylindrischen, teilweise konischen, hohlen Strahlkörper aus feuerfestem Material (6), der als Verlängerung des Zwischenstückes (2) ausgebildet ist und über die Breite des filmbandartigen Bandes aus flüssigen Kohlenwasserstoffen in die Reaktionskammer (3) hineinragt und vorzugsweise so gestaltet ist, daß die Heizgase in axialer Richtung in die Reaktionskammer einströmen.