DE1928091B

DE1928091B - Fission furnace for the production of ethylene or synthesis gas by thermal splitting of hydrocarbons

Info

Publication number: DE1928091B
Authority: DE
Inventors: Frohmut 5900 Siegen Vollhardt
Original assignee: Siegener AG Geisweid, 5930 Hütten tal Geisweid

Description

Die Erfindung betrifft einen Spaltofen zur Herstellung von Äthylen oder Synthesegas durch thermische Spaltung von Kohlenwasserstoffen, in dem das Kohlenwasserstoff-Wasserdampf-Gemisch durch das gespaltene Gas vorgewärmt wird.The invention relates to a cracking furnace for the production of ethylene or synthesis gas by thermal Splitting of hydrocarbons, in which the hydrocarbon-water vapor mixture is preheated by the split gas.

Es ist bekannt, Äthylen oder Synthesegas durch thermische Spaltung in gasbeheizten Röhrenöfen zu erzeugen. Dieses bekannte Verfahren hat den Nach- js teil, daß ein sehr hoher Brennstoffverbrauch gegeben ist und die Gefahr besteht, daß Rohrpartien örtlich unkontrollierbar überhitzt werden, weil die Flammenstrahlung selbst bei Anordnung vieler Einzelbrenner über die gesamte Rohroberfläche nicht gleichmäßig gehalten werden kann. Außerdem ist dieses bekannte Verfahren insofern unwirtschaftlich, als das Äthylen oder das Synthesegas den Spaltofen mit Temperaturen von 500 bis 600° C verläßt und in Abhitzeanlagen auf etwa 200° C gekühlt werden muß.It is known to add ethylene or synthesis gas by thermal cracking in gas-heated tubular furnaces produce. This known method has the following js part that there is a very high fuel consumption and there is a risk that pipe sections locally are uncontrollably overheated because the flame radiation even with the arrangement of many individual burners cannot be held evenly over the entire pipe surface. Also is this known process is uneconomical in that the ethylene or the synthesis gas uses the cracking furnace with temperatures of 500 to 600 ° C and cooled in waste heat systems to around 200 ° C got to.

Durch die deutsche Auslegeschrift 1236 715 ist ein Verfahren zur Konvertierung kohlenmonoxydhaltiger Gase mit Wasserdampf zu Kohlendioxyd und Wasserstoff bekannt, bei dem das Gas-Wasserdampf-Gemisch in einem Vorwärmeaustauscher durch das konvertierte Gas vorgewärmt wird. Ferner ist die Anordnung von Wärmetauschern und Dampferzeugern in mehreren Stufen aus der britischen Patentschrift 1 024 005 bekannt.The German Auslegeschrift 1236 715 describes a process for converting carbon monoxide Gases with water vapor to form carbon dioxide and hydrogen are known, in which the gas-water vapor mixture is preheated in a preheat exchanger by the converted gas. Furthermore, the arrangement of heat exchangers and steam generators known in several stages from British patent specification 1,024,005.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Spaltofen der eingangs beschriebenen Gattung zu schaffen, mit welchem eine gegenüber bekannten Spallöfen gesteigerte Nutzung der Wärme des gespaltenen Gases mit einfachen Mitteln erreichbar ist.The invention is based on the object of providing a cracking furnace of the type described at the beginning create, with which a compared to known Spallofen increased use of the heat of the split Gas can be achieved with simple means.

Zur Losung dieser Aufgabe sieht die Erfindung einen Spaltofen der genannten Art vor, der aus mehreren Kammern besteht, die Metallbäder enthalten, in denen das Kohlen wasserstoff-Wasserdampf-Gemisch führende Austauscherrohre angeordnet sind, und in die das gespaltene Gas aus der vorhergehenden Kammer in das Metallbad der nächsten Kammer führende Leitungen in der Form von Tauchrohren münden.To solve this problem, the invention provides a cracking furnace of the type mentioned, which consists of several Chambers that contain metal baths in which the hydrocarbon-water vapor mixture leading exchanger tubes are arranged, and into which the split gas from the preceding chamber Lines in the form of dip tubes lead into the metal bath of the next chamber.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung mündet in das Metallbad, in dem die Spaltung erfolgt, ein Edelgas aus einem Kernreaktor führendes Tauchrohr.In a further embodiment of the invention, a noble gas flows into the metal bath in which the cleavage takes place Immersion tube leading out of a nuclear reactor.

Ein Mitreißen von Metallpartikeln mit dem gespaltenen Gas bleibt durch das Hintereinanderschalten mehrerer Metallbäder ohne schädliche Wirkung, da die Partikel in dem jeweils nächsten Bad niedergeschlagen werden. Aus der letzten Kammer kann über eine Leitung eine entsprechende Flüssigmetallmenge in die erste Kammer zurückgebracht werden.An entrainment of metal particles with the split gas remains due to the series connection several metal baths without any harmful effect, since the particles are deposited in the next bath will. A corresponding amount of liquid metal can be drawn from the last chamber via a line be returned to the first chamber.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele von Spaltöfen nach der Erfindung dargestellt. Es zeigtIn the drawing, embodiments of cracking furnaces according to the invention are shown. It shows

F i g. 1 einen Spaltofen, bei dem als Fremderhitzer ein Gasbrenner Anwendung findet undF i g. 1 a cracking furnace in which a gas burner is used as an external heater and

Fi g. 2 einen Spaltofen, bei dem die Fremdhitze in Form eines Edelgases eines Kernreaktors in den Spaltofen eingefühlt wild.Fi g. 2 a cracking furnace in which the external heat in the form of a noble gas from a nuclear reactor enters the cracking furnace felt wild.

Der Spaltofen 1 ist durch die Trennwände 2, 3, 4 in vier Kammern I, II, III und IV unterteilt. In jede der Kammern ist ein flüssiges Metallbad, vorzugsweise ein Bleibad 5, 6, 7, 8 eingebracht, wobei die Metallbäder, wie unten noch näher erläutert wird, unterschiedliche Temperatur aufweisen.The cracking furnace 1 is divided into four chambers I, II, III and IV by the partition walls 2, 3, 4. In each a liquid metal bath, preferably a lead bath 5, 6, 7, 8 is introduced into the chambers, the Metal baths, as will be explained in more detail below, have different temperatures.

Aus einem Wärmeaustauscher 9, in den bei 10 die Kohlenwasserstoffe, bei 11 der Wasserdampf und bei 12 der Wärmeträger eingeführt wird, wobei bei 13 der abgekühlte Wärmeträger entweichen kann, wird das Kohlenwasserstoff-Wasserdampf-Gemisch über die Leitung 14 zu einem Austauscher 15 geführt, der von dem flüssigen Metall des Bades 7 umgeben ist, dessen Temperatur etwa 500 bis 600° C beträgt.From a heat exchanger 9, in which at 10 the hydrocarbons, at 11 the water vapor and at 12 the heat transfer medium is introduced, with the cooled heat transfer medium being able to escape at 13 the hydrocarbon-water vapor mixture passed via line 14 to an exchanger 15, which is surrounded by the liquid metal of the bath 7, the temperature of which is about 500 to 600 ° C.

Das aus dem Austauscher 9 mit einer Temperatur von etwa 350° C austretende und über die Leitung 14 zu dem Austauscher 15 gelangende Kohlenwasserstoff-Wasserdampf-Gemisch wird in dem Austauscher 15 vorerhitzt und gelangt über die Leitung 16 in einen Austauscher 17, der in das Bad 6 eintaucht, das eine Temperatur von ungefähr 750° C besitzt. Über die Leitung 18 wird das Kohlenwasserstoff-Wasserdampf-Gemisch in das Bad 5 geleitet, das eine Temperatur von 900 bis 1000° C aufweist, wo das Gemisch gespalten wird.That exiting from exchanger 9 at a temperature of approximately 350 ° C. and via line 14 The hydrocarbon-water vapor mixture reaching the exchanger 15 is stored in the exchanger 15 preheated and passes via line 16 into an exchanger 17, which is immersed in bath 6, which has a temperature of about 750 ° C. Via the line 18, the hydrocarbon-water vapor mixture passed into the bath 5, which has a temperature of 900 to 1000 ° C, where the Mixture is split.

Das flüssige Metallbad 5 wird durch die Gase eines nicht dargestellten Gasbrenners erhitzt, die in der Leitung 19 in das Metallbad 5 geleitet werden.The liquid metal bath 5 is heated by the gases of a gas burner, not shown, in the Line 19 are passed into the metal bath 5.

Das heiße, in dem Bad 5 erzeugte Äthylen oder das Synthesegas gelangt über die Leitung 20 mit einer Temperatur von 850° C in das Tauchrohr 21 der Kammer II und perlt dort auf, um die Kammer II in Richtung des Pfeiles K mit einer Temperatur von 750° C über das Überströmrohr 22 zu verlassen. Dieses taucht in das Bad 7 ein, das auf eine Temperatur von 500 bis 600^c C erhitzt ist und durch das das Äthylen oder das Synthesegas perlt. Aus der Kammer-III gelangt das Gas mit einer Temperatur von 520 bis 620° C über das Überlaufrohr 23 in Kammer IV. Das Bad 8 wird dabei auf eine Temperatur von 380° C erwärmt. Das Äthylen oder das Synthesegas gelangt letztlich in Richtung der Pfeile W durch den Stutzen 24 mit einer Temperatur von 380 bis 400 C zu einem weiteren Aggregat, wo es seine Restwärme noch abgeben kann, so z. B. in einem Speisewasservorwarmer 25, wo es durch die Leitung 26 eingcführl werden kann und/oder über die Leitung 27 in den Austauscher 9 und von dort aus über die Leitung 13 zu seinem Verwcndungsplatz. Das Speisewasser wird in dem Austauscher 25 über die Leitung 28 zugeführt. The hot ethylene or the synthesis gas generated in the bath 5 reaches the immersion tube 21 of the chamber II via the line 20 at a temperature of 850 ° C and bubbles there around the chamber II in the direction of the arrow K with a temperature of 750 ° C to leave via the overflow pipe 22. This is immersed in the bath 7, which ^{is heated to a temperature of 500 to 600 c} C and through which the ethylene or the synthesis gas bubbles. The gas passes from chamber III at a temperature of 520 to 620.degree. C. via the overflow pipe 23 into chamber IV. The bath 8 is heated to a temperature of 380.degree. The ethylene or the synthesis gas ultimately arrives in the direction of the arrows W through the nozzle 24 at a temperature of 380 to 400 C to another unit, where it can still give off its residual heat, such. B. in a feed water preheater 25, where it can be introduced through the line 26 and / or via the line 27 into the exchanger 9 and from there via the line 13 to its place of use. The feed water is fed into the exchanger 25 via the line 28.

Statt das Äthylen oder das Synthesegas von dem Stutzen 24 über den Speisewasservorwärmer 25 oder dem Austauscher 9 zu leiten, kann tuch jede andere nutzbare Verwendung des Wärmeinhalts des Äthylen oder des Synthesegases vorgenommen werden.Instead of the ethylene or the synthesis gas from the nozzle 24 via the feedwater preheater 25 or To conduct the exchanger 9, any other useful use of the heat content of the ethylene can also be used or the synthesis gas.

Das in dem Speisewasservorwärmer 25 vorgewärmte Speisewasser gelangt über die Leitung 29 zu der Trommel 30, von dort über die Leitung 31 zu einem Wärmeaustauscher 32 in der Kammer IV und von dort über eine Leitung 33 wiederum zu der Trommel 30. Der erzeugte Sattdampf kann über die Leitung 34 zu dem Überhitzer 35 der Kammer III geführt werden, von wo aus der Heißdampf mit einer Temperatur von 400 bis 550° C über die Leitung 36 abgeführt wird.The feed water preheated in the feed water preheater 25 arrives via the line 29 the drum 30, from there via the line 31 to a heat exchanger 32 in the chamber IV and from there via a line 33 in turn to the drum 30. The saturated steam generated can be via the Line 34 are led to the superheater 35 of the chamber III, from where the superheated steam with a Temperature of 400 to 550 ° C is removed via line 36.

Bei der Ausführungsform nach F i g. 2 ist statt der Zuführung der Fremdhitze mittels e'er Gasrohre 19In the embodiment according to FIG. 2 is instead of the supply of external heat by means of gas pipes 19

ein Tauchrohr 37 für das Helium eines Kernreaktors vorgesehen, das durch das Bad 5 in Richtung der Pfeile Z perlt und durch die Leitung 38 zu einer weiteren Kammer V des Spaltofens 1 mit Metallbad 39 geleitet wird, in der ein weiterer Austauscher 40 angeordnet ist und aus der das gekühlte Helium über ein Rohr 41 abgeführt wird. In dieser Kammer oder Stufe besitzt das Metallbad, vorzugsweise ein Bleibad, eine Temperatur von 380 bis 400° C. so daß aufa dip tube 37 is provided for the helium of a nuclear reactor, which passes through the bath 5 in the direction of the Arrows Z pearls and through the line 38 to a further chamber V of the cracking furnace 1 with a metal bath 39 is passed, in which a further exchanger 40 is arranged and from which the cooled helium is transferred a pipe 41 is discharged. In this chamber or stage, the metal bath, preferably a lead bath, has a temperature of 380 to 400 ° C. so that on

ίο Grund des hohen Partialdruckes in der Kammer I der mit dem Helium mitgerissene Bleidampf in das Bad 39 der Kammer V gelangt und dort kondensieren kann. Der hierdurch bedingte Überschuß an Blei des Bades 39 gegenüber dem Bad 5 kann über die Leitung 42 ausgeglichen werden.ίο Reason for the high partial pressure in chamber I. the lead vapor entrained with the helium reaches bath 39 of chamber V and condenses there can. The resulting excess of lead of the bath 39 compared to the bath 5 can over the Line 42 are balanced.

Im übrigen ist der Aufbau des Ofens 1 der gleiche wie bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1.Otherwise, the structure of the furnace 1 is the same as in the exemplary embodiment in FIG. 1.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. cracking furnace for the production of ethylene or synthesis gas by thermal cracking of hydrocarbons, in which the hydrocarbon-water vapor mixture is preheated by the split gas, characterized in that that the cracking furnace consists of several chambers (I, II, III, IV), the metal baths (5, 6, 7, 8) in which the hydrocarbon-water vapor mixture leading exchanger tubes (IS, 17, 18) are arranged, and in which the split Lines in the form of dip tubes (21, 22, 23) open.

2. cracking furnace according to claim 1, characterized in that in the metal bath (5) in which the cleavage takes place, a noble gas from a nuclear reactor leading immersion tube (37) opens.