DE2058553B2

DE2058553B2 - Vorrichtung zur Erzeugung von niedermolekularen Olefinen

Info

Publication number: DE2058553B2
Application number: DE2058553A
Authority: DE
Inventors: Kagesumi Akamatsu; Nobito Hara; Yamaguchi Iwakuni; Okayama Tamano; Fujio Yoshida
Original assignee: Mitsui Petrochemical Industries Ltd; Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Current assignee: Mitsui Petrochemical Industries Ltd; Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Priority date: 1969-11-29
Filing date: 1970-11-27
Publication date: 1974-02-21
Also published as: DE2058553A1; US3729297A; FR2068724A1; DE2058553C3; FR2068724B1; GB1292177A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung von niedermolekularen Olefinen durch kontinuierliche thermische Spaltung von stärker gesättigten Kohlenwasserstoffen in einem Bad aus geschmolzenem Metall mit einer Zersetzungskammer, in deren unteren Bereich ein Rohr zum Einleiten von Kohlenwasserstoffen einmündet und die an der Oberseite mit einem Auslaß für das entstehende Produkt versehen ist und mit einer Heizkammer, in die im unteren Bereich ein Rohr zum Einleiten des Heizgases einmündet und die an der Oberseite einen Auslaß zum Ablassen des Verbrennungsgases aufweist.

Eine derartige Vorrichtung ist aus der USA.-Patentschrift 3 081 256 bekannt. Die bekannte Vorrichtung ist relativ kompliziert aufgebaut und erfordert eine verhältnismäßig große Menge an geschmolzenen Salzen oder Metallen.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine kompakte, einfach aufgebaute Vorrichtung der eingangs genannten Art mit gutem Wirkungsgrad zu schaffen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung der eingangs genannten Art gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Zersetzungskammer und die Heizkammer je mit einem im oberen Bereich endenden Überlaufwehr und einer an das Überlaufwehr angrenzenden Überlaufabteilung versehen sind, die an der Unterseite kreuzweise mit der Unterseite der Heiz- bzw. Zerselzungskammer in Verbindung stellen.

Erfindungsgemäß wird ein vorteilhafter Gas-Liftcffekt durch Einblasen eines Kohlenwasserstoffgases als Ausgangsmaterial in die Zersetzungskammer und eines Verbrennungsgases in die Heizkammer eines Heizmittels erzeugt.

Die Menge des Heizmittels und die Temperatur können entsprechend der Art des zu zersetzenden Rohkohlenwasserstoffs ausgewählt werden. Das Kohlenwasserstoffmaterial wird vorzugsweise gasförmig in das geschmolzene Metall der Zersetzungskammer eingeblasen und dort erwärmt. Das Rohgas kommt heftig mit dem heißen, geschmolzenen Metall oder Salz in Berührung und wird schnell aufgeheizt und zersetzt. Die Ausströmgeschwindigkeit des eingeblasenen Gases oder des zersetzten Gases aus der Zersetzungskammer muß so bemessen sein, daß das Erwärmungsmittel nicht mit dem Gas mitgenommen wird, das zersetzte Gas jedoch nicht so lange in der Zersetzungskammer verbleibt, daß eine chemische Reaktion stattfindet.

In der Zersetzungskammer nimmt das Heizmittel einen Schaum aus zersetztem Gas ein, so daß das spezifische Gewicht des Heizmittels abnimmt und dieses nach oben aufsteigt. Das Heizmittel wird von dem zersetzten Gas auf der Flüssigkeitsoberfläche getrennt und fließt über das Überlaufwehr. Das überströmende Heizmittel fällt sodann nach unten in die Überlaufabteilung und tritt durch den Verbindungsdurchlaß am Boden in den unteren Teil der Heiz- kammer ein. Die in der Zersetzungskammer entzogene Wärme wird in der Heizkammer durch heiße Verbrennung-.gase wieder zugeführt.

In diesem Falle ist es vorteilhaft, daß das Verbrennungsgas einen geringen Luftanteil enthält, da-

mit das Erwärmungsmittel nicht oxydiert wird. Der Gas-Lifteffekt, der in der Heizkammer durch Einblasen des Verbrennungsgases hervorgerufen wird, läßt das Heizmittel aus der Heizkammer in deren Überlaufabteilung auf dieselbe Art übertreten, wie es bei der Zersetzungskammer der Fall ist. Das Heizmittel fließt sodann durch den Durchlaß am Boden zurück in die Zersetzungskammer.

Im folgenden werden beispielsweise bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung an Hand der Zeichnung näher erläutert.

F i g. 1 ist ein senkrechter Schnitt einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Zersetzung von Kohlenwasserstoffen;

Fig. 2 zeigt eine Draufsicht entsprechend Fig. 1, wobei der obere Bereich entfernt ist;

F i g. 3 ist eine Draufsicht auf eine andere Ausführungsform der Erfindung, bei der Zersetzungskammern auf beiden Seiten der Heizkammer vorgesehen sind;

so F i g. 4 ist ein Schnitt, und zwar auf der rechten Seite entlang der Linie A-A, auf der linken Seite entlang der Linie B-B der F i g. 3;

F i g. 5 zeigt eine Draufsicht auf eine weitere, kreisförmig ausgebildete Ausführungsform der Erfindung; F i g. 6 ist eine teilweise geschnittene Ansicht der rechten Seite dieser Vorrichtung, und zwar auf der linken Seite entlang der Linie D-D, auf der rechten Seite entlang der Linie E-E der F i g. 5.

Entsprechend F i g. 1 und 2 bezitzt die erfindungsgemäße Vorrichtung ein Gehäuse Γ für ein Bad, das aus einer Außenwand 1 aus profilverstärkten Stahlplatten, einer Auskleidungsschicht 2 aus wärmeisolierenden Ziegeln und einer inneren, wärmeisolierenden Ziegelschicht 3 besteht. Eine nach unten ver-

f'5 laufende Trennwand 4 ist in der Mitte des Gehäuses C vorgesehen und unterteilt das Gehäuse in eine Zersetzungskammer 14 und eine Heizkammer 15. Verbindungsdurchlässe 12 und 13 sind zwischen dem

unteren Ende der Trennwand 4 und dem unteren Be- form nach F i g. 1 und 2. Dementsprechend sind gleireich 11 des Gehäuses C vorgesehen. Ein nach oben ehe Teile mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet. Bei verlaufendes Überlaufwehr 5 ist in der Zersetzungs- dieser Ausführungsform wird das geschmolzene Mekammer 14 angeordnet und teilt die Zersetzungskam- tall auf dieselbe Art umgewälzt,
mer 14 in eine Reaktionsabteilung 16 und eine Über- 5 Die Ausführungsform gemäß F i g. 5 und 6 zeigt laufabteilung 17. Ein gleiches Überlaufwehr 6 ist in ein Beispiel einer Zersetzungskammer 14, die ringder Heizkammer 15 angebracht und unterteilt die förniig um die Heizkammer 15 herum angeordnet ist Heizkammer in eine Heizabteilung 18 und eine Über- und im wesentlichen mit der Ausfübrungsform nach laufabteilung 19. Fig. 1 und 2 übereinstimmt. Auch hier sind gleiche

Die Überlaufabteilungen 17 und 19 sind versetzt io Teile mit gleichen Bezugsziffern versehen,
angeordnet, wie es in F i g. 2 gezeigt ist. Die Über- Bei dieser Ausführungsform ist eine Überlaufablaufabteilung 17 steht mit der Heuabteilung 18 über teilung 19 um eine kreisförmige Heizabteilung 18 den Verbindungsdurchlaß 12 unterhalb der Überlauf- herum angeordnet, in die das Verbrennungsgas einabteilung 19 in Verbindung. Die Überlauf abteilung 19 geblasen wird. Eine Überlaufabteilung 17 und ein ist mit der Reaktionsabteilung 16 über einen Verbin- 15 Bereich, in den das zu zersetzende Gas eingeblasen dungsdurchlaß 13 unterhalb der Überlaufabteilung 17 wird, werden durch die Zersetzungskammer 14 um verbunden. Die Reaktionsabteilung 16, in das das zu die Überlaufabteilung 19 herum gebildet. Bei der darzersetzende Gas eingeblasen wird, ist mit einer ge- gestellten Ausführungsform sind vier Gasblasrohre 7 eigneten Anzahl von Gasblasrohren 7 ausgerüstet, und für Verbrennungsgas um einen Winkel von 90° verdie Heizabteilung 18, in die das Verbrennungsgas ein- 20 setzt angeordnet, und die Verbindungsdurchlässeil geblasen wird, ist ebenso mit einer geeigneten Anzahl und 13 sind jeweils an vier Stellen vorgesehen, so von Gasblasrohren 9 versehen. Weiterhin ist ein Aus- daß das geschmolzene Metall auf die gewünschte laßrohr 8 für die zersetzten Gase oberhalb der Zer- und oben beschriebene Art zirkulieren kann. Die setzungskammer 14 und ein Auslaßrohr 10 für die Anzahl dieser Anordnungen und Elemente kann je-Verbrennungsgase oberhalb der Heizkammer 15 an- 25 doch nach Wunsch variiert werden,
geordnet. Die folgenden Beispiele dienen zur weiteren Ver-

Im Betrieb wird ein Verbrennungsgas in die Gas- deutlichung der Merkmale und Vorteile der Erfinblasrohre 9 und ein zu zersetzendes Kohlenwasser- dung,
stoffgas in die Gasblasrohre 7 eingeblasen. Das Gas
strömt relativ gleichförmig aus kleinen öffnungen 30
des Gasblasrohres 7 aus. Das Gas wird durch das geschmolzene Metall, vorzugsweise ^aschmolzene Blei,

erwärmt und zersetzt. Zur gleichen Zeit strömt das Beispiel 1

geschmolzene Metall in der Reaktionsabteilung 16 auf Grund der Schaumbildung durch das Gasblas- 35 rohr 7 aufwärts, und der Flüssigkeitsspiegel L₁ tritt

über die Oberkante des Überlaufwehrs 5. Folglich Äthylen, Propylen und Butylen werden aus n-Butan fließt das geschmolzene Metall in die Überlaufabtei- unter Verwendung der Vorrichtung gemäß F i g. 1 lung 17. Andererseits wird das zersetzte Gas durch und 2 hergestellt. Die Vorrichtung war 1720 mm das Auslaßrohr 8 abgezogen. Zu diesem Zeitpunkt 40 breit, 400 mm tief und 1200 mm hoch. 3500 kg geist das zersetzte Gas von den Tropfen des geschmol- schmolzenes Blei wurden als Heizmittel verwendet, zenen Metalls im oberen Teil der Zersetzungskammer Propan diente als Verbrennungsgas und wurde durch 14 getrennt worden, so daß das geschmolzene Metall eine Öffnung von 3 mm Durchmesser durch das Gasntcht durch das Auslaßrohr 8 mitgenommen wird. blasrohr 9 eingeleitet. Der Durchsatz betrug 4,5 kg/h.

Das geschmolzene Metall in der Übeiiaufabteilung 45 Das geschmolzene Blei im Bad wurde auf 880 bis 17 fließt durch den Verbindungsdurchlaß 12 in die 930° C erhitzt. Das η-Butan wurde in das geschmol-Heizabteilung 18. _zene Blei mit einem Durchsatz von 30 kg/h durch das

In die Heizabteilung 18 wird durch das Gasblas- Gasblasrohr 7 eingeleitet. Das durch das Gas-Ausrohr 9 Verbrennungsgas eingeblasen, so daß das ge- laßrohr 8 austretende Gas wurde analysiert und wies schmolzene Metall erhitzt wird. Das geschmolzene 50 folgende Zusammensetzung auf:
Metall in der Heizabteilung 18 fließt über das Überlaufwehr in die Überlaufabteilung 19, da der Flüssigkeitsspiegel L₂ auf dieselbe Art wie in der Zersetzungskammer angehoben wird. Andererseits wird das Tabelle 1
Verbrennungsgas durch das Auslaßrohr 10 abge- 55
zogen. Das geschmolzene Metall aus der Übeiiaufabteilung 19 fließt über den anderen Verbindungsdurchlaß 13, der angrenzend an den Verbindungsdurchlaß
12 vorgesehen ist, in die Reaktionsabteilung 16. Dadurch wird die obenerwähnte Bewegung wiederholt. 60
Das geschmolzene Metall wird nacheinander durch
die Räume 16, 17, 12, 18, 19, 13 und 16 umgewälzt,
und während der Umwälzung erfolgt die Zersetzung
des Gases.

Die in F i g. 3 und 4 gezeigte Vorrichtung ist mit 65 Zersetzungskammern 14 versehen, die auf beiden Seiten der Heizkammer 15 angeordnet sind. Tm übrigen bestellt Übereinstimmung mit der Ausführungs-

Bestandteil des Gases	Volumprozent
H₁,	15,1 26,4 0,5
CH₁	30,9 3,2
C₁H,	10,8 1,3 11,8
CH,	100,0
CH₁₁
C₁H.
C₁H,
C₁H_1n
Gesamt

Beispiel 2

Bestandteil des Gases	Erste Probe	'olumproze Zweite Probe	nt Dritte Probe
H,	10,2	12,9	14,4
CH,	25,8	29,3	20,2
CH,	29,1 4,6	30,0 2,3	33,3 3,6
2 4	10,7	8,5	10,1
CH_n	1.7 3.6	1,2 3,2	0,6 2,5
3* β	1.0	0,8	0,9
C₁HL	13.3	11,8	14,4
	100,0	100,0	100,0
Höhere Kohlenwasser stoffe
Gesamt

Tabelle 3

Temperatur des geschmolzenen Bleis

Tn einer Vorrichtung gemäß Fig. 1 und 2 wurde Gasolin zersetzt. Das Gasolin wies einen Siedebereich von 45 bis 100° C auf. Als Heizmittel wurde geschmolzenes Blei wie bei Beispiel 1 verwendet. Als Heizgas diente ebenfalls Propan, durch das eine Tem- »ο Η, peratur von 800 bis 910° C erzielt wurde. Das Gasolin wurde mit einem Durchsatz von 60 kg/h eingeleitet. Das entstehende Produkt hatte folgende Zusammensetzung:

Tabelle 2

Bestandteil des
Gases *)

910⁰C

Vierte Probe

Gesamt 100,0 100,0 100,0 100,0

*) Der Prozentanteil jedes Bestandteils wurde berechne! auf das gesamte Volumen des nicht kondensierenden Produkts.

Die Menge des kondensierenden Produkts betruc 46 Gewichtsprozent, bezogen auf das ursprünglich eingegebene Gasolin bei geschmolzenem Blei vor 765° C 9 Gewichtsprozent bei einer Bleitemperatur von 910° C.

Die Zusammensetzung des kondensierenden Pro dukts ergibt sich aus Tabelle 4.

Tabelle 4

Zusammensetzung des kondensierenden Produkts *)

35

Beispiel 3

Benzol

Toluol

Xylol und Äthylbenzol

Gasolin wurde auf dieselbe Art wie bei Beispiel 2 Styrol zersetzt, jedoch wurde Gasolin mit einem Siedebe- 40 q reich von 45 bis 200° C verwendet, und die Tempera- Naphthalen tür des geschmolzenen Bleis wurde in einem Falle auf 765° C, im anderen Falle auf 910° C geändert. In beiden Fällen wurde das Gasolin mit einem Durchsatz von 80 kg/h eingeleitet. Die Bestandteile des entstehenden Gasprodukts ergeben sich aus der folgenden Tabelle 3.

Schwerere Bestandteile als
Naphthalen

Gesamt

Gewichtsprozent

16 9

22

10,5

17.5

100,0

*) Gewichtsprozent jedes Bestandteils, bezogen auf

Kondensierungs-Reaktionsprodukt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Vorrichtung zur Erzeugung von niedermolekularen Olefinen durch kontinuierliche thermische Spaltung von stärker gesättigten Kohlenwasserstoffen in einem Bad aus geschmolzenem Salz oder geschmolzenem Metall mit einer Zersetzungskammer, in deren unteren Bereich ein Rohr zum Einleiten von Kohlenwasserstoffen einmündet und die an der Oberseite mit einem Auslaß für das entstehende Produkt versehen ist, und mit einer Heizkammer, in die im unteren Bereich ein Rohr zum Einleiten eines Heizgases einmündet und die an der Oberseite einen Auslaß zum Ablassen des Verbrennungsgases aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Zersetzungskammer (14) und die Heizkammer (15) je mit einem im oberen Bereich endenden Überlaufwehr (5, 6) und einer an das Überlaufwehr angrenzenden Überlaufabteilung (17, 19) versehen sind, die an der Unterseite kreuzweise mit den Unterseiten der Heiz- bzw. Zersetzungskammer (15, 14) in Verbindung stehen.