DE1618153B1 - Process for splitting hydrocarbons into gaseous olefins - Google Patents
Process for splitting hydrocarbons into gaseous olefinsInfo
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Description
gangsstoffe zusammen mit dem Hauptanteil des Wirbelmittels erfolgt in den unteren Teil des Reaktors bzw. Generators, d. h. in den konisch ausgebildeten Teil.Entangled substances together with the main part of the fluidizing agent takes place in the lower part of the reactor or generator, d. H. in the conical part.
Ein besonderes Kennzeichen derErfindung besteht darin, daß der Böschungswinkel der konischen Unterteile von Reaktor und Regenerator größer als 30 und kleiner als 70°, vorzugsweise zwischen 45 und 65°, ist. Ein Böschungswinkel kleiner als 30° ist wegen der Ausbildung ruhender Schichtpartien für das Verfahren nicht geeignet. Bei einem Böschungswinkel, der größer als 70° ist, bilden sich dagegen Schichten mit einer sich ständig verschiebenden unteren Begrenzung aus, so daß große Teile des konischen Raumes nicht von Feststoff erfüllt werden. In beiden Fällen gelangt man daher zu unbefriedigenden Ergebnissen bei der Spaltung und Verbrennung.A particular characteristic of the invention is that the angle of slope of the conical lower parts of reactor and regenerator greater than 30 and less than 70 °, preferably between 45 and 65 °, is. An angle of repose of less than 30 ° is necessary because of the formation of static layer sections for the procedure is unsuitable. On the other hand, if the angle of repose is greater than 70 °, they form Layers with a constantly shifting lower boundary so that large parts of the conical space are not filled with solids. In In both cases, therefore, the results of the cracking and combustion are unsatisfactory.
Die Ausdehnung der bewirbelten Schicht in Reaktor und Regenerator muß nicht auf den konischen Unterteil beschränkt bleiben. Die obere Schichtgrenze kann in beiden Fällen auch im OfenraumThe expansion of the fluidized layer in the reactor and regenerator does not have to be conical The lower part remain limited. In both cases, the upper layer limit can also be in the furnace
»oberhalb vom Konus liegen. Dieser Ofenraum kann bei Reaktor und Regenerator zylindrisch oder auch konisch ausgebildet sein. Besonders bewährt hat sich eine Reaktorkonstruktion, bei der ein Böschungswinkel zwischen 55 und 65° eingehalten worden ist. Demgegenüber kann der Konus im Unterteil des Regenerators vergleichsweise flacher ausgebildet werden. »Lie above the cone. This furnace chamber can be cylindrical or cylindrical in the case of the reactor and regenerator be conical. A reactor design in which an angle of repose between 55 and 65 ° has been observed. In contrast, the cone in the lower part of the regenerator be made comparatively flatter.
Als Wärmeträger kann man inerte Feststoffe mit einem Durchmesser von 0,05 bis 4,0 mm, insbesondere 0,1 bis 3,0 mm, verwenden, die bei Temperaturen von 650 bis 1050° C temperaturwechselbeständig und abriebfest sind. Besonders geeignet sind Aluminiumsilikate, die 50 Gewichtsprozent und mehr Al2O3 enthalten, z. B. Sillimanit und Mullit.Inert solids with a diameter of 0.05 to 4.0 mm, in particular 0.1 to 3.0 mm, which are resistant to temperature changes and abrasion-resistant at temperatures of 650 to 1050 ° C. can be used as the heat transfer medium. Aluminum silicates which contain 50 percent by weight and more of Al 2 O 3 are particularly suitable, e.g. B. sillimanite and mullite.
Um in der konischen Wirbelschicht in Reaktor und Regenerator günstige dynamische Eigenschaften für die Spaltung und die Verbrennung zu erhalten, ist bei der seitlichen Einführung der Stoffe darauf zu achten, daß die vertikale Gasgeschwindigkeit in den Ebenen der Düsen, bezogen auf die freie Konusquerschnittfläche, annähernd gleich groß ist und 1,0 bis 4,0 m/s, insbesondere 2,0 bis 3,0 m/s, beträgt, während die von unten her in den Konus eintretenden restlichen Gasmengen bei ihrem Eintritt in die Schicht die 10- bis 20fache Geschwindigkeit aufweisen. Die seitliche Einführung des Ausgangsgemisches in den Konus erfolgt zweckmäßig durch zwei oder mehr Düsen in zwei oder mehr Ebenen, die Gaseinführung von unten in den Konus wird über einen oder mehrere Gasheber zusammen mit den zirkulierenden festen Wärmeträgerteilchen vorgenommen. Für Reaktor und Regenerator gelten die gleichen Bedingungen. Bei der Berechnung der vertikalen Gasgeschwin-■digkeit wird angenommen, daß der seitlich eingedüste Ausgangsstoff bereits in der Düsenebene Voll aufspaltet. Das daraus resultierende Spaltgasvolumen mit dem gleichzeitig seitlich zugeführten Wirbelmittel und der von unten zuströmenden Gasmenge wird auf ■die Querschnittsfläche der jeweiligen Düsenebene bezogen. Einen besonders vorteilhaften Zustand der Wirbelschicht für die Spaltung sowie für die Verbrennung erreicht man, wenn die seitlichen Düsen in mindestens zwei Ebenen und am Umfang versetzt angeordnet sind und die unterste Düsenebene so hoch im Konus liegt, daß die vertikal von unten eingeführte Gasmenge in dieser Ebene eine Geschwindigkeit von 0,5 bis 1,0 m/s, bezogen auf die freie Konusquerschnittfläche, aufweist. Für den Regenerator gilt das gleiche, wobei die Geschwindigkeit sich allein aus dem zugeführten Wirbelmittel, z. B. Luft, ergibt.In order to have favorable dynamic properties in the conical fluidized bed in the reactor and regenerator for the cleavage and the incineration is to be achieved with the lateral introduction of the substances towards it ensure that the vertical gas velocity in the planes of the nozzles, based on the free cone cross-sectional area, is approximately the same size and 1.0 to 4.0 m / s, in particular 2.0 to 3.0 m / s, while the remaining amounts of gas entering the cone from below as they enter the layer have 10 to 20 times the speed. The lateral introduction of the starting mixture into the The cone is expediently carried out by two or more nozzles in two or more planes, the gas inlet from below into the cone is circulating via one or more gas lifters together with the made solid heat carrier particles. The same conditions apply to the reactor and regenerator. When calculating the vertical gas velocity, it is assumed that the sprayed in from the side Starting material already fully splits in the nozzle level. The resulting fission gas volume with the vortex medium fed in from the side and the amount of gas flowing in from below ■ based on the cross-sectional area of the respective nozzle plane. A particularly advantageous state of the Fluidized bed for the splitting as well as for the combustion can be achieved when the side nozzles in at least two levels and offset on the circumference are arranged and the lowest nozzle level so high in the cone is that the amount of gas introduced vertically from below has a speed in this plane of 0.5 to 1.0 m / s, based on the free cone cross-sectional area. For the regenerator the same applies, the speed being determined solely from the vortex medium supplied, e.g. B. air, results.
Die seitliche Einführung von Wirbelmittel und Ausgangsstoff über gemeinsame Düsen kann in verschiedener Weise erfolgen. Man kann das Wirbelmittel vor dem Austritt aus der Düse mit dem Ausgangsstoff vermischen oder den Ausgangsstoff beim Austritt aus der Düse durch das Wirbehnittel in die Wirbelschicht zerstäuben. Eine besonders einfache Weise besteht darin, daß man das Wirbelmittel koaxial zum Ausgangsstoff aus der Düse austreten läßt, wobei die Strömungsgeschwindigkeiten bei Austritt aus der Düse für alle Stoffe zweckmäßig etwa 30 bis 100 m/s betragen. Höhere Austrittsgeschwindigkeiten können zu einer vermehrten Abriebsbildung am Feststoff führen. Das gleiche gilt für die Einführung von Brennstoff und Luft in den Regenerator.The lateral introduction of the fluidizing agent and starting material via common nozzles can take place in different ways Way to be done. The fluidizing agent can be mixed with the starting material before it exits the nozzle mix or mix the starting material as it exits the nozzle through the fluidizing agent into the Atomize fluidized bed. A particularly simple way is that the vortex means is coaxial to the starting material can emerge from the nozzle, the flow velocities at the outlet from the nozzle for all substances expediently be about 30 to 100 m / s. Higher exit speeds can lead to increased abrasion formation on the solid. The same goes for the introduction of fuel and air in the regenerator.
Die Aufteilung des Wirbelmittels und der Ausgangsstoffe bei der Spaltung bzw. der Brennstoffe und der Luft bei der Verbrennung auf die seitlich am Ofenkonus angeordneten Düsen kann beliebig erfolgen. Eine gewichtsmäßig gleich starke Beschikkung der Düsen mit Ausgangsstoff bzw. Brennstoff und Wirbelmittel ist nicht erforderlich, jedoch zweckmäßig. Dabei wird vorteilhaft ein konstantes Verhältnis von Ausgangsstoff zu Wirbelmittel eingehalten. The division of the fluidizing agent and the starting materials in the split or the fuels and the air during the combustion on the nozzles arranged on the side of the furnace cone can be as desired take place. Feeding of the nozzles with starting material or fuel of equal weight in terms of weight and vortexing agent is not required but is useful. A constant ratio is advantageous here from starting material to fluidizing agent complied with.
Die Aufwirbelung des Wärmeträgers im Reaktor erfolgt zweckmäßig durch Einführung von 30 bis 200 Gewichtsprozent, vorzugsweise 50 bis 100 Gewichtsprozent, Wasserdampf, bezogen auf die Beschickung, in die konische Schicht. In den Regenerator führt man als Wirbelmittel Sauerstoff oder sauerstoffhaltige Gase ein. Die Menge wird so bemessen, daß das Rauchgas noch 0,3 bis 3 Volumprozent Sauerstoff enthält.The fluidization of the heat transfer medium in the reactor is expediently carried out by introducing 30 to 200 percent by weight, preferably 50 to 100 percent by weight, water vapor, based on the charge, into the conical layer. Oxygen or oxygen-containing fluid is fed into the regenerator as a fluidizing agent Gases a. The amount is calculated so that the flue gas still 0.3 to 3 percent by volume Contains oxygen.
Der besondere Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß es auch auf größere Ofeneinheiten übertragen werden kann. Da auf die Verwendung eines Wirbelrostes verzichtet wird, können Reaktoren und Regeneratoren mit geringerem Aufwand und auch in vergrößerten Dimensionen ohne größeres technisches Risiko gebaut werden. Die konischen Schichten kann man in einfacher Weise geometrisch ähnlich vergrößern.The particular advantage of the method according to the invention is that it can also be used on larger Furnace units can be transferred. Since the use of a vortex grate is dispensed with, reactors and regenerators can be used with less Effort and can also be built in enlarged dimensions without major technical risk. the Conical layers can easily be enlarged in a geometrically similar manner.
Die Neigung zur Bildung von Koks wird weitgehend herabgesetzt und durch das Fehlen der Roste die Reparaturanfälligkeit vermindert, wodurch sich insgesamt für eine Anlage wesentlich verlängerte Betriebsperioden ergeben. Aber auch quantitative Vorteile sind gegeben. Im Vergleich zu den Verfahren, bei denen mit Rost gearbeitet wird, erhält man größere Ausbeuten an niedrigsiedenden Olefinen bei der Spaltung gleicher Rohstoffe, ohne den Einsatz an Wirbelmittel zu erhöhen.The tendency to form coke is largely reduced and due to the lack of grates the need for repairs is reduced, resulting in significantly longer operating periods for a system. But also quantitative advantages are given. Compared to the methods that work with rust, you get larger ones Yields of low-boiling olefins in the cleavage of the same raw materials without using Increase vortex means.
In der Abbildung ist eine geeignete Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wiedergegeben:The figure shows a suitable device for carrying out the method according to the invention reproduced:
Die Hauptteile der Wirbelfließanlage sind der Reaktor 1, der Regenerator 2 sowie die Fallrohre 3 und Steigrohre 4, durch welche Reaktor und Regenerator miteinander verbunden sind. Reaktor und Regenerator verjüngen sich nach unten zu den Steigrohren, wobei der verjüngte Teil 5 der Öfen so ausgebildet wird, daß er die Form eines Konus oder eines Kegel-The main parts of the vortex flow system are the reactor 1, the regenerator 2 and the downpipes 3 and Riser pipes 4 through which the reactor and regenerator are connected to one another. Reactor and regenerator taper down to the riser pipes, the tapered part 5 of the ovens being so designed becomes that it has the shape of a cone or a cone
.stumpfes aufweist. Die Formen können stereometrisch nach, dem deutschen Patent 1022521 ausgebildet
gerade sein, d. h., sie enthalten einen Bösehungs- sein kann, abgeführt. Durch den Dosiergasstrom 16,
winkel β größer als 30 und kleiner als 70°, welcher der aus erhitztem Gas, vorzugsweise überhitztem
konstant ist, oder sie können stereometrisch schief Wasserdampf, besteht, werden die Wärmeträger zum
sein mit Böschungswinkeln β zwischen größer als 30 t;5 Steigrohr 4 umgelenkt und durch Zufuhr eines zwei-
und kleiner als 70°, welche zwischen den angegebenen ten Gasstromes durch Leitung 17, vorzugsweise ver-Werten
variieren. In den rostlosen und von Einbau- wendet man gleichfalls überhitzten Wasserdampf,
ten freien Räumen befindet sich das Wirbelgut. Man pneumatisch über das Steigrohr<4 in den Reaktor 1
verwendet inerte Feststoffteilchen, körniger oder gefördert. Aus dem Reaktor 1 werden die abgekühlkugelförmiger Beschaffenheit, mit einer Große zwi- io ten und mit Koks beladenen Teilchen über das FaIlschen
vorzugsweise 0,1 und 3 mm Durchmesser·. Die rohr 3 in dichter Schüttung abgezogen und in die
Wärmeträger müssen bei Temperaturen von 650 bis Dosiervorrichtung 18 geführt. Dort werden sie durch
1050° C abriebfest, hitzefest und temperaturwechsel- den Gasstrom 19 dosiert und durch ein zusätzliches
beständig sein. Sie werden im Reaktor und Regene- Fördergas 20 aus der Leitung über das Steigrohr 4
rator durch Einblasen von Gasen und/oder Dämpfen 15 pneumatisch in den Regenerator 2 zurückgefördert,
in den verjüngten Teil 5 aufgewirbelt. Die Wirbel- Als Dosier- und Fördergase verwendet man vorrnittel
werden zum überwiegenden Teil gemeinsam geheizte Luft oder andere sauerstoffhaltige Gase oder
mit der Gesamtmenge der Ausgangsstoffe der Spal- auch inerte Gase,
rung in den Reaktor bzw. der Brennstoffe in den Re- g ejSpiei
generator seitlich über die Düsen 6 und 13 eingeführt, 20. has blunt. The shapes can be stereometrically designed according to the German patent 1022521 straight, that is, they contain a malfunction, discharged. Through the metering gas stream 16, angle β greater than 30 and smaller than 70 °, which is constant from heated gas, preferably superheated, or it can be stereometrically skewed water vapor, the heat carriers are to be with slope angles β between greater than 30 t ; 5 riser pipe 4 deflected and by supplying a two and less than 70 °, which vary between the specified th gas flow through line 17, preferably ver values. In the rust-free and built-in areas, superheated steam is also used; the fluidized material is located in the free spaces. Inert solid particles, granular or conveyed, are used pneumatically via the riser pipe <4 in the reactor 1. The cooled, spherical nature of the reactor 1, with a size between 10 and coke-laden particles over the slope, is preferably 0.1 and 3 mm in diameter. The pipe 3 withdrawn in dense bed and in the heat transfer medium must be performed at temperatures of 650 to 18 metering device. There they are dosed abrasion-resistant, heat-resistant and temperature-changing gas stream 19 by 1050 ° C. and by an additional one they are stable. They are pneumatically conveyed back into the regenerator 2 in the reactor and regeneration conveying gas 20 from the line via the riser pipe 4 by blowing in gases and / or vapors 15 and whirled up into the tapered part 5. The vortex As dosing and conveying gases are used predominantly jointly heated air or other oxygen-containing gases or inert gases with the total amount of the starting materials of the gap gases,
tion in the reactor or the fuels in the re g e j S pi e i
generator inserted laterally through nozzles 6 and 13, 20
Die' restliche. Menge des Wirbelmittels wird von In einer Wirbelfließanlage gemäß der Abbildung untenher'über die Steigrohre 4 gemeinsam mit dem zirkulieren stündlich etwa 2 t Mullit mit einer Korn-Wärmeträger in die Wirbelschichten 22, 23 eingebla- größe zwischen 0,05 und 3 mm. U sen. Die Ausdehnung der bewirbelten Reaktorschicht Gleichzeitig werden in die Wirbelschicht des Re-22 und Regeneratorschicht 23 muß nicht auf■ den 25 aktors.l über die Düsen 6 stündlich 105kg eines konischen Raum 5 der Öfen beschränkt bleiben. Die vorgeheizten paraffinischen Rohöls zusammen mit obere Schichtgrenze kann auch im Ofenraum ober- 67 kg als Wirbelmittel dienendem Wasserdampf einhalb vom Konus liegen. Dieser Ofenraum kann gesprüht. Zum Fördern des im Regenerator 2 auf zylindrisch oder auch konisch ausgebildet sein. Die etwa 950° C erhitzten Feststoffes im Gasheber 4 werseitliche Einführung der Ausgangsstoffe bzw. Brennr 30 den stündlich 27 kg überhitzter Wasserdampf benöstoffe erfolgt gemeinsam mit dem Wirbelmittel, z. B. tigt. Dabei stellt sich im Reaktor 1 eine Temperatur Wasserdampf bzw. heiße Luft, über die Düsen 6 und .von 750° C ein. Die den Reaktor über Leitung 9 ver-13, die in zwei Ebenen angeordnet sind. Den Reak- lassenden Dämpfe werden in üblicher Weise weitertordüsen 6 wird das Wirbelmittel über die Leitung 7, verarbeitet.The rest of. The amount of fluidizing agent is blown into the fluidized beds 22, 23 with a grain heat transfer medium between 0.05 and 3 mm in a fluidized bed system according to the illustration below. U sen. The expansion of the fluidized reactor layer at the same time in the fluidized bed of the Re-22 and regenerator layer 23 need not remain limited to the 25 aktors.l via the nozzles 6 per hour 105kg of a conical space 5 of the furnace. The preheated paraffinic crude oil together with the upper layer boundary can also be in the furnace space above 67 kg of water vapor serving as a fluidizing agent and a half of the cone. This furnace chamber can be sprayed. To convey the in the regenerator 2 to be cylindrical or conical. The approximately 950 ° C heated solid in the gas lifter 4 werseitliche introduction of the starting materials or Brennr 30 the hourly 27 kg of superheated steam benöstoffe takes place together with the fluidizing agent, z. B. Tigt. In the process, a temperature of water vapor or hot air is established in the reactor 1 via the nozzles 6 and of 750 ° C. The the reactor via line 9-13, which are arranged in two levels. The reacting vapors are further processed in the usual manner by nozzles 6 and the fluidizing agent is processed via line 7.
die flüssigen oder teilweise verdampften AusgangSr 35 Die abgekühlten Wärmeträgerteilchen werden in stoffe über die Leitung 8 zugeführt Im Reaktor wird " fester Schüttung aus dem Reaktor abgezogen und in eine Temperatur von 680 bis 850° C aufrechterhal- einem weiteren Gasheber 4 mit Luft in den Regeneten. Die Spaltgase verlassen im Gemisch mit dem rator 2 gefördert. Dort werden je Stunde 21 kg hoch-Wirbelmittel und einem Teil des Wirbelgutes den siedende Spaltölrückstände gemeinsam mit der als Reaktor über die Leitung 9 zur weiteren Aufarbei- 40 Wirbehnittel und zur Verbrennung dienenden Luft rung.. über die Düsen 13 eingesprüht. Gleichzeitig wird der Zur Deckung des Wärmebedarfs werden höher- im Reaktor 1 auf dem Wärmeträger niedergeschlasiedende und unverdampfliche Anteile der Spall?· .gene Spaltkoks abgebrannt. Das den Regenerator 2 produkte zusammen mit dem auf dem Wärmeträger .über Leitung 14 verlassende Rauchgas hat einen i abgeschiedenen Koks im Regenerator 2 verbrannt. 45 Sauerstoffgehalt von 1,9 Volumprozent. ™ Über die Leitung 11 wird vorgeheizte Luft und über Bezogen auf 11 eingesetztes Rohöl wird eine Ausdie Leitung 12 die Brennstoffe über die Düsen 13 in .beute von 291 kg Äthylen und 139 kg Propylen erdie konische Regeneratorschicht 5 eingeführt. Der halten. Im Reaktorkonus tritt praktisch keine Ver-WärmBträger wird·auf eine Temperatur von 700 bis kokung auf. Weiterhin sind die beiden rostlosen .10500G aufgeheizt. Im Rauchgas wird dabei ein 50 Wirbelöfen nicht in dem Maße reparaturanfällig, wie Saüerstoffüberschuß von 0,3 bis 3 Volumprozent ein- !dies bei der herkömmlichen Arbeitsweise mit Wirbelgestellt. Das Rauchgas verläßt den Regenerator über :rost der Fall ist. Es werden daher erheblich längere die Leitung 14, um in der üblichen Weise, entstaubt !Laufzeiten erreicht. Auch die Ausbeuten an niedrig- und in Wärmeaustauschern abgekühlt zu werden. .siedenden Olefinen pro Tonne Rohöl sind verbessert. . Die aufgeheizten und regenerierten Wärmeträger 55 . Bei der Spaltung von Rohöl in einer Wirbelschicht •werden durch das Fallrohr 3 aus dem Regenerator 2 mit Rost werden unter sonst gleichen Bedingungen in dichter Schüttung in die Dosiervorrichtung 15, die 259 kg Äthylen und 119 kg Propylen erhalten.the liquid or partially vaporized exitSr 35 The cooled heat transfer particles are fed in substances via line 8 In the reactor, "solid bed is withdrawn from the reactor and maintained at a temperature of 680 to 850 ° C - another gas lifter 4 with air in the rain. The fission gases leave mixed with the rator 2. There, per hour 21 kg of high fluidizing agent and part of the fluidizing material, the boiling fission oil residues, together with the air used as a reactor via line 9 for further processing, fluidizing agent and for combustion. . sprayed in via the nozzles 13. At the same time, the regenerator 2 products together with the regenerator 2 products together with that on the heat carrier 14 flue gas leaving a burnt i deposited coke in the regenerator. 2 45 Sauer substance content of 1.9 percent by volume. ™ Preheated air is introduced via line 11 and, based on 11 used crude oil, the fuel is fed into the conical regenerator layer 5 via the nozzles 13 in a volume of 291 kg of ethylene and 139 kg of propylene. The hold. Practically no heat transfer occurs in the reactor cone to a temperature of 700 to coking. Furthermore, the two rust-free .1050 0 G are heated. In the flue gas, a vortex furnace is not susceptible to repair to the extent that an excess of 0.3 to 3 percent by volume of oxygen is produced using the conventional vortex method. The flue gas leaves the regenerator via : rust is the case. The line 14 is therefore considerably longer, so that it can be dedusted in the usual way. Also the yields of low and to be cooled in heat exchangers. .boiling olefins per ton of crude oil are improved. . The heated and regenerated heat carriers 55. During the splitting of crude oil in a fluidized bed • are obtained through the downpipe 3 from the regenerator 2 with grate under otherwise identical conditions in dense bulk into the metering device 15, the 259 kg of ethylene and 119 kg of propylene.
Hierzu !BlattZeichnungenFor this! Sheet drawings
Claims (4)
dampfliche Anteile enthalten, zu niedrigsiedenden Die Ausgangsstoffe werden zusammen mit minde-It is known that hydrocarbons that are not used in oils of other origins
contain steamy fractions that are too low-boiling.
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