DE1543123A1 - Process for the continuous thermal cracking of hydrocarbons - Google Patents
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Description
Jullus-Leber-Sfraße 21 Offenlegungsunterlagen Jullus-Leber-Sfraße 21 disclosure documents
Anmelderin: Firma KUREHA KAGAKU-KOGYO KABUSHIKI KAISHA Applicant : Company KUREHA KAGAKU-KOGYO KABUSHIKI KAISHA
Noo 8, l«chome, Horidome-eho, Nihonbashi, Ohuo-ku, Tokio, JapanNoo 8, l «chome, Horidome-eho, Nihonbashi, Ohuo-ku, Tokyo, Japan
Verfahren zum kontinuierlichen thermischen Kraoken von KohlenwasserstoffenProcess for the continuous thermal coking of Hydrocarbons
* Hie Erfindung betrifft ein Verfahren zum kontinuierlichen thermischen Kracken von Kohlenwasserstoffe^* Hie invention relates to a process for the continuous thermal cracking of hydrocarbons ^
Bei einem bekannten Verfahren zur Gewinnung von ungesättigten Kohlenwasserstoffen, wie Acetylen und Äthylen, durch Flammkracken der Kohlenwasserstoffe, wird die Reaktionstemperatur durch die Verbrennungstemperatur und durch des Verhältnis des verbrannten Kraokguts zum eingesetzten Krackgut bestimmt, wobei die Reaktion bei dieser Temperatur in einer einzigen Stufe während einer entsprechenden Reaktionszeit durchgeführt wird« Daraus ergeben sich die Nachteile, dass die Reaktionstemperatur und die Reaktionszeit d^.re-h das zu erzielende Produkt bestimmt und infolgedessen die Mengen der Nebenprodukte ebenfalls bestimmt werden«In a known process for the production of unsaturated hydrocarbons, such as acetylene and ethylene, by flame cracking the hydrocarbons, the reaction temperature becomes by the combustion temperature and by the ratio of the burnt kraok to the used Cracked material determined, with the reaction at this temperature in a single stage during a corresponding reaction time is carried out «This results in the disadvantages that the reaction temperature and the reaction time d ^ .re-h determines the product to be achieved and consequently the quantities of by-products are also determined «
Die Erfindung hat die Aufgabe, diese Nachteile zu beseitigen. The invention aims to eliminate these disadvantages.
Zur Lösung dieser Aufgabe schafft die Erfindung ein Verfahren zum kontinuierlichen thermischen Kracken von Kohlenwasserstoffen, das dadurch gekennzeichnet ist, dass durch Einführung von Verbrennungsgasen in eine erste Reaktionszone ein Gasstrom erzeugt wird, wobei die Temperatur in dieser Reaktionssone zwischen 1000° G und 2000° C beträgt, ein erster Teil dieses KohlenwasserstoffStroms in einer ernten thermischen Krackreaktion thermisch gekracktTo solve this problem, the invention provides a method for the continuous thermal cracking of Hydrocarbons, which is characterized in that by introducing combustion gases into a first reaction zone a gas stream is generated, the temperature in this reaction zone being between 1000 ° G and 2000 ° C, a first portion of this hydrocarbon stream is thermally cracked in a harvest thermal cracking reaction
BAD ORSGtNAt BAD ORSGtNAt
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wird, eine nicht aus Kohlenwasserstoff bestehende Kühlflüssigkeit unterhalb der ersten Reaktionszone in eine zweite Reaktionszone eingeführt wird , um die Temperatur um 50° bis 200° G zu senken, sowie die erste thermische Krackre« aktion zu beenden und Polymerisation und Zerfall der ersten Reaktionsprodukte ohne zusätzliche Zufuhr von ungekrackten Kohlenwasserstoffen zu verhindern, und dass ein zweiter Teil des KohlenwasserstoffStroms ohne zusätzliche Zufuhr von Kohlenwasserstoff in einer zweiten thermischen Krackreaktion thermisch gekrackt wird, wobei dieser zweite Teil des KohlenwasserstoffStroms aus der ersten Reaktionszone abgezogen wird, die zweite thermische Krackreäktion abgeschreckt wird und somit die Produkte aus diesen Reaktionen gewonnen werden.is, a non-hydrocarbon cooling liquid below the first reaction zone in a second Reaction zone is introduced to lower the temperature by 50 ° to 200 ° G, as well as the first thermal cracking « Action to end and polymerization and disintegration of the first reaction products without additional supply of uncracked Prevent hydrocarbons, and that a second part of the hydrocarbon stream without additional feed of hydrocarbon is thermally cracked in a second thermal cracking reaction, this second part of the hydrocarbon stream from the first reaction zone is withdrawn, the second thermal cracking reaction is quenched and thus the products of these reactions be won.
In der Zeichnung, die ein Ausführungsbeispiel einer Anlage zur Durchführung des Verfahrens gemäss der Erfindung zeigt, ist:In the drawing, an embodiment of a system for performing the method according to the invention shows is:
Abb. 1 ein senkrechter Schnitt durch einen für dieFig. 1 is a vertical section through one for the
Ausführung des Verfahrens geeigneten Ofenj Abb» 1 ein diagramm, in dem die Bildung von Kohlenstoff und Teer bei dem erfindungsgemässen Verfahren mit einem bekannten Verfahren verglichen wird.Execution of the process suitable furnace Fig »1 a diagram showing the formation of carbon and tar in the method according to the invention is compared with a known method.
Wie aus Abb. 1 ersichtlich ist, weiet der Ofen zwei Stutzen 1 und 2 auf, durch die Brenngas und Sauerstoff oder ein sauerstoffhaltiges Gas zugeführt und gleichzeitig in eine Verbrennungskammer 8 eingespritzt werden. Durch einen Stutzen 3 kann als Einsatzgut vorgewärmter Kohlenwasserstoff zugeführt und dann zur Vermischung mit dem Verbrennungsgas und zum Kracken durch Einspritzdüsen 11 in die Verbrennungskammer 8 eingespritzt werden. 3für das erste thermische Kracken bei einer Reaktionstemperatur von 1000° bis 2000° G und einer Reaktionszeit von 0,01 bis 0,0001 Sekunden ist eine erste Reaktionskammer 9 vorgesehen, die über einer Einspritzdüse 12 füx· das Kühlmittel liegt. Das Kühlmittel wird der Einspritzdüse durch einen Stutzen 6 zugeführt und dazu bestimmt, sich in der ersten Reaktionskammer 9 mit dem Reaktionsgas zu vermiechen, wodurch die Reaktionstemperatur um 50 bis 200° gesenkt wird. Für das weitere thermische KrackenAs can be seen from Fig. 1, the furnace has two nozzles 1 and 2 through which the fuel gas and oxygen or an oxygen-containing gas can be supplied and injected into a combustion chamber 8 at the same time. Preheated hydrocarbons can be supplied as feedstock through a connection 3 and then mixed with it the combustion gas and injected through injection nozzles 11 into the combustion chamber 8 for cracking. 3 for the first thermal cracking at a reaction temperature of 1000 ° to 2000 ° G and a reaction time from 0.01 to 0.0001 seconds is a first reaction chamber 9 is provided, which is located above an injection nozzle 12 for the coolant. The coolant is the injector fed through a nozzle 6 and intended to be in the first reaction chamber 9 with the reaction gas avoid, whereby the reaction temperature is lowered by 50 to 200 °. For further thermal cracking
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des Reaktionsgases bei einer Reaktionstemperatur von 800° bis 1950° 0, die um 50° bis 200° G niedriger liegt als die Reaktionstemperatur beim ersten thermischen Kracken, wobei die Reaktionszeit 0,1 bis 0,001 Sekunden beträgt, ist eine zweite Reaktionskammer 10 vorgesehen, die unter der Einspritzdüse 12 für das Kühlmittel liegt· Ferner ist ein Stutzen 4 vorgesehen, durch den ein Kühlmittel zugeführt und dann durch eine Einspritzdüse 13 zum Kühlen in das gekrackte Gas eingespritzt werden kann, um die Reaktion su beenden. Das erhaltene Krackgas kann durch einen Stutzen zur Weiterverarbeitung abgezogen werden. Wenn der Kühlmittelstutzen 6 axial beweglich ausgebildet ist, kann er das Volumenverhältnis der ersten Reaktionskammer 9 zur zweiten Reaktionskammer 10 während des Betriebs des Ofens beliebig regulieren, während die Zusammensetzung des Gases reguliert werden kann, indem die Kombination zwischen der Kühlmittelmenge und dem Volumenverhältnis der ersten Reaktionskammer zur zweiten Reaktionskammer geändert wird. Überdies kann die Düse 12 an der Ofenwand befestigt sein, und das Kühlmittel kann zur Mitte des Ofens hin eingespritzt werden· Die Einspritzdüse 13 für das Rühlaittel zum Beendigen der Reaktion kann ebenfalls beweglich abgebildet aein.of the reaction gas at a reaction temperature of 800 ° to 1950 ° 0, which is 50 ° to 200 ° G lower than the reaction temperature during the first thermal cracking, wherein the reaction time is 0.1 to 0.001 seconds, a second reaction chamber 10 is provided, which is below the injection nozzle 12 for the coolant is · Furthermore, a connection 4 is provided through which a coolant is supplied and then through an injector 13 for cooling into the cracked Gas can be injected to stop the reaction. The cracked gas obtained can through a nozzle can be deducted for further processing. When the coolant nozzle 6 is designed to be axially movable, it can adjust the volume ratio of the first reaction chamber 9 to the second Regulate reaction chamber 10 arbitrarily during the operation of the furnace, while the composition of the gas can be regulated by the combination between the amount of coolant and the volume ratio of the first reaction chamber is changed to the second reaction chamber. In addition, the nozzle 12 can be attached to the furnace wall and the coolant can be injected towards the center of the furnace · The injection nozzle 13 for the Rühlaittel to terminate the reaction can also be mapped movable aein.
Bei dem Verfahren zum thermischen Kracken geraäss der Erfindung kann die wirksamste Reaktion erzielt werden, indem der Unterschied in der Krackgeschwindigkeit, der in der Reaktionstemperatur jedes Bestandteils inhärent ist, ausgenutzt wird, und zwar durch Steuerung der Reaktionstemperatur in der Weise, dass die Temperatur um 50° bis 200° C durch Einspritzen des Kühlmittels gesenkt wird. Durch die Wahl des richtigen Kühlmittels wird auch eine Nebenreaktion unterdrückt· Beispielsweise hemmt ein Kühlmittel wie Wasserstoff und/oder Dampf die Kohle- und Teerbildung. Das Mischen des Kühlmittels mit dem Reaktionsgas bewirkt auch die Unterdrückung einer Polymerisation des zu gewinnenden Produkts. Das Verfahren gemäss der Erfindung ist daher besonders wirksam, wenn ein ausIn the thermal cracking method according to the invention, the most effective reaction can be obtained by using the difference in the cracking speed shown in the reaction temperature inherent in each component is exploited by controlling the reaction temperature so that the temperature is increased by 50 ° to 200 ° C is lowered by injecting the coolant. Choosing the right coolant also creates a Suppressed side reaction · For example, a coolant such as hydrogen and / or steam inhibits the coal and Tar formation. Mixing the coolant with the reaction gas also has the effect of suppressing polymerization of the product to be won. The method according to the invention is therefore particularly effective when an off
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verschiedenen Bestandteilen mit verschiedenen Merkmalen, wie einem Mineralölteil, bestehendes Krackgut thermisch gekrackt wird und wenn die Produkte in hohem Masse reaktiv sind und viele Bestandteile enthalten·different components with different characteristics, such as a mineral oil part, existing cracked material thermally is cracked and when the products are highly reactive and contain many components
Wenn z. B. Acetylen hergestellt wird, begünstigt eine höhere temperatur die Bildung von Acetylenj dieser Zustand beschleunigt jedoch auch den Zerfall und die Polymerisation von Acetylen» Daher wird bei eiern Verfahren gemäss der Erfindung das erste thermische Kracken bei möglichst hoher Temperatur durchgeführt, um die Bildung von Acetylen zu beschleunigen. Nach einer kurzen Reaktionszeit wird die Reaktionstemperatur um 50° - 200° 0 durch Einspritzen, beispielsweise, von Dampf gesenkt, um den Zerfall des Aoetylens in Kohle und Teer und die Polymerisation leicht hemmen zu können und um auch die höheren Kohlenwasserstoffe, die Nebenprodukte bilden, bei der zweiten Krackreaktion in Aoetylen umzuwandeln'· Der Dampf ist für die Unterdrückung der Kohlebildung wirksam, wodurch sich die Ausbeute an Aoetylen erhöht und die Krackgaszusammensetzung (nebenprodukte) auch durch die Wahl der Einspritzstelle für das Kühlmittel und dessen Menge reguliert wird»If z. B. acetylene is produced, a higher temperature favors the formation of acetylenej this state however, it also accelerates the decomposition and polymerisation of acetylene Invention carried out the first thermal cracking at the highest possible temperature in order to prevent the formation of acetylene accelerate. After a short reaction time, the reaction temperature is increased by 50 ° - 200 ° 0 by injecting, For example, lowered by steam, the decomposition of the aoethylene in coal and tar and the polymerization easily to be able to inhibit and also the higher hydrocarbons that form by-products in the second cracking reaction to convert to aoetylene '· The steam is effective for suppressing char formation, thereby increasing the yield of aoetylene and the cracking gas composition (by-products) also through the choice of the injection point for the coolant and its amount is regulated »
Das Verfahren wird nachstehend anhand von Beispielen erläutert·The process is explained below with the aid of examples
In dem in Abb. 1 dargestellten Ofen wurden 665 nr/h (Normalbedingung)Brenngas (Petrolfcrackgas), 7>02 nr/h (Normalbedingung) Sauerstoff und 1260 kg/h Dampf verbrannt. Darauf wurden 1000 kg/h auf 500° 0 vorgewärmtes Erdöl in das erhaltene Verbrennungsgas eingespritzt und gekrackt· Die erste thermische Krackreaktion wurde bti einer Temperatur von 1135° 0 und einer Verweilzeit von 0,001 Sekunden in der ersten Reaktionskammer durchgeführt, an die sich die zweite Krackreaktion anschloss, die durchgeführt wurde, indem 300 kg/h Dampf in die zweite Heaktionskammer eingespritzt wurden und indem die Reaktionstemperatur während dear Verweilzeit von 0,005 Sekunden auf 1030° C gesenkt wurde.In the furnace shown in Fig. 1, 665 nr / h (normal condition) were fuel gas (Petroleum crack gas), 7> 02 nr / h (normal condition) Oxygen and 1260 kg / h steam burned. Then 1000 kg / h petroleum preheated to 500 ° 0 was injected into the combustion gas obtained and cracked. The first thermal cracking reaction was carried out at a temperature of 1135 ° 0 and a residence time of 0.001 seconds in the first reaction chamber carried out to which the second This was followed by a cracking reaction which was carried out by injecting 300 kg / h of steam into the second heating chamber and by lowering the reaction temperature from 0.005 seconds to 1030 ° C during the residence time.
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Anschlieasend wurde die Reaktion durch Wasserkühlung zu ■Ende geführt. Die eo erhaltene Menge an Krackgas betrug 2170 m3/h (TformalbedingungjoThe reaction was then brought to an end by cooling with water. The eo obtained amount of cracked gas was 2170 m 3 / h (T formal condition jo
Ein anderer Krackprozess wurde unter den gleichen Strömungsbedingungen, doch ohne eine rasche Dampfabkühlung durchgeführt und das erhaltene Ergebnis wurde mit dem verglichen, das mit dem erfindungsgemässen Verfahren, d. iu mit der Schnellkühlung mittels Dampf, erzielt worden war· Die Vergleichsergebnisse sind aus der Tabelle 1 ersichtlich.Another cracking process was carried out under the same flow conditions but without rapid steam cooling carried out and the result obtained was compared with that obtained by the method of the present invention, i. iu with the rapid cooling by means of steam. The comparison results are shown in Table 1.
der ErfindungSteam cooling after
the invention
plus ÄthylenYield of acetylene
plus ethylene
ausbeute03 - 06 olefin
yield
und Teer im Krack
gasShare of coal
and tar in the crack
gas
(üormalbedingung)1.1 g / m 3
(normal condition)
C So rmalbe dingung)5.2 g / m 3
C So rmal condition)
'Die Ergebnisse der Kohle- und Teerbildung im Eeaktioneofen sind aus Abb« 2 ersichtlich« Darin wird durch die Kurve A das Ergebnis ohne Dampfschnellkühlung und durch die Kurve B das Ergebnis geroäss der Erfindung, d» h· mit Durchführung der Dampfschnellkühlung, dargestellt»'The results of coal and tar formation in the reaction furnace can be seen from Fig. 2. “Curve A shows the result without rapid steam cooling and curve B the result according to the invention, that is, with implementation the rapid steam cooling, shown »
Aus dieser graphischen Darstellung geht eindeutig hervor, dass beim Kracken von Kohlenwasserstoffen nach dem Verfahren gemäss der Erfindung die Ausbeute an 02 Η4 ernön>t und die Bildung von Kohle und Teer beträchtlich gesenkt wird.From this graph it is clear that during the cracking of hydrocarbons by the method according to the invention the yield of 0 2 4 Η ernön> t and the formation of coal tar and is considerably lowered.
Beispiel 2
Es wurden 157 m3/h (liormalbedingung) Brenngas, I46 17h Example 2
There were 157 m 3 / h (standard condition) fuel gas, I46 17h
BAD ORIGINALBATH ORIGINAL
.. 5 m. .. 5 m.
909331/1369909331/1369
(Normalb β dingung) Sauerstoff und 4-30 kg/h Dampf verbrannt. Sodann wurden 280 kg/h auf 500° 0 vorgewärmtes Erdöl in die Verbrennungskammer eingespritzt. Nach dem ersten ther·* mischen Kracken, das bei einer Temperatur von 1090° 0 durchgeführt wurde, wobei die Reaktionsaeit 0,002 Sekunden betrug, wurden 150 kg/h Dampf eingeblasen, um die aweite thermische Krackreaktion einzuleiten, die bei einer um 100° gesenkten Reaktionstemperatur während einer Reaktionszeit von 0,03 Sekunden durchgeführt wurde. Die Reaktion wurde zu unde geführt, indem die Kraokgase duroh Einspritzen von Wasser gekühlt wurden·(Normal conditions) Oxygen and 4-30 kg / h steam burned. Then 280 kg / h petroleum preheated to 500 ° 0 was injected into the combustion chamber. After the first ther * mix cracking, which was carried out at a temperature of 1090 ° 0, the reaction time 0.002 seconds was 150 kg / h of steam was blown in to the aweit initiate thermal cracking reaction at a reaction temperature lowered by 100 ° during a reaction time of 0.03 seconds. The reaction was carried out by injecting the Kraok gases through Water cooled
Unter den gleichen Strömungsbedingungen, jedoch ohne Dampfsohnellkühlung wurde ein weiterer Krackprozess durchgeführt, dessen Ergebnisse mit den Ergebniseena dee Verfahrens gemäss der Erfindung, d. h. mit Dampfechnellkühlung, in der Tabelle 2 verglichen werden·Under the same flow conditions, but without A further cracking process was carried out without steam cooling, the results of which corresponded to the results of the method according to the invention, i.e. H. with steam cooling, can be compared in table 2
gemäeβ der
ErfindungSteam cooling
according to the
invention
im KrackgasCoal and tar
in crack gas
(■"ormalbedingung} 0.7 g / m 3
(■ "original condition}
(■"ormalbedingung)4.8 g / m 3
(■ "original condition)
Aus diesem Vergleich der Ergebnisse geht deutlich hervor, dass beim Kracken von Kohlenwasserstoffen nach dem Verfahren gemäss der Erfindung die Ausbeute an OpH., das das zu erzielende Produkt ist, erhöht und die Bildung von Kohle und Teer beträchtlich vermindert wird·From this comparison of the results it is clear that when cracking hydrocarbons according to the process according to the invention the yield of OpH., the product to be achieved is increased and the formation of coal and tar is considerably reduced
BAD ORIGINALBATH ORIGINAL
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