DE1220409B

DE1220409B - Verfahren zur Erzeugung von Olefinen, insbesondere AEthylen, durch thermische Spaltung von gasfoermigen und/oder fluessigen, verdampfbaren Kohlenwasserstoffen

Info

Publication number: DE1220409B
Application number: DEB76437A
Authority: DE
Inventors: Dr Karl Buschmann; Dr Hermann Meyer; Dr Armin Schweitzer; Jan Kramer; Thomas Francis O Sullivan
Original assignee: BASF SE; Lummus Nederland NV
Current assignee: BASF SE; Lummus Nederland NV
Priority date: 1964-04-21
Filing date: 1964-04-21
Publication date: 1966-07-07
Also published as: GB1095727A; NL127315C; NL6505055A; AT253476B; BE662855A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

C07c

Deutsche Kl.: 12 ο-19/01

Nummer: 1 220 409

Aktenzeichen: B76437IVb/12o

Anmeldetag: 21. April 1964

Auslegetag: 7. Juli 1966

Es ist bekannt, olefinische Kohlenwasserstoffe zu erzeugen, indem man gasförmige oder vollständig verdampfbare flüssige Kohlenwasserstoffe in Metallrohren, die von außen beheizt werden, in Mischung mit Wasserdampf bei Temperaturen oberhalb 75O⁰C einer thermischen Spaltung unterwirft. Hierbei erhält man Spaltgase, die reich an Olefinen, wie Äthylen und Propylen, sind und daneben noch höhere Olefine sowie Diolefine und andere Spaltprodukte enthalten. Zur Vermeidung von Sekundärreaktionen muß das sehr reaktionsfähige Gasgemisch abgekühlt werden. Diese Abkühlung erfolgt in der Technik entweder durch direktes Einspritzen von Kühlmitteln, z. B. von flüssigen Kohlenwasserstoffen, in das Reaktionsgut oder durch indirekte Kühlung, z. B. mit Hilfe von Wasser, in einem Spaltgaskühler.

Im allgemeinen wird zwecks Verbesserung der Wärmerückgewinnung die indirekte Kühlung vorgezogen. Ein Nachteil der indirekten Kühlung besteht jedoch darin, daß hierbei sich häufig Ablagerungen von Koks oder anderen Krackprodukten bilden, die besonders in der Verbindungsleitung zwischen dem Spaltofen und dem Spaltgaskühler oder auch in den einzelnen Kühlrohren des Spaltgaskühlers auftreten. Durch diese Ablagerungen wird die Druckdifferenz in dem System erhöht und die gleichmäßige Verteilung der heißen Spaltgase auf die Kühlflächen gestört. In mehr oder weniger kurzen Zeitabständen muß dann die Anlage stillgelegt und von Verkokungsprodukten gereinigt werden.

Das Verbindungsstück zwischen Spaltofen und Spaltgaskühler für die Zuführung der Spaltgase zu den Kühlrohren wird im allgemeinen in der Weise ausgebildet, daß sein Durchmesser sich vom Durchmesser des Krackrohres kegelähnlich auf den Durchmesser des Kühlerbodens erweitert. Der Winkel des Kegels in Strömungsrichtung soll zur Vermeidung von Wirbelbildungen, die zur Erhöhung der Verweilzeit und damit zu Sekundärreaktionen führen, möglichst klein gehalten werden. Bei großem Durchmesser des Kühlerbodens wird ein verhältnismäßig großer Raum in dem Verbindungsstück gebildet, und es hat sich gezeigt, daß infolge der langen Verweilzeit der Spaltgase in diesem Raum eine Bildung von Koksablagerungen und eine Verminderung der Ausbeute an Olefinen stattfindet.

Es wurde nun gefunden, daß diese Nachteile nicht auftreten und eine besonders hohe Ausbeute an Olefinen erzielt wird, wenn man bei der thermischen Spaltung von gasförmigen und/oder flüssigen, verdampfbaren Kohlenwasserstoffen bei Temperaturen oberhalb 750° C, vorzugsweise zwischen etwa 800 Verfahren zur Erzeugung von Olefinen,
insbesondere Äthylen, durch thermische Spaltung von gasförmigen und/oder flüssigen,
verdampfbaren Kohlenwasserstoffen

Anmelder:

Badische Anilin- & Soda-Fabrik
Aktiengesellschaft, Ludwigshafen/Rhein;
Lummus Nederland N. V., Den Haag

Vertreter:

Dr. E. Vorwerk, Patentanwalt,

Gröbenzell bei München, Mozartstr. 9

Als Erfinder benannt:

Dr. Karl Buschmann, Neustadt a. d. Weinstraße;

Dr. Hermann Meyer, Wesseling;

Dr. Armin Schweitzer, Ludwigshafen/Rhein;

Jan Kramer, Voorschoten (Niederlande);

Thomas Francis O. Sullivan, Wilton,

Conn. (V. St. A.)

und 850° C, und indirekter Abkühlung der Spaltgase in Spaltgaskühlern auf Temperaturen unter 400⁰C, vorzugsweise unter 350° C, dafür Sorge trägt, daß durch Einbau eines Verdrängerkörpers in das Verbindungsstück zwischen Spaltrohr und Spaltgaskühler ein Absinken der Geschwindigkeit der Spaltgase in dem Verbindungsstück unter die Geschwindigkeit am Eintritt in die Kühlrohre vermieden wird.

4P Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird in dem kegelähnlichen Verbindungsstück zwischen dem Spaltrohr und dem Spaltgaskühler ein Verdrängerkörper, der vorzugsweise am Kühlerboden befestigt ist, eingebaut. Dieser Körper enthält zweckmäßig Kanäle, die die heißen Spaltgase zu den einzelnen Kühlrohren führen. Es ist vorteilhaft dem Verdrängerkörper eine strömungstechnisch günstige Form zu geben, die so ausgebildet ist, daß an allen Stellen des Verbindungsstückes die Strömungsgeschwindigkeit der Spaltgase nicht unter die am Eintritt in die Kühlrohre vorhandene Geschwindigkeit sinkt.

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So beträgt beispielsweise in einer technischen Apparatur die Geschwindigkeit der Spaltgase am Ausgang des Spaltrohres etwa 280 m/sec. Bei Verwendung eines kegelähnlichen Verbindungsstückes ohne Verdrängerkörper erniedrigt sich die Geschwindigkeit in dem Verbindungsstück auf etwa 10 m/sec, um dann am Eintritt in die Kühlrohre wieder auf etwa 100 m/sec anzusteigen. Bei dieser Beschleunigung tritt eine Erhöhung des Druckes von etwa 0,2 atü ein.

Baut man dagegen erfindungsgemäß einen Verdrängerkörper in das kegelförmige Verbindungsstück ein, so reduziert sich die Geschwindigkeit der Spaltgase in dem Verbindungsstück auf nur etwa 100 m/sec. Die Spaltgase strömen praktisch ohne Bildung von Wirbeln rasch weiter, wodurch Sekundärreaktionen und Koksablagerungen vermieden werden, und treten dann mit der gleichen Geschwindigkeit ohne Druckanstieg in die Kühlrohre ein, wo sie auf die gewünschte Temperatur gekühlt werden. _ao

Die erfindungsgemäße Arbeitsweise bringt den Vorteile, daß man infolge des gleichmäßigen Fließens der Spaltgase wahlweise entweder den Druck der Spaltgase am Ausgang des Spaltrohres niedriger halten kann, wodurch eine höhere Ausbeute an Ölefinen erzielt wird, oder daß man den Eingangsdruck am Kompressor, der dem Spaltgaskühler nachgeschaltet ist und zur Verdichtung der Spaltgase für ihre Zerlegung dient, höher einstellen kann.

Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, den Verdrängerkörper wärmetechnisch gut zu isolieren, damit die Abkühlung der Spaltgase erst in den Kühlrohren erfolgt. Daneben kann auch der Verdrängerkörper selbst in den eigentlichen Spaltgaskühler einbezogen werden.

Als Rohstoffe für die Spaltung eignen sich z.B. gesättigte Kohlenwasserstoffe, wie Äthan, Propan, Butan u. dgl., oder Mischungen von flüssigen Kohlenwasserstoffen, wie Leichtbenzine, Schwerbenzine u. dgl.

Die Spaltung dieser Rohstoffe erfolgt in Krackrohren, die in einem Feuerungsraum durch Verbrennung von Gasen beheizt werden. Sie wird bei geringem Überdruck, z. B. etwa 0,7 bis 1 atü, unter Anwendung von Temperaturen oberhalb 750° C, z. B. bei 800 bis 850° C, ausgeführt. Von besonderer Bedeutung ist das erfindungsgemäße Verfahren für die sogenannte Kurzzeitspaltung, bei der die Anwendung von Spalttemperaturen zwischen 800 und 850° C und einer Verweilzeit im Spaltrohr von weniger als 0,3 Sekunden, z. B. vorzugsweise 0,2 Sekunden oder darunter, bezogen auf den Zustand des Reaktionsgemisches am Austritt des Gases aus dem Spaltrohr, stattfindet. Das Verbindungsstück zwischen Krackrohr und den Kühlrohren des Spaltgaskühlers soll möglichst kurz gehalten werden, damit die Spaltgase auf die Kühlrohre in dem Verbindungsstück diffusorartig und wirbelfrei verteilt werden.

Eine vorteilhafte Ausführungsform des Verfahrens mit besonders geeigneten Anordnungen von Verdrängerkörpern sind in dem folgenden Beispiel und den F i g. 1 und 2 näher erläutert.

Beispiel

3700 kg/h Leichtbenzin von einem Siedebereich von 35 bis 170° C werden mit 1850 kg/h Wasserdampf gemischt, auf 600° C aufgeheizt und in einem durch Gasflammen von außen beheizten Rohr bei Temperaturen, die bis zu 820° C ansteigen, thermisch gespalten. Die Verweilzeit des heißen Reaktionsgemisches beträgt vom Anfang der Spaltreaktion bis zum Austritt der Spaltgase aus dem Spaltrohr^ etwa 0,3 Sekunden.

Die Verteilung der heißen Spaltgase auf die Kühlrohre D des Spaltgaskühlers E erfolgt in einem diffusorartig ausgebildeten Verbindungsstück B.

Eine günstige Strömungsführung unter Anwendung eines Verdrängerkörpers, der das Volumen im Verbindungsstück verringert, zeigen die beiden Figuren.

Bei der Reaktion werden 5550 kg/h Spaltgase erhalten, die nach Eintritt in die Kühlrohre D plötzlich abgekühlt werden. Die Spaltgase verlassen den Spaltgaskühler E mit einer Temperatur von etwa 350° C und werden nach einer weiteren Abkühlung auf etwa 200° C durch direkte Kühlung mit flüssigen Kohlenwasserstoffen vom Siedebereich von 220 bis 250° C nach den üblichen Trennverfahren aufgearbeitet. Dabei erhält man bei störungsfreiem Betrieb 1080 kg/h reines Äthylen.

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur Erzeugung von Olefinen, insbesondere Äthylen, durch thermische Spaltung von gasförmigen und/oder flüssigen, verdampfbaren Kohlenwasserstoffen bei Temperaturen oberhalb 750° C, vorzugsweise zwischen etwa 800 und 850° C, und indirekter Abkühlung der Spaltgase in Spaltgaskühlern auf Temperaturen unter 400° C, vorzugsweise unter 350° C, dadurch gekennzeichnet, daß man durch Einbau eines Verdrängerkörpers in das Verbindungsstück zwischen Spaltrohr und Spaltgaskühler ein Absinken der Geschwindigkeit der Spaltgase in dem Verbindungsstück unter die Geschwindigkeit am Eintritt in die Kühlrohre vermeidet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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