DE3002209C2 - Verfahren zur Umwandlung von Kohlenwasserstoffen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft esa Verfahren zur Umwandlung von Kohlenwasserstoffen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man als Zustrom ein a Mischphasenzustrom einsetzt und den Reaktionszonenabstrom vor Durchführung des indirekten Wärmeaustausches erhitzt indem man ihn durch eine direkt befeuerte Wärmezone leitet

Das erfindungsgemäße Verfahren ist allgemein anwendbar und nicht auf eine spezielle Art von Reaktionen oder Kombinationen von Reaktionspartnern beschränkt Deshalb kann das Verfahren auf eine große Anzahl von Prozessen übertragen werden, die weit entwickelt und in der Praxis üblich sind. Dazu zählen die Isomerisierung von paraffinischen und aromatischen Kohlenwasserstoffen und die Behandlung von Dunkelölen mit Wasserstoff zur Abtrennung von Schwefel und Stickstoff.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren werden verschiedene bekannte Verfahrensschritte angewandt Beispielsweise ist es bekannt, aus einem Reaktionszonenabstrom durch indirekten Wärmeaustausch mit dem der Reaktionszone zugeführten Zustrom Wärme wiederzugewinnen. Auch ist es üblich, einen aus einer Mischphase bestehenden Reaktionszonenabstrom in eine Phasentrennungszone zu führen, um einen Dampfstrom zu gewinnen, der Wasserstoff enthält; dieser wird dann als Teil des Zustroms wieder in die Reaktionszone eingespeist Ein anderer, in Verfahren zur Umwandlung von Kohlenwasserstoffen allgemein angewandter Verfahrensschritt betrifft die Versorgung eines Zustroms mit Wärme, indem der Zustrom durch eine befeuerte Wärmezone geschickt wird.

Bisher war es allgemeine Praxis, den Zustrom, der einer Vorrichtung zur Umwandlung von Kohlenwasserstoffen oder zur Abtrennung von Komponenten zugeführt wird, dadurch zu erhitzen, daß man zuerst den Zustrom einem Wärmeaustausch mit einem heißen Strom, z. B. dem Abstrom aus dieser Vorrichtung, aussetzt, und anschließend den Zustrom in einem befeuerten Erhitzer oder einer anderen Erhitzungsvorrichtung weiter erhitzt Der Abstrom aus der letztgenannten Vorrichtung kann dann in eine andere Prozeßeinheit eingespeist oder abgekühlt werden.

In sehr vielen Verfahren der chemischen, z. B. der petrochemischen, Industrie ist es erforderlich, eimn Zustrom bestimmter Stoffe vor dem Einspeisen in eine Reaktionszone zu erhitzen. Oft ist dieser Zustrom ein Mischphasenstrom, der Komponenten sowohl in der Dampfphase als auch in der Flüssigphase enthält Auch kommt es häufig vor, daß die öfen oder Erhitzer, die zur Einstellung der höheren Einlaßtemperaturen der Zuströme eingesetzt werden, Erhitzer mit mehrfachen Durchgangsleitungen sein müssen. Deshalb ergeben sich häufig Probleme im Zusammenhang mit dem Erhitzen von Mischphasenströmen in befeuerten Erhitzern mit mehrfachen Durchgangsleitungen.

Eine der größten Schwierigkeiten bei Erhitzern für diesen besonderen Zweck ist die schlechte Verteilung der Dampfphase und der Flüssigphase innerhalb der Röhren des Erhitzers. Die Folge davon können sehr ungleichmäßige Temperaturprofile zwischen oder innerhalb von Röhren des Erhitzers sein. Auch können Bereiche mit überhähter Temperatur auftreten. Beispielsweise kann ein größerer Anteil einer Flüssigkeit, die sich an einer niedrig gelegenen Stelle ansammelt, den Durchfluß von Dampf durch eine oder mehrere Röhren des Erhitzers blockieren. Dadurch wird der normale Zweiphasenfluß gestört was zu zeitweise geringem oder fehlendem Durchfluß in den betroffenen Röhren führen kann. Der Durchfluß dieser Flüssigkeiten durch die Röhren des Erhitzers führt von den Röhrenwänden Wärme ab und dient deshalb zur Begrenzung der maximalen Temperatur in den Röhren. Ein verminderter oder unterbrochener Durchfluß von Flüssigkeit vermindert die Geschwindigkeit der Wärmeabführung aus den Röhren durch abnehmenden Wärmeübergang auf die Flüssigkeiten. Dadurch erreichen die Röhren höhere Temperaturen, die Koksablagerungen oder unerwünschte Krackprozesse in den Flüssigkeiten verursachen können. Lange dauernde schlechte Verteilung des Durchflusses der Flüssigkeit kann zur Schwächung der Röhren durch übermäßige Betriebstemperaturen führen. Daraus ergeben sich Rohrbrüche im Erhitzer, die ein katastrophales Austreten des leicht entflammbaren Zustroms in den Erhiuer zur Folge haben kann.

so Aus der US-PS 38 73 440 ist ein Verfahren der eingangs genannten Art bekannt Ein Kohlenwasserstoffgemisch wird durch indirekten Wärmeaustausch mit dem Reaktorabstrom erhitzt, wobei dieser Abstrom dadurch zusätzlich erhitzt wird, daß eine bestimmte Fraktion des Abstroms nach mehrfacher Abtrennung von schweren und leichten Bestandteilen in einer direkt befeuerten Wärmezone aufgeheizt wird und dann durch indirekten Wärmeaustausch den Reaktorabstrom, nachdem dieser einen Teil seiner Wärme an den Zustrom abgegeben hatte, wieder aufheizt, damit er im Wärmeaustauscher weitere Wärme an den Zustrom abgeben kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Verfahren der genannten Gattung die Schwierigkeiten im Zusammenhang mit der schlechten Verteilung von Mischphasenströme in befeuerten Erhitzern zu vermindern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,

daß man bei Einsetzen eines Mischphasenzustroms den ■Reaktionszonenabstrom vor Durchführung des indirekten Wärmeaustauschers erhitzt, indem man ihn durch eine direkt befeuerte Wärmezone leitet

Der im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung gebrauchte Ausdruck »Wasserstoffbehandlung« umfaßt die speziellen Verfahren zur Umwandlung von Kohlenwasserstoffen, wie das Kracken mit Wasserstoff und die Hydrodesulfurierung. Hierbei wird ganz allgemein Bezug genommen auf die Sättigung von in Pyrolysebenzin enthaltenen Olefinen und Diolefinen, die Hydrodesulfurierung eines Dunkelöls und die Abtrennung kleiner Mengen Stickstoff aus Zuströmen durch Hydrodenitrierung.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird sowohl ein befeuerter Erhitzer, als auch ein Austauscher mit indirektem Wärmeaustausch eingesetzt Beide Vorrichtungen können in üblicher Weise geschaltet sein, wobei sie den anderen Bedingungen bezüglich Temperatur und Druck beim erfindungsgemäßen Verfahren angepaßt sind. Der Ausdruck »Erhitzer mit mehrfachen Durchgangsleitungen« bedeutet einen Erhitzer, der mit einem Leitungssystem ausgerüstet ist, das erlaubt, eine zugeführte Flüssigkeit zwischen verschiedenen alternativen Durchflußwegen durch den Hochtemperaturbereich aufzuteilen. Der Ausdruck »befeuerter Erhitzer« bedeutet, daß im Erhitzer eine offene Flamme vorliegt Das erfindungsgemäße Verfahren wird in Verbindung mit einem als Reaktor oder einer Reaktionszone angewandt Dabei kommt als Reaktionszone beispielsweise ein Festbett, eine sich bewegende Zone, eine einer kochenden Flüssigkeit ähnelnde Zone oder eine Wirbelschicht in Frage. Die Reaktionszone kann zwei oder mehr Reaktoren in Serie oder in paralleler Anordnung enthalten. Die Gestaltung und der Betrieb der Reaktionszone kann in der gleichen Weise erfolgen, die für den durchzuführenden speziellen Umwandlungsprozeß üblich ist

Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird ein Mischphasenzustr">m in einer Wärmeaustauscherzone mit indirektem Wärmeaustausch auf die gewünschte Einlaßtemperatur der Reaktionszone gebracht Da die zu behandelnden Flüssigkeitsmengen beträchtlich sein können, kann die im Wärmeaustauscher erforderliche Größe der Oberfläche den Einsatz von mehreren Wärmeaustauschern nötig machen. In Mantel- und Röhrenaustauschern ist die Anwendung des Gegenstromprinzips bevorzugt Es können jedoch auch andere Austauscher eingesetzt werden. Neben dem Erhitzen in der Zone mit indirektem Wärmeaustausch kann ein Teil oder die gesamte Flüssigkeit im Zustrom verdampft werden. Bei einigen Umwandlungsverfahren, wie Isomerisierungen, ist das Verdampfen des gesamten Zustroms vor der Reaktion normalerweise erforderlich. In anderen Verfahren ist es wünschenswert oder nötig, mit einem Mischphasenstrom zu arbeiten. Ein Beispiel hierfür ist die bei niedriger Temperatur durchgeführte Wasserstoffbehandlung von Pyrolyseflüssigkeiten zur Sättigung olefinischer Kohlenwasserstoffe. Hohe Temperaturen werden bei diesem Verfahren vermieden, da sie übermäßige Polymerisation der olefinischen Kohlenwasserstoffe in der Reaktionszone verursachen.

Eine wesentliche Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens umfaßt folgende Stufen: Einleiten eines Mischphasenzustroms in eine Zone in indirektem Wärmeaustausch und Verdampfen der flüssigen Phase des Zustroms sowie Erhitzen des Zustroms auf eine gewünschte Temperatur; Leiten des Zustroms durch eine Reaktionszone, die unter Bedingungen gehalten wird, be: denen Kohlenwasserstoffe umgewandelt werden, wobei ein Reaktionszonenabstrom gebildet wird, der eine höhere Enthalpie als der Zustrom beim Eintreten in die Reaktionszone aufweist; Erhitzen des Reaktionszonenabstroms durch Hinterdurchführen durch eine befeuerte Wärmezone; Abkühlen mindestens eines Teils des Reaktionszonenabstroms durch HindurcUeiten durch die vorgenannte Zone mit indirektem Wärmeaus tausch, wobei dieser indirekte Wärmeaustausch mit dem Zustrom bewirkt wird.

Die Zeichnung erläutert eine der Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens, wie es auf eine Hydrodesulfurierung angewandt werden kann. Zur Verein-

fachung und besseren Übersichtlichkeit sind in der Zeichnung eine Reihe von Einrichtungen nicht dargestellt, die normalerweise zur Durchführung des Verfahrens erforderlich sind. Derartige Einrichtungen sind beispielsweise Kontrollgeräte für Druck, Durchfluß und Temperatur sowie Einbauten in Reaktoren. Diese Einrichtungen können in üblicher Weis? gestaltet sein. Die Darstellung der Zeichnung einer Ausfür-rungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens schließt jedoch die Anwendung anderer Ausführungsformen nicht ans, die auch beschrieben sind oder sich durch normale und übliche Modifizierung des Verfahrens ergeben.

In der Zeichnung wird ein Mischphasenzustrom aus Dunkelöl, der ein Gemisch aus schwefelhaltigen Kohlenwasserstoffen enthält, über die Leitung 1 eingespeist Der Zustrom wird mit einem über die Leitung 2 zugeführten wasserstoffhaltigen Gasstrom gemischt und über die Leitung 3 durch einen Austauscher 4 mit indirektem Wärmeaustausch geleitet Der Zustrom wird dann auf die gewünschte Einlaßtemperatur des Desulfu rierungsreaktors 5 erhitzt Diese Temperaturzunahme verursacht im allgemeinen das Verdampfen eines weiteren Teils des Zustroms. Der Mischphasenzustrom wird dann bei den im Reaktor aufrechterhaltenen Hydrodesulfurierungsbedingungen mit einem Katalysator in Be- rührung gebracht Unter Verbrauch von Wasserstoff wird ein Reaktorabstrom gebildet, der Schwefelwasserstoff, Wasserstoff und flüssige Kohlenwasserstoffe enthält Der Reaktorstrom wird über die Leitung 6 in einen Dampf-Flüssig-Separator 7 eingespeist. Die flüssige Phase des Reaktorabstroms verläßt den Boden des Separators 7 über die Leitung 9 in Form eines flüssigen Produktstroms. Dieser Strom wird in der gegebenenfalls vorhandenen Pumpe 17 unter Druck gesetzt und

so auf die Leitungen 10a undlOi» des Mehrfacheinlasses des befeuerten Erhitzers 11, der mit mehrfachen Durchgangsleitungen ausgerüstet ist aufgeteilt Der flüssige Produktstrom wird im Erhitzer auf eine höhere Temperitui a;s der des Reaktorstroms erhitzt und über die Mehrfachableitungen 12a und 126 aus dem Erhitzer abgezogen. Anschließend wird der Flüssigprcduktstrom durch den Austauscher 4 mit indirektem Wärmeaustausch geführt und durch Wärmeaustausch mit dem Zustrom abgekühlt. Dann wird der Flüssigproduktstrom über die Leitung 13 aus dem System abgenommen.

Der Anteil der Dampfphase des Reaktorabstroms wird aus dem Dampf-Flüssig-Seporator über die Leitung 8 entnommen und in eine Gasreinigungszone 14 eingegeben. Der Zweck dieser Zone liegt darin, einen Teil des Ammonika-. des Schwefelwasserstoffs und der leichten Kohlenwasserstoffe aus den in das System eingeführten Gasen abzutrennen. Diese Zone kann eine oder mehrere Teilkondensationen und ein Auswaschen

der Amine umfassen. Über die Leitung 18 wird ein erhaltener Kondensatstrom, der Cs₈-Kohlenwasserstoffe enthalten kann, abgeführt, während über die Leitung 15 Schwefelwasserstoff und leichte Gase, wie Methan und Äthan, entlassen werden. Der übrige, relativ wasser- s stoffreiche Gasstrom wird über die Leitung 20 abgeführt und mit dem über die Leitung 19 zugeführten Wasserstoff gemischt Der gebildete wasserhaltige Gasstrom wird im Kompressor 16 verdichtet und dann dem über die Leitung 1 eingespeisten Zustrom zugemischt.

Ein Verfahren, bei dem die Reaktionspartner in einer Mischphase eingesetzt werden, ist das Hydrokracken oder die Hydrodesulfurierung von Dunkelölen. Der Ausdruck »Dunkelöl« bezieht sich auf eine Erdölfraktion, die mehr als 1,0 Gewichtsprozent Asphalt enthält und einen Siedebereich über 340° C, bestimmt nach der entsprechenden ASTM-Destillationsmethode, aufweist. Zwei der üblichen Raffinerieprodukte, die normalerweise als »Dunkelöle« bezeichnet werden, sind reduzierte Rohprodukte, nämlich der Anteil eines Rohöls mit einem Siedepunkt von über 340° C und einem Gehalt von 1 bis 15 Gewichtsprozent Asphaltenen, sowie Sumpfprodukte aus Vakuumkolonnen, die normalerweise bei über 520° C sieden und etwa 1 bis 20 Gewichtsprozent Asphaltene enthalten. Diese sehr schweren Materialien können bei den erforderlichen Bedingungen der Wasserstoffbehandlung nicht verdampft werden und bleiben daher als flüssige Phase zurück

Nach dem Erhitzen in der Zone mit indirektem Wärmeaustausch wird der Zustrom durch die Reaktionszo- ne geleitet. Zwischen der Wärmeaustauschzone und der Reaktionszone können verschiedene Gase, zurückgeführte Komponenten und zusätzliche Komponenten den Zustrom zugemischt werden, was jedoch vorzugsweise oberhalb der Wärmeaustauschzone erfolgt Eine Vielzahl von Reaktionen kann in der Reaktionszone durchgeführt werden. Die spezielle Reaktion ist vorzugsweise exotherm, kann jedoch auch endotherm sein. Deshalb weist der Reaktionszonenabstrom vorzugsweise eine höhere Temperatur und Enthalpie auf als der Zustrom beim Eintritt in die Reaktionszone. In einigen Fällen, wie beim Hydrokracken, kann ein viel größerer Prozentsatz des Reaktionszonenabstroms in der Dampfphase vorliegen im Vergleich zum Zustrom beim Eintritt in die Reaktionszone.

Mindestens ein Teil des· Reaktionszonenabstroms wird in einen Erhitzer geführt Wenn der Reaktionszonenabstrom vollständig verdampft ist, wird vorzugsweise der gesamte Abstrom in den Erhitzer eingespeist und ein Wärmeaustausch mit dem Zustrom herbeigeführt Ein Zweiphasenstrom durch den Erhitzer wird dann vollständig vermieden. Ist der Reaktionszonenabstrom ein Mischphasenstrom, wird er vorzugsweise in eine Dampf-Flüssig-Trennzone geführt, wie in der Zeichnung dargestellt ist Die Dampfphase und die Flüs- sigphase des Reaktionszonenabstroms werden dann in zwei Ströme aufgeteilt Beide oder nur einer dieser Ströme kann durch die Erhitzungszone geleitet werden. Falls beide Ströme erhitzt werden, werden sie in der Erhitzungszone zu jedem Zeitpunkt gehalten. Vorzugs- ω weise wird nur die Flüssigphase erhitzt, wenn sie in ausreichender Menge vorliegt Der erhitzte Anteil des Reaktionszonenabstroms wird dann durch die Zone mit indirektem Wärmeaustausch geführt, um das Erhitzen des Zustroms herbeizuführen.

Um den Zustrom auf die gewünschte Einlaßtemperatur der Reaktionszone zu erhitzen, ist es nötig, daß der erhitzte Anteil des Reaktionszonenabstroms, der in die Zone mit indirektem Wärmeaustausch geleitet wird, eine Temperatur über der gewünschten Einlaßtemperatur der Reaktionszone aufweist. Die genau erforderliche Temperatur hängt von verschiedenen Faktoren ab, wie den Durchflußgeschwindigkeiten der beiden der Zone mit indirektem Wärmeaustausch zugeführten Ströme sowie der Größe der in dieser Zone vorliegenden Oberfläche. Die maximal mögliche Menge von erhitztem Reaktionszonenabstrom entspricht der Durchflußgeschwindigkeit des Zustroms, wobei normalerweise im Austauscher mit indirektem Wärmeaustausch eine Temperaturdifferenz von mindestens 8 bis 12° C erforderlich ist. Deshalb soll der in die Zone mit indirektem Wärmeaustausch eingeleitete erhitzte Anteil des Reaktionszonenabstroms mindestens eine Temperatur aufweisen, die 10 bis 12⁰C über der gewünschten Einlaßtemperatur der Reaktionszone liegt.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat mehrere Vorteile, die nicht aiie bei einer bestimmten Anwendungsform vorliegen müssen. Beispielsweise kann in einigen Fällen der Reaktorabstrom zu geringerer Verschmutzung der Erhitzerröhren führen als der Zustrom, selbst wenn eine höhere Temperatur angewandt wird. Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß keine schlechte Verteilung der flüssigen Phase im Erhitzer möglich ist, wenn der Reaktionszonenabstrom ein Dampfphasenstrom ist. Ein anderer Vorteil ergibt sich dann, wenn bei einem Verfahren revjt einem zurückgeführten Gasstrom ein Mischphasenstrom aus der Reaktionszone abgeführt wird. Dabei liegt der Druckabfall gegenüber dem Erhitzer außerhalb des Kreislaufs des zurückgeführten Gases. Dies vermindert die Betriebskosten des Verfahrens. Ein Beispiel für diese Art von Verfahren ist die Hydrodesulfurierung von Dunkelöl, wie es in der Zeichnung dargestellt ist

Zurückgeführte Gasströme werden in vielen Verfahren cinfssetzt. z. B b"i '*"*' !enm«TMpninij von naraffinischen und aromatischen Kohlenwasserstoffen. Diese zurückgeführten Gasströme sind oft wasserstoffreich und enthalten 80 bis 90 Molprozent oder mehr Wasserstoff. Dieser kann aus mehreren Gründen durch die Reaktionszone geführt werden, z. B. zur Unterstützung der Verdampfung der Reaktionspartner, zum Aufrechterhalten der Katalysatoraktivität und zur Verhinderung der Bildung übermäßiger Koksablagerungen. In einigen Verfahren kann die gewünschte Reinheit des zurückgeführten Stroms ziemlich einfach aufrechterhalten werden, z. B. durch den Einsatz eines Schleppstroms oder durch gute Regelung der Menge an leichten Stoffen, die aus verschiedenen Flüssigkeitsströmen, einschließlich Kondensaten, abgetrennt werden. Dies trifft im allgemeinen für typische Jsomerisierungsverfahren zu. Bei Verfahren der Hydrodesulfurierung und des Hydrokrakens werden oft eine große Anzahl flüssiger Stoffe, wie Propan, Methan und Schwefelwasserstoff, gebildet Die leichten Kohlenwasserstoffe können durch partielle Kondensationen und Adsorption abgetrennt werden. Der saure Schwefelwasserstoff wird oft durch Behandeln mit einer Aminlösung, wie Monoäthanolamin, abgetrennt Die Maßnahmen in der Gasreinigungszone eines Desulfurierungsverfahrens können deshalb das Abkühlen des Gasstroms auf eine Temperatur von etwa 38° C und Behandlung des gekühlten Gasstroms in Gegenstrom mit einer wäßrigen Aminlösung in einer Säule einschließen. Weitere Einzelheiten über die F-einigung von zurückgeführtem Gas in Desulfurierungsverfahren ergeben sich aus den US-PS 37 25 252 und 38 47 799.

Geeignete Katalysatoren für den Einsatz in vielen

Verfahren zur Umwandlung von Kohlenwasserstoffen sind im Handel erhältlich.

Die in der Reaktionszone aufrechterhaltenen Bedingungen werden in Abhängigkeit von verschiedenen Faktoren, wie den gewünschten Reaktionen, der Zusammensetzung des Zustroms und der Katalysatoraktivität, ausgewählt.

Eii.celheiten bezüglich der Katalysatoren und der Verfahrensbedingungen für die Wasserstoffbehandlung können aus den US-PS 37 25 252, 37 30 880, 37 48 261, 38 25 485, 38 47 799, 37 02 237, 33 64 131, Il 17 857 und 37 20 602 entnommen werden. Eine ziemlich detaillierte Zusammenfassung des Standes des Hydrokrackens ist in Industrial Engineering Chemistry, Product Research and Development, Bd. 14 (1975), Nr. 2, S. 74, veröffentlicht.

Der Betrieb des Erhitzers, insbesondere die Geschwindigkeit, mit der Brennstoff dem Erhitzer zugeführt wird, kann durch eine oder mehrere TciiipcrätUrmessungen geregelt werden, die am Einlaß oder innerhalb der Reaktionszone vorgenommen werden. Diese Temperaturmessungen für die Regelung des Erhitzers können auch dort erfolgen, wo der Produktstrom aus der Zone mit indirektem Wärmeaustausch austritt. Der Betrieb des Erhitzers wird derart eingestellt, daß die erforderliche Temperatur in der Reaktionszone für den gewünschten Umwandlungsgrad erreicht wird. Diese Temperatur ändert sich mit der Alterung des Katalysators. Andere Faktoren, die ein Einstellen der Zuflußgeschwindigkeit des Brennstoffs zum Erhitzer erforderlich maclien können, sind die Geschwindigkeit des zufließenden Produktstroms und seine Anfangstemperatur vor dem Eintritt in die Zone mit indirektem Wärmeaustausch.

Der Reaktionszonenabstrom wird vor dem Eintritt in die Dampf-Flüssig-Trennzone oder in den Erhitzer nicht abgekühlt. Wird eine solche Trsnnzone verwendet, kann sie in üblicher Weise gestaltet sein. Es ergibt sich eine große Anzahl von Ausführungsformen für Dampf-Flüssig-Separatoren. Spezielle Beispiele sind den US-PS 33 64 657, 38 26 064, 38 53 513, 38 73 283 und 39 00 300 beschrieben. In vielen Fällen genügt ein relativ einfacher Abschneider mit einer Decke zur Entfeuchtung. Richtlinien zur Gestaltung von Abscheidern sind in Hydrocarbon Processing and Petroleum Refinder, Ausgabe Juni 1961, S. 155, angegebea Obwohl der Einsatz einer Dampf-Flüssig-Trennzone bevorzugt ist, wenn der Reaktionszonenabstrom ein Mischphasenstrom ist, kann das erfindungsgemäße Verfahren in diesem Fall ohne Dampf-Flüssig-Trennzone durchgeführt werden. Dies kann sich aus dem Wunsch ergeben, den Abstrom vor dem Trennen in eine Flüssigphase und eine Dampfphase abzukühlen. Auch kann, selbst wenn eine Dampf-Flüssig-Trennzone nicht verwendet wird, vorteilhaft sein, das erfindungsgemäße Verfahren anzuwenden, wenn der Reaktionszonenabstrom weniger flüssige Phase enthält als der Reaktionszonenzustrom.

Vorzugsweise werden in der Reaktionszone unter Dampfphasenbedingungen aromatische C₇.9-Kohlenwasserstoffe isomerisiert gemäß den US-PS 27 84 241, 29 76 332, 30 78 318,32 81 428,33 04 339, 35 53 276 und 39 96 305.

Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht in der Isomerisierung von aromatischen Kohlenwasserstoffen, wobei folgende Verfahrensstufen angewandt werden: Einspeisen eines Mischphasenzustroms, enthaltend aromatische Cy-a-Kohlenwasserstoffe und Wasserstoff in eine Zone mit indirektem Wärmeaustausch sowie Verdampfen der flüssigen Phase des Zustroms und dessen Erhitzen auf eine gewünschte Temperatur des Reaktionszoneneinlasses; Führen des Zustroms durch eine für aromatische Kohlenwasserstoffe katalytische Reaktionszone, die auf Isomerisierungsbedingungen gehalten wird, wobei ein Reaktionszonenabstrom entsteht; Erhitzen des Reaktionszonenabstroms auf eine höhere Temperatur durch Hindurchführen durch eine befeuerte Wärmezone; Ab kühlen des gesamten, auf diese Weise erhitzten Reak- tionszonenabstroms durch Hindurchführen durch eine Zone mit indirektem Wärmeaustausch, wobei der Wärmeaustausch mit dem Zustrom erfolgt. In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsge mäßen Verfahrens wird ein n-Paraffin mit 4 bis 7 Koh lenstoffatomen pro Molekül in der Reaktionszone isomerisiert. Dieses Verfahren ist in den US-PS 29 38 936, 31 12 351, 31 28 319, 31 31 235, 32 83 301 und 37 53 144 beschrieben. Das Verfahren dient für verschiedene Zwecke, z. B. zur Aufbereitung der Paraffine als geeignete Mischkomponenten für Motorbrennstoffe oder zur Herstellung von Isoparaffinen für den Einsatz eines Alkylierungsverf ahrens. Die für einen erfolgreichen Betrieb der Reaktionszo ne bei der Isomerisierung erforderlichen Bedingungen hängen von dem Ausgangsmaterial und dem speziellen Katalysator in der Reaktionszone ab. Für die spezielle Ausführungsform der Isomerisierung von Cs-e-n-Paraffinen kann die Einlaßtemperatur an der Reaktionszone 120 bis 204⁰C, vorzugsweise 148 bis 259⁰C, betragen. Die Isomerisierungsreaktion ist exotherm. Ein Temperaturanstieg von 1 bis 155° C hängt normalerweise vom Umwandlungsgrad und der Menge an Benzol im Ausgangsmaterial ab. Benzol, das oft wegen schlechter Fraktionierung des Ausgangsmaterials vorliegt hat einen großen Einfluß auf die Auslaßtemperatur der Reaktionszone. da die Hydrogenierungsreaktion von Benzol stärker exotherm ist als die Isomerisierungsreaktion der /j-Paraffine. Die Reaktionszone kann auf nahezu jedem Druck gehalten werden, jedoch beträgt er normalerweise 28 bis 102 bar. vorzugsweise 55 bis 83 at insbesondere etwa 69 at

Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch auf Prozesse angewandt werden, in denen die Reaktionszone keinen Katalysator enthält Ein derartiger Prozeß ist z. B. die Thermohydrodealkylierung von Toluol oder die bei der Erdölraffineration angewandte Herabsetzung der Viskosität Ein anderes Anwendungsgebiet des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Dehydrogenierung

so von CWn-Paraffinen gemäß den US-PS 33 91 218, 34 48 165 und 36 47 719. Andere Verfahren, auf die das erfindungsgemäße Verfahren übertragen werden kann, sind die Disproportionierung von aromatischen Kohlenwasserstoffen, das Thermokracken von Naphtha, die Isomerisierung von Naphthenen, wie die Isomerisierung von Methylcyclopentan zu Cyclohexan, das Reformieren von Naphthan zur Herstellung von Aromaten oder Benzinkomponenten sowie Alkylierung von pararfinischen oder aromatischen Kohlenwasserstoffen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Umwandlung von Kohlenwasserstoffen, wobei man einen Zustrom in eine Zone mit indirektem Wärmeaustausch leitet und' die Verdampfung eines Teils des Zustroms sowie das Erhitzen des Zustroms auf eine gewünschte Temperatur bewirkt, den Zustrom durch eine Reaktionszone führt, die unter Bedingungen gehalten wird, bei denen Kohlenwasserstoffe umgewandelt werden, wobei ein Reaktionszonenabstrom gebildet wird, und mindestens einen Teil des Reaktionsstroms abkühlt, indem man ihn durch die Zone mit indirektem Wärmeaustausch führt und einen indirekten Wärmeaustausch mit dem Zustrom herbeiführt, dadurch gekennzeichnet, daß man als Zustrom einen Mischphasenzustrom einsetzt und den Reaktionszonenabstrom vor Durchführung des indirekten Wärmeaustausch erhitzt, indem man ihn durch eine direkt befeuerie Wärmezone leitet

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Reaktionszonenabstrom einen Mischphasenabstrom einsetzt, den man in einer Dampf-Flüssig-Trennzone in einen Dampfphasenstrom und einen Flüssigphasenstrom trennt, wobei man den Flüssigphasenstrom in der befeuerten Wärmezone erhitzt