DE2007996C3 - Verfahren zur Herstellung von Acetylen und Äthylen enthaltenden Gasgemischen - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von Acetylen und Äthylen enthaltenden GasgemischenInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Acetylen und Äthylen enthaltenden
Gasgemischen durch thermische Spaltung von schweren Kohlenwasserstoffölen in Gegenwart von heißem
Trägergas.
Wenn Acetylen, Olefine, Aromaten oder aromatische Teere in guter Ausbeute durch thermische Spaltung von
schweren flüssigen Kohlenwasserstoffölen, beispielsweise Rohölen oder Schwerölen, bei über 8000C
liegenden Temperaturen hergestellt werden sollen, wird üblicherweise ein Verfahren angewandt, bei dem das
Beschickungsöl in den Reaktor in Form von feinen flüssigen Tropfen eingesprüht wird. Wenn jedoch in
diesem Fall der Umsetzungszeitraum nicht innerhalb einer so kurzen Zeitraumes wie 0,01 bis 0,001 Sekunden
liegt, schreitet die Umsetzung der durch die thermische Spaltung gebildeten Produkte unter starker Koksbildung
od. dgl. fort. Deshalb ist es bei derartigen Systemen notwend-g, daß das als Beschickung dem
Reaktor zugeführte Kohlenwasserstofföl sehr rasch verdampft wird, wodurch die Temperatur der zugeführten
Kohlenwasserstofföle unmittelbar auf die Reaktionstemperatur erhöht wird. Da die Verdampfungsgeschwindigkeit
der flüssigen Tröpfchen in weitem Umfang von der Größe der Flüssigkeitströpfchen
abhängt, ist es in diesem Fall ebenfalls erforderlich, das Kohlenwasserstofföl fein zu versprühen oder zu
zerstäuben.
Zur feinen Versprühung der Flüssigkeit sind Verfahren bekannt, bei denen die Flüssigkeit mittels einer
Gaseindüsung mit hoher Geschwindigkeit zerstäubt wird, sowie ein Verfahren, bei dem die Flüssigkeit durch
Versprühen der Flüssigkeit selbst durch eine Düse oder mehrere Düsen mit hoher Geschwindigkeit zerstäubt
oder versprüht wird.
Bei dem ersteren Verfahren ist jedoch praktisch die gleiche Menge an Trägergas, beispielsweise Dampf, wie
die Menge des Beschickungsöles erforderlich, um feine Flüssigkeitströpfchen in solchem Ausmaß zu erhalten,
daß die Verdampfung der Flüssigkeitströpfchen innerhalb des vorstehend aufgeführten kurzen Zeitraumes
beendet wird, wodurch die thermische Wirksamkeit erheblich verringert wird. Andererseits kann beim
zweiten Verfahren, selbst wenn die Sprühgeschwindigkeit des Beschickungsöles oder der Flüssigkeit oberhalb
bestimmter Grenzen erhöht wird, die Größe der versprühten Flüssigkeitströpfchen nicht weiterhin ver-
feinen werden und auch die Minimalgröße der bei diesem Verfahren erhaltenen Flüssigkeitströpfchen
befriedigt die vorstehende Bedingung 2ur Verhinderung
der Bildung von Koksmaterialien nicht.
Aus der DT-AS 1049 851 ist ein Verfahren zur Herstellung gasförmiger Kohlenwasserstoffe von niedrigem
Molekulargewicht, insbesondere olefinischer Kohlenwasserstoffe, wie Äthylen, Propylen oder Butylen,
aus flüssigen Kohlenwasserstoffen, insbesondere hochsiedenden Erdölfraktionen durch thermische Um-Wandlung,
bekannt, bei dem das Ausgangsgut und ein heißer Wärmeträger unter hoher Strömungsgeschwindigkeit
des letzteren gemischt und das Gemisch durch Düsen versprüht wird. Aufgabe des bekannten Verfahrens
ist die thermische Spaltung von Kohlenwasserstoifen bei verhältnismäßig tiefen Temperaturen, (z. B.
86O0C) unter Bildung von Äthylen, Propylen oder Butylen. Bei dem bekannten Verfahren können nich!
gleichzeitig Acetylen und Äthylen in guter Ausbeute erhalten werden.
In der US-PS 21 76 962 ist ein Verfahren zur Herstellung von Äthylen durch thermische Spaltung
von verdampfbaren Kohlenwasserstoffölen beschrieben. Die thermische Spaltung bei dem bekannten
Verfahren erfolgt unter solchen Bedingungen hinsicht- !ich des Ausgangsmaterials, der Vorerhitzung der zu
spaltenden öle und Einspritzung in eine heißere Reaktionskammer, daß in erster Linie Äthylen mit
geringerem Anteil von anderen Olefinen mit nicht mehr als 4 Kohlenstoffatomen je Molekül erzeugt wird, wobei
vergleichsweise geringe Mengen an Acetylen erzeugt werden.
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens zur Herstellung von Acetylen und Äthylen
enthaltenden Ga· gemischen durch thermische Spaltung von schweren Kohlenwasserstoffölen wie Rohöl oder
Schweröl, bei dem Acetylen und Äthylen in guter Ausbeute erhältlich ist und die Bildung von Koksablagerungen
in der Reaktionskammer weitgehend vermieden wird.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Herstellung von Acetylen und
Äthylen enthaltenden Gasgemischen durch thermische Spaltung von schweren Kohlenwasserstoffölen in
Gegenwart von heißem Trägergas durch Versprühen der auf 200 bis 500° C vorerhitzten Kohlenwasserstofföle
in eine bei einer Temperatur oberhalb 800° C und auf
einem Druck zwischen Normaldruck und 10 kg/cm2 gehaltene Reaktionskammer, das dadurch gekennzeichnet
ist, daß ein nicht vollständig verdampfbares, vorerhitztes, schweres Kohlenwasserstofföl durch eine
oder mehrere Düsen unter einem Druck von 20 bis 100 kg/cm2 in die Reaktionskammer unter Entspannungsverdampfung
von 5 bis 50 Gewichtsprozent des Beschickungsöles eingesprüht und zu Tröpfchen einer
mittleren Größe von 18 bis 50 μηι fein zerstäubt wird.
Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung wird die Schnellverdampfeigenschaft der in dem Kohlenwasserstofföl
enthaltenen flüchtigen Materialien bei der
Zerstäubung der schweren Kohlenwasserstofföle ausgenützt,
<L h-, nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
kann ein schweres Kohlenwasserstofföl leichi fein
zerstäubt werden und die Größe der zerstäubten feinen Flüssigkeitströpfchen erreicht überraschenderweise nur s
1/10 der Größe der Flüssigkeitströpfchen, die bei dem bekannten Sprühverfahren ei halten werden. Bei der
praktischen Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Beschickung des schweren Kohlenwasserstofföls
auf eine solche Temperatur vorerhitzt, die eine abrupte Schnellverdampfung oder Entspannungsverdampfung des Kohienwasserstofföles unter diesem
Druck direkt nach dem Versprühen des Kohlenwasserstofföles durch die Düse verursacht.
Im Rahmen der Erfindung wurde festgestellt, daß die
Wirkung der Entspannungsverdampfung niedriger wird, wenn der Anteil des entspannungsverdampften Beschikkungsöles
weniger als 5% des gesamten Beschickungsöles beträgt, während andererseits, wenn der Anteil des
entspannungsverdampften Beschickungsöles höher als 50% des gesamten Kohienwasserstofföles liegt, der
Entspannungseffekt nicht weiterhin erhöht wird.
Wenn ein zu schweres öl als Beschickungsöl beim erfindungsgemäßen Verfahren angewandt wird, kann
die Erscheinung auftreten, daß die Vorerhitzungstemperatur zur Erfüllung der vorstehenden Bedingungen zu
hoch ist und infolgedessen die Gefahr besteht, daß das Beschickungsöl eine thermische Spaltung erfährt, bevor
das öl der Düse zugeführt ist. In derartigen Fällen ist es
zweckmäßig, die Vorerhitzungstemperatur des Beschikkungsöles
durch Einmischen eines Kohlenwasserstofföles, welches leicht verdampft werden kann, zu
verringern, so daß 5 bis 50% des gesamten Beschikktingsöles
entspannungsverdampft werden, ohne daß
das schwere Beschickungsöl auf zu hohe Temperaturen vorerhitzt wird.
Die Vorerhitzungstemperatur für das Beschickungsöl hängt von der Art und Beschaffenheit des zu
verwendenden Beschickungsöles und des Anteils des der Entspannungsverdampfung unterworfenen Beschikkungsöles
ab, sie beträgt vorzugsweise 200 bis 400° C.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand eines Beispiels näher erläutert
Eine Reihe von Versuchen zum thermischen Spalten eines Rohöles bei einer Temperatur von 13000C und
einem Reaktionsdruck von 5 kg/cm2 Überdruck bei x-inem Reakiionszeitraum von 0,005 Sekunden in einem
thermischen Crackofen mit einem Reaktor von 3 I Inhalt wurde durchgeführt Hierzu wurde ein Rohöl mit einem
spezifischen Gewicht von 0.8398 in eine auf 20000C geregelte Wasserstoff-Sauerstoff-Flamme durch Wasserdampf
in den Reaktor durch Düsen mit jeweils einem Durchmesser von 0,3 mm bei einem Druck von
100 kg/cm2 und einer Geschwindigkeit von 100 I/Std gesprüht. Bei den Versuchen die angewandten Vorerhitzungstemperaturer.
70, 200, 300, 350 und 4000C. Die Ergebnisse der thermischen Spaltung sind in folgender
Tabelle zusammengefaßt.
Bedingungen
Vorheiztemperatur (0C)
Entspannungsverdampfter Anteil nach dem Sprühen
(Gewichtsprozent)
Mittlere Größe der versprühten Tröpfchen (μηι)
Vergasungsverhältnis (Gewichtsprozent)
Ausbeute an Acetylen und Äthylen (Gewichtsprozent)
Bei den Versuchen (1) und (2) war die Ablagerung von
Koks auf den Innenwänden der Reaktionskammer sehr
stark und die Entstehung wurde auf die Verursachung durch eine Verkokung der nichtverdampften, an der
Innenwand der Reaktionskammer anhaftenden Flüssig-
| Versuchsnummer | (2) | (3) | (4) | (5) |
| (1) | 200 | 300 | 350 | 400 |
| 70 | 5 | 33 | 50 | bü |
| 0 | 50 | 23 | 18 | 18 |
| 70 | 40 | 6J | 68 | 68 |
| 30 | 30 | 46 | 48 | 48 |
| 23 |
keitströpfchen bei der Atmosphäre von hoher Temperatur
zurückgeführt. Andererseits war bei den Versuchen (3), (4) und (5) gemäß der Erfindung die Innenwand der
Reaktionskammer sehr sauber und es trat keine Ansammlung von Koks an der Wand auf.
Claims (2)
1. Verfahren zur Herstellung von Acetylen und Äthylen enthaltenden Gasgemischen durch thermische
Spaltung von schweren Kohlenwasserstoffölen in Gegenwart von heißem Trägergas durch Versprühen
der auf 200 bis 5000C vorerhitzten Kohlenwasserstofföle
in eine bei einer Temperatur oberhalb 8000C und auf einem Druck zwischen Normaldruck
und 10kg/cm2 gehaltene Reaktionskammer, dadurch
gekennzeichnet, daß ein nicht vollständig verdampfbares, vorerhitztes schweres Kohlenwasserstofföl
durch eine oder mehrere Düsen unter einem Druck von 20 bis 100 kg/cm2 in die
Reaktionskammer unter Entspannungsverdampfung von 5 bis 50 Gewichtsprozent des Beschickungsöles
eingesprüht und zu Tröpfchen einer mittleren Größe von 18 bis 50 μηι fein zerstäubt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein leicht flüchtiges Kohlenwasserstofföl
zu dem schweren Kohlenwasserstofföl zugesetzt wird, falls das schwere Kohlenwasserstofföl
selbst eine zu hohe Vorerhitzungstemperatur zur Entspannungsverdampfung von mehr als 5% des
schweren Kohlenwasserstofföles beim Versprühen erforderlich macht.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1254469 | 1969-02-21 | ||
| JP44012544A JPS4811681B1 (de) | 1969-02-21 | 1969-02-21 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2007996A1 DE2007996A1 (de) | 1970-09-03 |
| DE2007996B2 DE2007996B2 (de) | 1976-03-18 |
| DE2007996C3 true DE2007996C3 (de) | 1976-11-04 |
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