FR2600666A1 - Process and furnace for steam-cracking of liquid hydrocarbons, intended for the manufacture of olefins and diolefins - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention se rapporte 2 un procédé de craquage à la vapeur d'eau d'hydrocarbures liquides, réalisé dans le but d'accroître à la fois le rendement du craquage en oléfines at en dioléfinès ainsi que la production relative de propylène, d'isobutène et de butadiène, par rapport à celle d'éthylène. La présente invention a également pour objet un dispositif constitué par un four de craquage destiné à la mise en oeuvre du procédé. The present invention relates to a method of steam cracking of liquid hydrocarbons, carried out with the aim of increasing both the yield of cracking into olefins and diolefins as well as the relative production of propylene, isobutene and butadiene, compared to that of ethylene. The present invention also relates to a device consisting of a cracking oven intended for the implementation of the method.
Il est connu de réaliser le craquage à la vapeur d'eau des hydrocarbures liquides comportant de 5 à 15 atomes de carbone, tels que le naphta, les essences légères et le gas-oil, dans des fours dont la température de sortie est généralement comprises entre 7500C et 8500C. Dans ce procédé, connu sous le nom de craquage ou de pyrolyse à la vapeur d'eau, ou encore sous le nom de vapocraquage, on fait passer à travers la partie radiante d'un four un mélange d'hydrocarbures liquides et de vapeur d'eau circulant dans un tube de craquage disposé sous la forme d'un serpentin à l'intérieur de ce four, la pression de ce mélange à la sortie du four étant généralement comprise entre 120 kPa et 240 kPa.Les hydrocarbures liquides sont ainsi transformés préférentiellement en oléfines comportant généralement de 2 à 6 atomes de carbone, telles que l'éthylène, le propylène et l'isobutène, et en dioléfines telles que le butadiène. It is known to carry out the steam cracking of liquid hydrocarbons containing from 5 to 15 carbon atoms, such as naphtha, light gasolines and diesel oil, in ovens whose outlet temperature is generally understood between 7500C and 8500C. In this process, known under the name of cracking or pyrolysis with steam, or also under the name of steam cracking, a mixture of liquid hydrocarbons and vapor d is passed through the radiant part of an oven. water circulating in a cracking tube arranged in the form of a coil inside this furnace, the pressure of this mixture at the outlet of the furnace generally being between 120 kPa and 240 kPa. The liquid hydrocarbons are thus transformed preferably in olefins generally containing from 2 to 6 carbon atoms, such as ethylene, propylene and isobutene, and in diolefins such as butadiene.
Il est connu, en particulier, que l'éthylène se forme à plus haute température que les oléfines supérieures comportant au moins 3 atomes de carbone. On sait, par ailleurs1 que ces oléfines supérieures subissent à des températures élevées en présence d'hydrogène, des réactions secondaires d'hydrocraquage et de condensation, favorisant la formation d'hydrocarbures légers et d'essence. Généralement, dans un tel procédé de vapocraquage, le rendement en oléfines et en dioléfines est détermine par le rapport pondéral de la quantité d'olefines produites comportant de 2à 4 atomes de carbone et de la quantité de butadiène produite à la quantité d'hydrocarbures liquides mise en oeuvre.It is known, in particular, that ethylene is formed at a higher temperature than higher olefins containing at least 3 carbon atoms. It is also known1 that these higher olefins undergo high hydrocracking and condensation reactions at high temperatures in the presence of hydrogen, favoring the formation of light hydrocarbons and gasoline. Generally, in such a steam cracking process, the yield of olefins and diolefins is determined by the weight ratio of the quantity of olefins produced having 2 to 4 carbon atoms and the quantity of butadiene produced to the quantity of liquid hydrocarbons Implementation.
Les procédés de vapocraquage, connus jusqu'à présent, sont réalisés dans le but, évidemment, d'obtenir un rendement le plus élevé possible en oléfines et en dioléfines, mais dans des conditions qui favorisent la production d'éthylène par rapport à celles des autres oléfines et des dioléfines. Pour obtenir ce résultat, les fours de vapocraquage modernes sont conçus pour fonctionner selon des conditions dites de haute sévérité. Ces conditions sont telles que le mélange d'hydrocarbures liquides et de vapeur d'eau, circulant dans le tube de craquage disposé sous la forme d'un serpentin à l'inté- rieur de la partie radiante d'un four, est. soumis à une température élevée et à une pression faible, pendant un temps relativement court. The steam cracking processes, known up to now, are carried out with the aim, obviously, of obtaining the highest possible yield of olefins and diolefins, but under conditions which favor the production of ethylene over those of other olefins and diolefins. To achieve this result, modern steam cracking ovens are designed to operate under conditions known as high severity. These conditions are such that the mixture of liquid hydrocarbons and water vapor, circulating in the cracking tube arranged in the form of a coil inside the radiant part of an oven, is. subjected to high temperature and low pressure, for a relatively short time.
Il est également connu que le développement d'installations industrielles de vapocraquage d'hydrocarbures gazeux, tels que le gaz naturel constitué principalement d'éthane, a conduit à des excédents d'éthylène sur le marché. Il est, ainsi, apparu depuis quelques années un besoin urgent de modifier les procédés de vapocraquage des hydrocarbures liquides dans le but d'accroître sensiblement la production des oléfines supérieures et des dioléfines par rapport à la production d'éthylène. Cependant, compte tenu de la taille importante des installations industrielles de vapocraquage et du coût élevé des investissements, il n'est pas concevable que la modification envisagée du procédé entraîne des transformations trop importantes et onéreuses des unités déjà existantes de vapocraquage.Par ailleurs, il n'est pas non plus concevable économiquement que le procédé de vapocraquage des hydrocarbures liquides soit modifié en acceptant une baisse, aussi minime soit elle, du rendement en oléfines et en dioléfines. Ainsi, depuis plusieurs années, de nombreuses études ont été menées dans ce domaine et des efforts incessants de recherche ont été réalisés aussi bien au stade laboratoire qu'au stade industriel. It is also known that the development of industrial installations for steam cracking gaseous hydrocarbons, such as natural gas consisting mainly of ethane, has led to excess ethylene on the market. It has thus appeared in recent years an urgent need to modify the steam cracking processes of liquid hydrocarbons in order to significantly increase the production of higher olefins and diolefins compared to the production of ethylene. However, given the large size of industrial steam cracking installations and the high cost of investment, it is not conceivable that the envisaged modification of the process would lead to excessively large and costly transformations of already existing steam cracking units. Nor is it economically conceivable that the steam cracking process for liquid hydrocarbons be modified by accepting a drop, however small, in the yield of olefins and diolefins. Thus, for several years, numerous studies have been carried out in this field and incessant research efforts have been carried out both at the laboratory stage and at the industrial stage.
Il a été maintenant trouvé un procédé et un four de craquage à la vapeur d'eau d'hydrocarbures liquides permettant non seulement d'accroître très sensiblement la production en propylène, en isobutène et en butadiène par rapport à la production d'éthylène, mais également d'accroître significativement le rendement du craquage en oléfines et en dioléfines. Le procédé et le four de craquage de l'invention peuvent être, en outre, facilement adaptés aux installations déjà existantes de vapocraquage d'hydrocarbures liquides. A process and a steam cracking furnace for liquid hydrocarbons have now been found which not only makes it possible to very significantly increase the production of propylene, isobutene and butadiene compared to the production of ethylene, but also significantly increase the yield of cracking into olefins and diolefins. The method and the cracking furnace of the invention can also be easily adapted to already existing steam cracking installations for liquid hydrocarbons.
La présente invention concerne tout d'abord un procédé de fabrication d'oléfines et de dioléfines par craquage à la vapeur d'eau d'hydrocarbures liquides, consistant à faire passer, à travers une zone de radiation d'un four, un mélange d'hydrocarbures liquides et de vapeur d'eau, circulant dans un tube de craquage placé à l'intérieur de cette zone, sous une pression de sortie de four comprise entre 120 kPa et 240 kPa, la température de craquage du mélange étant, à l'entrée de la zone de radiation, comprise entre 400 et 6500C, et à la sortie de cette zone, comprise entre 720 et 8600C, procédé caractérisé en ce que
(a) le temps de séjour moyen du mélange d'hydrocarbures liquides
et de vapeur d'eau circulant dans le tube de craquage entre
l'entrée et la sortie de la zone de radiation est compris
entre 850 et 1800 millisecondes, et
(b) le volume réactionnel de la première moitié de la longueur du
tube de craquage, située vers l'entrée de la zone de radia
tion, est de 1,3 à 4 fois supérieur à celui de la deuxième
moitié de la longueur du tube, située vers la sortie de cette
zone.The present invention firstly relates to a process for the manufacture of olefins and diolefins by steam cracking of liquid hydrocarbons, comprising passing, through a radiation zone of a furnace, a mixture of liquid hydrocarbons and water vapor, circulating in a cracking tube placed inside this zone, under an oven outlet pressure between 120 kPa and 240 kPa, the cracking temperature of the mixture being, at l entry into the radiation zone, between 400 and 6500C, and at the exit from this zone, between 720 and 8600C, process characterized in that
(a) the average residence time of the mixture of liquid hydrocarbons
and water vapor circulating in the cracking tube between
entry and exit from the radiation area is included
between 850 and 1800 milliseconds, and
(b) the reaction volume of the first half of the length of the
cracking tube, located towards the entrance to the radia area
tion, is 1.3 to 4 times that of the second
half the length of the tube, located towards the outlet of this
zoned.
La figure 1 est une illustration schématique d'un four horizontal de vapocraquage, comprenant une enceinte thermique de radiation, également appelée zone de radiation, à travers laquelle passe un tube de craquage disposé sous la forme d'un serpentin. Figure 1 is a schematic illustration of a horizontal steam cracking oven, comprising a thermal radiation enclosure, also called a radiation zone, through which passes a cracking tube arranged in the form of a coil.
La figure 2 est un graphique représentant l'augmentation de la température de craquage du mélange d'hydrocarbures liquides et de vapeur d'eau circulant dans un tube de craquage depuis l'entrée jusqu'à la sortie de la zone de radiation d'un four horizontal de vapocraquage, en fonction du volume réactionnel que traverse le mélange. FIG. 2 is a graph showing the increase in the cracking temperature of the mixture of liquid hydrocarbons and water vapor circulating in a cracking tube from the entry to the exit from the radiation zone of a horizontal steam cracking oven, depending on the reaction volume through which the mixture passes.
La température de craquage du mélange d'hydrocarbures liquides et de vapeur d'eau augmente le long du tube de craquage, entre l'entrée et la sortie de la zone de radiation du four, c'est à-dire dans le sens d'écoulement du mélange. En particulier, la température de craquage du mélange d'hydrocarbures liquides et de vapeur d'eau est à l'entrée de la zone de radiation du four comprise entre 4000C et 6500C, de préférence comprise entre 4300C et 5800C elle est à la sortie de cette zone comprise entre 7200C et 8600C, de préférence comprise entre 7600C et 8100C. De préférence, le mélange d'hydrocarbures liquides et de vapeur d'eau est soumis à un préchauffage avant son entrée dans la zone de radiation du four, ce préchauffage pouvant être réalisé par tout moyen connu, notamment dans une zone de chauffage par convection du four. The cracking temperature of the mixture of liquid hydrocarbons and water vapor increases along the cracking tube, between the inlet and the outlet of the radiation zone of the furnace, i.e. in the direction of flow of the mixture. In particular, the cracking temperature of the mixture of liquid hydrocarbons and water vapor is at the entrance to the radiation range of the furnace between 4000C and 6500C, preferably between 4300C and 5800C it is at the exit of this zone between 7200C and 8600C, preferably between 7600C and 8100C. Preferably, the mixture of liquid hydrocarbons and steam is subjected to preheating before it enters the radiation zone of the furnace, this preheating can be carried out by any known means, in particular in a zone of convection heating of the oven.
Le procédé, selon la présente invention, est caractérisé par un temps de séjour moyen du mélange d'hydrocarbures liquides et de vapeur d'eau, circulant dans le tube de craquage entre l'entrée et la sortie de la zone de radiation du four. Ce temps de séjour moyen est relativement plus long que celui existant habituellement dans les procédés de vapocraquage des hydrocarbures liquides, fonctionnant dans des conditions de haute sévérité. Il est, en particulier, compris entre 850. et 1800 millisecondes, de préférence compris entre 870 et 1500 millisecondes, et plus particulièrement compris entre 900 et 1400 millisecondes. The method according to the present invention is characterized by an average residence time of the mixture of liquid hydrocarbons and water vapor, circulating in the cracking tube between the inlet and the outlet of the radiation zone of the furnace. This average residence time is relatively longer than that usually found in steam cracking processes for liquid hydrocarbons, operating under conditions of high severity. It is, in particular, between 850 and 1800 milliseconds, preferably between 870 and 1500 milliseconds, and more particularly between 900 and 1400 milliseconds.
Par ailleurs, le procédé selon la présente invention est, également, caractérisé par un volume réactionnel qui dans la première moitié de la longueur du tube de craquage, située vers l'entrée de la zone de radiation, est de 1,3 à 4 fois supérieur, de préférence de 1,5 à 2,5 fois supérieur à celui de la deuxième moitié de la longueur du tube, située vers la sortie de cette zone. Plus particulièrement, le volume réactionnel par unité de longueur du tube de craquage diminue d'une façon continue ou discontinue depuis l'entrée jusqu'à la sortie de la zone de radiation du four. En pratique, on préfère réaliser cette diminution d'une façon discontinue, par paliers le long du tube de craquage. Furthermore, the process according to the present invention is also characterized by a reaction volume which in the first half of the length of the cracking tube, located towards the entrance to the radiation zone, is 1.3 to 4 times higher, preferably 1.5 to 2.5 times greater than that of the second half of the length of the tube, located towards the exit of this zone. More particularly, the reaction volume per unit length of the cracking tube decreases continuously or discontinuously from the entry to the exit from the radiation zone of the furnace. In practice, it is preferred to carry out this reduction in a discontinuous manner, in stages along the cracking tube.
On constate que dans ces conditions que le temps de séjour moyen du mélange par unité de longueur du tube de craquage, également appelé temps -de séjour partiel, n'est pas constant tout le long du tube de craquage depuis l'entrée jusqu'à la sortie de la zone de radiation du four, mais tend à diminuer significativement dans le sens de l'écoulement du mélange dans le tube de craquage. Plus précisément, le temps de séjour moyen du mélange circulant dans la première moitié de la longueur du tube, située vers l'entrée de la zone de radiation du four, est de 2 à 4 fois supérieur, de préférence de 2,6 à 3 fois supérieur à celui existant dans la deuxième moitié de la longueur du tube, située vers la sortie de cette zone.On observe également que la vitesse superficielle apparente du mélange d'hydrocarbures liquides et de vapeur d'eau circulant dans le tube de craquage augmente dans le sens d'écoulement du mélange. Ainsi, cette vitesse est relativement faible dans la première moitié de la longueur du tube de craquage, située vers l'entrée de la zone de radiation, par exemple comprise entre 30 et 80 m/sec, et plus élevée dans la deuxième moitié de la longueur du tube, située vers la sortie de la zone de radiation, par exemple comprise entre 90 et 150 m/sec. It can be seen that, under these conditions, the average residence time of the mixture per unit length of the cracking tube, also called partial residence time, is not constant along the cracking tube from the inlet to exit from the radiation area of the furnace, but tends to decrease significantly in the direction of flow of the mixture in the cracking tube. More specifically, the average residence time of the mixture circulating in the first half of the length of the tube, located towards the entrance to the radiation area of the furnace, is 2 to 4 times greater, preferably 2.6 to 3 times higher than that existing in the second half of the length of the tube, located towards the exit of this zone. We also observe that the apparent surface speed of the mixture of liquid hydrocarbons and water vapor circulating in the cracking tube increases in the direction of flow of the mixture. Thus, this speed is relatively low in the first half of the length of the cracking tube, located towards the entrance to the radiation zone, for example between 30 and 80 m / sec, and higher in the second half of the length of the tube, located towards the exit of the radiation zone, for example between 90 and 150 m / sec.
Ainsi, le procédé selon la présente invention permet au mélange d'hydrocarbures liquides et de vapeur d'eau de traverser relativement lentement la partie du tube de craquage où la température est relativement faible, et au contraire plus rapidement la partie du tube de craquage où la température est plus élevée. Il permet de ce fait d'accroître non seulement la production de propylène, d'isobutène et de butadiène par rapport à celle d'éthylène mais aussi le rendement du craquage en oléfines et en dioléfines.Thus, the method according to the present invention allows the mixture of liquid hydrocarbons and water vapor to pass relatively slowly through the part of the cracking tube where the temperature is relatively low, and on the contrary more rapidly through the part of the cracking tube where the temperature is higher. It therefore makes it possible not only to increase the production of propylene, isobutene and butadiene relative to that of ethylene but also the yield of cracking into olefins and diolefins.
Le procédé selon la présente invention procure, en outre, d'autres avantages importants. En particulier, il permet de diminuer les phénomènes de cockage se produisant à l'intérieur du tube de craquage,
La composition du mélange d'hydrocarbures liquides et de vapeur d'eau, mise en oeuvre dans le procédé selon l'invention, est telle que le rapport pondéral de la quantité d'hydrocarbures liquides à la quantité de vapeur d'eau est compris entre 1 et 10, de préférence compris entre 3 et 6.The method according to the present invention also provides other important advantages. In particular, it makes it possible to reduce the cockage phenomena occurring inside the cracking tube,
The composition of the mixture of liquid hydrocarbons and water vapor, used in the process according to the invention, is such that the weight ratio of the quantity of liquid hydrocarbons to the quantity of water vapor is between 1 and 10, preferably between 3 and 6.
Les hydrocarbures liquides, mis en oeuvre dans le mélange avec la vapeur d'eau, peuvent être choisis parmi le naphta, constitué d'hydrocarbures comportant environ de 5 à 10 atomes de carbones, les essences légères constituées d'hydrocarbures comportant environ 5 ou 6 atomes de carbone, le gas-oil constitué d'hydrocarbures comportant environ de 8 à 15 atomes de carbone, ainsi que leurs mélanges. Ils peuvent, en outre, être utilisés en mélange avec des hydrocarbures saturés et insaturés comportant de 3 à 6 atomes de carbone. The liquid hydrocarbons, used in the mixture with the water vapor, can be chosen from naphtha, consisting of hydrocarbons containing approximately from 5 to 10 carbon atoms, light essences consisting of hydrocarbons comprising approximately 5 or 6 carbon atoms, the diesel oil consisting of hydrocarbons containing approximately from 8 to 15 carbon atoms, as well as their mixtures. They can also be used in admixture with saturated and unsaturated hydrocarbons containing from 3 to 6 carbon atoms.
Le procédé de la présente invention est particulièrement avantageux pour accroître la production des oléfines supérieures et des dioléfines par rapport à celle de l'éthylène, notamment la production des oléfines comportant 3 ou 4 atomes de carbone, telles que le propylène et l'isobutène et la production des dioléfines telles que le butadiène.On apprécie cet avantage, notamment, en définissant, d'une part, une sélectivité, S3, en hydrocarbures produits comportant 3 atomes de carbone, et d'autre part une sélectivité, S4, en hydrocarbures produits comportant 4 atomes de carbone, selon les équations suivantes S - poids total d'hydrocarbures produits comportant 3 atomes de carbone
poids total d'hydrocarbures produits comportant 2 atomes de carbone et 54 - poids total d'hydrocarbures produits comportant 4 atomes de carbone
poids total d'hydrocarbures produits comportant 2 atomes de carbone
Ainsi le procédé selon la présente invention permet de réaliser le vapocraquage des hydrocarbures liquides avec une sélectivité 53 égale ou supérieure à 0,73 et une sélectivité S4 égale ou supérieure à 0,51.The process of the present invention is particularly advantageous for increasing the production of higher olefins and diolefins compared to that of ethylene, in particular the production of olefins having 3 or 4 carbon atoms, such as propylene and isobutene and the production of diolefins such as butadiene. We appreciate this advantage, in particular, by defining, on the one hand, a selectivity, S3, in hydrocarbons produced having 3 carbon atoms, and on the other hand a selectivity, S4, in hydrocarbons products with 4 carbon atoms, using the following equations S - total weight of hydrocarbons produced with 3 carbon atoms
total weight of hydrocarbons produced having 2 carbon atoms and 54 - total weight of hydrocarbons produced having 4 carbon atoms
total weight of hydrocarbons produced with 2 carbon atoms
Thus the method according to the present invention makes it possible to carry out the steam cracking of liquid hydrocarbons with a selectivity 53 equal to or greater than 0.73 and a selectivity S4 equal to or greater than 0.51.
La présente invention concerne, également, un dispositif permettant la mise en oeuvre du procédé de vapocraquage d'hydrocarbures liquides décrit précédemment, en particulier un dispositif constitué par un four de craquage à la vapeur d'eau d'hydrocarbures liquides, comprenant une enceinte thermique de radiation munie de moyens de chauffe, enceinte à travers laquelle passe au moins un tube de craquage où circule le mélange de vapeur d'eau et d'hydrocarbures liquides à craquer, dispositif caractérisé en ce que
(a) le rapport entre la longueur et le diamètre moyen interne du
tube de craquage traversant l'enceinte thermique de radia
tion est compris entre 200 et 600, et
(b) le diamètre interne du tube de craquage diminue d'une façon
continue ou discontinue depuis l'entrée jusqu'à la sortie de
l'enceinte thermique de radiation, de telle sorte que le
rapport entre les diamètres internes du tube à l'entrée et à
la sortie de cette enceinte est compris entre 1,2 et 3.The present invention also relates to a device allowing the implementation of the steam cracking process for liquid hydrocarbons described above, in particular a device constituted by a cracking furnace with steam of liquid hydrocarbons, comprising a thermal enclosure radiation provided with heating means, enclosure through which at least one cracking tube passes through which the mixture of water vapor and liquid hydrocarbons to be cracked circulates, device characterized in that
(a) the ratio between the length and the mean internal diameter of the
cracking tube passing through the radia thermal enclosure
tion is between 200 and 600, and
(b) the internal diameter of the cracking tube decreases in a way
continuous or discontinuous from entry to exit
the radiation thermal enclosure, so that the
ratio between the internal diameters of the tube at the inlet and at
the output of this enclosure is between 1.2 and 3.
Le four de vapocraquage, selon la présente invention, comprend une enceinte thermique de radiation à travers laquelle passe au moins un tube de craquage disposé sous la forme d'un serpentin horizontal ou vertical. Ce tube de craquage doit présenter un rapport entre la longueur et le diamètre moyen interne compris entre 200 et 600, de préférence compris entre 300 et 500. En particulier, le diamètre moyen interne du tube de craquage est, de préférence, égal ou supérieur à 100 mm, de telle sorte que le temps de séjour moyen du mélange dans le tube de craquage puisse être relativement important et que les pertes de charge du mélange circulant dans le tube de craquage puissent être faibles.Toutefois, le diamètre moyen interne et la longueur du tube doivent rester dans des domaines de valeurs compatibles avec les contraintes mécaniques et thermiques auxquelles sont soumis les matériaux constituant le tube de craquage. En particulier, le diamètre moyen interne du tube de craquage ne peut excéder 250 mm environ. The steam cracking furnace according to the present invention comprises a thermal radiation enclosure through which at least one cracking tube passes, arranged in the form of a horizontal or vertical coil. This cracking tube must have a ratio between the length and the mean internal diameter of between 200 and 600, preferably between 300 and 500. In particular, the mean internal diameter of the cracking tube is preferably equal to or greater than 100 mm, so that the average residence time of the mixture in the cracking tube can be relatively long and that the pressure drops of the mixture flowing in the cracking tube can be low. However, the mean internal diameter and the length of the tube must remain in ranges of values compatible with the mechanical and thermal stresses to which the materials constituting the cracking tube are subjected. In particular, the average internal diameter of the cracking tube cannot exceed approximately 250 mm.
Par ailleurs, le diamètre interne du tube de craquage diminue d'une façon continue ou discontinue depuis l'entrée jusqu'à la sortie de l'enceinte thermique de radiation du four, c'est-à-dire dans le sens de l'écoulement du mélange d'hydrocarbures liquides et de vapeur d'eau. En particulier, la diminution du diamètre interne du tube de craquage est telle que le rapport du diamètre interne du tube à l'entrée et à la sortie de l'enceinte thermique de radiation est compris entre 1,2 et 3, de préférence compris entre 1,4 et 2. En pratique, le diamètre interne du tube de craquage à l'entrée de l'enceinte thermique de radiation est compris de préférence entre 140 et 220 mm, et celui à la sortie de cette enceinte est compris de préférénce entre 70 et 120 mm.Ces valeurs tiennent compte du fait que l'on veut éviter d'accroître exagérément les pertes de charge du tube de craquage, notamment dans la partie où le diamètre interne du tube est le plus faible. La diminution du diamètre interne peut être uniforme tout le long du tube de craquage. Cependant, on préfère mettre en oeuvre un tube de craquage constitué d'une succession de tubes de diamètre interne décroissant depuis l'entrée jusqu'à la sortie de l'enceinte thermique de radiation du four. Furthermore, the internal diameter of the cracking tube decreases continuously or discontinuously from the inlet to the outlet of the thermal radiation enclosure of the furnace, that is to say in the direction of the flow of the mixture of liquid hydrocarbons and water vapor. In particular, the reduction in the internal diameter of the cracking tube is such that the ratio of the internal diameter of the tube to the inlet and to the outlet of the thermal radiation enclosure is between 1.2 and 3, preferably between 1.4 and 2. In practice, the internal diameter of the cracking tube at the inlet of the thermal radiation enclosure is preferably between 140 and 220 mm, and that at the outlet of this enclosure is preferably between 70 and 120 mm. These values take into account the fact that we want to avoid excessively increasing the pressure drops of the cracking tube, especially in the part where the internal diameter of the tube is the smallest. The decrease in internal diameter can be uniform all along the cracking tube. However, it is preferred to use a cracking tube consisting of a succession of tubes of decreasing internal diameter from the inlet to the outlet of the thermal radiation enclosure of the furnace.
En pratique, le tube de craquage est disposé sous la forme d'un serpentin constitué d'une succession de sections droites reliées entre elles par des coudes, ces sections droites ayant des diamètres internes décroissants depuis l'entrée jusqu'à la sortie de l'enceinte thermique de radiation. In practice, the cracking tube is arranged in the form of a coil made up of a succession of straight sections connected together by elbows, these straight sections having decreasing internal diameters from the inlet to the outlet of the pipe. thermal radiation enclosure.
La figure 1 illustre schématiquement un four horizontal de vapocraquage comprenant une enceinte thermique de radiation (1) à travers laquelle passe un tube de craquage disposé sous la forme d'un serpentin constitué de huit sections droites horizontales reliées entre elles par des coudes, les sections (2) et (3) ayant un diamètre interne de 172 mm, les sections (4) et (5) un diamètre interne de 150 mm, les sections (6) et (7) un diamètre de 129 mm et les sections (8) et (9) un diamètre interne de 108 mm, l'entrée et la sortie du tube de craquage dans l'enceinte thermique de radiation étant respectivement en (10) et (11). Figure 1 schematically illustrates a horizontal steam cracking furnace comprising a thermal radiation enclosure (1) through which passes a cracking tube arranged in the form of a coil consisting of eight horizontal straight sections connected together by elbows, the sections (2) and (3) having an internal diameter of 172 mm, the sections (4) and (5) an internal diameter of 150 mm, the sections (6) and (7) a diameter of 129 mm and the sections (8 ) and (9) an internal diameter of 108 mm, the inlet and outlet of the cracking tube in the thermal radiation enclosure being in (10) and (11) respectively.
Une variante peut consister à mettre en oeuvre un tube de craquage qui, dès l'entrée dans l'enceinte thermique de radiation du four, est divisé en un faisceau de tubes parallèles dont le diamètre interne peut être constant et dont le nombre diminue depuis l'entrée jusqu'à la sortie de l'enceinte thermique, de telle sorte que le volume réactionnel constitué par l'ensemble des tubes correspondant à la première moitié de la longueur du tube de craquagé est de 1,3 à 4 fois supérieur, de préférence de 1,5 à 2,5 fois supérieur à celui correspondant à la deuxième moitié de la longueur du tube. A variant may consist in using a cracking tube which, upon entering the thermal radiation chamber of the furnace, is divided into a bundle of parallel tubes whose internal diameter can be constant and whose number decreases since l entry to the exit of the thermal enclosure, so that the reaction volume constituted by the set of tubes corresponding to the first half of the length of the cracked tube is 1.3 to 4 times greater, preferably 1.5 to 2.5 times greater than that corresponding to the second half of the length of the tube.
Le four vapocraquage comprend une enceinte thermique de radiation munie de moyens de chauffe constitués de brûleurs, disposés par exemple en rangées sur la sole et/ou sur les murs de l'enceinte. The steam cracking oven comprises a thermal radiation enclosure provided with heating means consisting of burners, arranged for example in rows on the floor and / or on the walls of the enclosure.
La disposition, le réglage et/ou la taille des brûleurs dans l'enceinte thermique sont tels que la puissance thermique peut être répartie de façon homogène le long du tube, et que le mélange d'hydrocarbures liquides et de vapeur d'eau est soumis à une température qui croît rapidement dans la première moitié du tube, puis plus lentement dans la deuxième moitié du tube. Toutefois, la puissance maximum de chauffe doit être telle que la température de peau n' excè- de pas la limite compatible avec la nature du métal ou de l'alliage constituant le tube de craquage.The arrangement, adjustment and / or size of the burners in the thermal enclosure are such that the thermal power can be distributed uniformly along the tube, and that the mixture of liquid hydrocarbons and steam is subjected at a temperature which increases rapidly in the first half of the tube, then more slowly in the second half of the tube. However, the maximum heating power must be such that the skin temperature does not exceed the limit compatible with the nature of the metal or alloy constituting the cracking tube.
Les exemples non limitatifs suivants illustrent la présente invention. The following nonlimiting examples illustrate the present invention.
Exemple 1
Un four de vapocraquage, tel que représenté schématiquement à la figure 1, comprend une enceinte thermique de radiation (1) en briquetage, constituée par un parallélépipède rectangle dont les dimensions internes sont de 9,75 m pour la longueur, de 1,70 m pour la largeur et de 4,85 m pour la hauteur. Dans l'enceinte (1), on place un tube de craquage en acier réfractaire à base de nickel et de chrome, ayant un diamètre moyen interne de 140 mm, une épaisseur de 8 mm et, compte tenu de la capacité de l'enceinte (1), une longueur totale de 64 mètres, comprise entre l'entrée (10) et la sortie (11).Example 1
A steam cracking furnace, as shown diagrammatically in FIG. 1, comprises a thermal radiation enclosure (1) in brickwork, constituted by a rectangular parallelepiped whose internal dimensions are 9.75 m for the length, 1.70 m for the width and 4.85 m for the height. In the enclosure (1), a cracking tube of refractory steel based on nickel and chromium, having an average internal diameter of 140 mm, a thickness of 8 mm and, taking into account the capacity of the enclosure, is placed. (1), a total length of 64 meters, between the inlet (10) and the outlet (11).
Le rapport entre la longueur et le diamètre moyen interne du tube est de 457. Ce tube de craquage est disposé sous la forme d'un serpentin, comprenant huit sections droites horizontales, d'égale longueur chacune, reliées entre elles par des coudes. Le diamètre interne des sections (2) et (3) situées vers l'entrée de l'enceinte thermique est de 172 mm ; les sections (4) et (5) qui suivent, ont un diamètre interne de 150 mm ; puis les sections (6) et (7) ont un diamètre interne de 129 mm ; le diamètre interne des sections (8) et (9) situées vers la sortie de l'enceinte thermique est de 108 mm. The ratio between the length and the mean internal diameter of the tube is 457. This cracking tube is arranged in the form of a coil, comprising eight horizontal straight sections, of equal length each, connected to each other by elbows. The internal diameter of the sections (2) and (3) located towards the entrance to the thermal enclosure is 172 mm; the following sections (4) and (5) have an internal diameter of 150 mm; then sections (6) and (7) have an internal diameter of 129 mm; the internal diameter of the sections (8) and (9) located towards the outlet of the thermal enclosure is 108 mm.
Par ailleurs, les diamètres internes du tube de craquage à l'entrée (10) et à la sortie (11) de l'enceinte (1) étant respectivement de 172 mm et de 108 mm, le rapport entre les diamètres internes du tube à l'entrée et à la sortie est donc de 1,6. Par ailleurs, le volume réactionnel de la première moitié de la longueur du tube de craquage, correspondant aux sections droites (2), (3), (4) et (5), est 1,84 fois supérieur au volume réactionnel de la deuxième moitié de la longueur du tube de craquage, correspondant aux sections droites (6), (7), (8) et (9). Furthermore, the internal diameters of the cracking tube at the inlet (10) and at the outlet (11) of the enclosure (1) being 172 mm and 108 mm respectively, the ratio between the internal diameters of the tube to entry and exit is therefore 1.6. Furthermore, the reaction volume of the first half of the length of the cracking tube, corresponding to the straight sections (2), (3), (4) and (5), is 1.84 times greater than the reaction volume of the second half the length of the cracking tube, corresponding to the straight sections (6), (7), (8) and (9).
L'enceinte thermique de radiation du four de vapocraquage est munie de brûleurs disposés sur les murs de l'enceinte, suivant cinq rangées horizontales, situées à égale distance les unes des autres. La puissance thermique de l'ensemble de-ces brûleurs est répartie de façon homogène entre ces cinq rangées. The thermal radiation enclosure of the steam cracking furnace is provided with burners arranged on the walls of the enclosure, in five horizontal rows, located at equal distance from each other. The thermal power of all of these burners is distributed homogeneously between these five rows.
Dans ce tube de craquage, on fait circuler un mélange d'hydrocarbures liquides et de vapeur d'eau. Les hydrocarbures liquides sont constitués par un naphta de densité 0,718, ayant un intervalle de distillation ASTM 45/1800C et des teneurs pondérales de 35 % en paraffines linéaires, de 29,4 % en paraffines ramifiées, de 28,3 % en composés cyclaniques et de 7,3 % en composés aromatiques. La composition du mélange de naphta et de vapeur d'eau mise en oeuvre est telle que le rapport pondéral de la quantité de naphta à la quantité de vapeur d'eau est de 4. On introduit ainsi dans le tube de craquage le naphta suivant un débit de 3500 kg/h et la vapeur d'eau suivant un débit de 875 kg/h. In this cracking tube, a mixture of liquid hydrocarbons and water vapor is circulated. The liquid hydrocarbons consist of a naphtha of density 0.718, having a distillation range ASTM 45 / 1800C and contents by weight of 35% in linear paraffins, 29.4% in branched paraffins, 28.3% in cyclanic compounds and 7.3% in aromatic compounds. The composition of the mixture of naphtha and water vapor used is such that the weight ratio of the quantity of naphtha to the quantity of water vapor is 4. The naphtha is thus introduced into the cracking tube according to a flow rate of 3500 kg / h and water vapor at a flow rate of 875 kg / h.
La température de craquage du mélange de naphta et de vapeur d'eau s'élève de 4700C à l'entrée de la zone de radiation du four jusqu'à 7750C à la sortie de cette zone. L'évolution de la température de craquage du mélange le long du tube de craquage est décrite par la courbe (a) de la figure 2, représentant en abscisse le volume réactionnel en litres traversé par le mélange et en ordonnée la température de craquage en OC du mélange. La courbe (a) montre que la température de craquage du mélange augmente dans sa partie initiale relativement lentement en fonction du volume réactionnel traversé. La pression du mélange est à la sortie du four de 170 kPa. The cracking temperature of the mixture of naphtha and water vapor rises from 4700C at the entrance to the oven radiation zone up to 7750C at the exit from this zone. The evolution of the cracking temperature of the mixture along the cracking tube is described by the curve (a) of FIG. 2, representing on the abscissa the reaction volume in liters crossed by the mixture and on the ordinate the cracking temperature in OC of the mixture. Curve (a) shows that the cracking temperature of the mixture increases in its initial part relatively slowly as a function of the reaction volume passed through. The pressure of the mixture is at the outlet of the oven of 170 kPa.
Le temps de séjour moyen du mélange de naphta et de vapeur d'eau circulant dans le tube de craquage entre l'entrée et la sortie de la zone de radiation du four est de 1030 millisecondes. Par ailleurs, le temps de séjour moyen de ce mélange circulant dans la première moitié de la longueur du tube de craquage est 2,3 fois supérieur à celui dans la deuxième moitié de la longueur du tube. The average residence time of the mixture of naphtha and water vapor circulating in the cracking tube between the inlet and the outlet of the radiation zone of the furnace is 1030 milliseconds. Furthermore, the average residence time of this mixture circulating in the first half of the length of the cracking tube is 2.3 times greater than that in the second half of the length of the tube.
Dans ces conditions, on produit par heure 580 kg d'éthylène, 520 kg de propylène, 105 kg d'isobutène, 165 kg de butadiène et 145 kg d'éthane. L'éthane ainsi fabriqué dans ce four est soumis ensuite à une étape secondaire de vapocraquage permettant de le transformer en éthylène selon un rendement pondéral de 85 % et améliorant, de ce fait, la production globale en éthylène de l'installation de vapocraquage. On constate en outre que les productions en oléfines supérieures et en butadiène sont relativement élevées par rapport à la production de l'éthylène. Ainsi, pour une tonne d'éthylène produite et recueillie à la sortie de l'installation de vapocraquage, les productions de propylène, d'isobutène et de butadiène sont respectivement de 740 kg, de 150 kg et de 235 kg. Under these conditions, 580 kg of ethylene, 520 kg of propylene, 105 kg of isobutene, 165 kg of butadiene and 145 kg of ethane are produced per hour. The ethane thus produced in this furnace is then subjected to a secondary stage of steam cracking making it possible to transform it into ethylene according to a weight yield of 85% and thereby improving the overall production of ethylene from the steam cracking installation. It is also found that the production of higher olefins and butadiene are relatively high compared to the production of ethylene. Thus, for a ton of ethylene produced and collected at the outlet of the steam cracking installation, the production of propylene, isobutene and butadiene are 740 kg, 150 kg and 235 kg respectively.
Par ailleurs, la sélectivité S3 en hydrocarbures produits, comportant 3 atomes de carbone, et la sélectivité 54 en hydrocarbures produits, comportant 4 atomes de carbone, sont les suivantes
S3 = 0,74
S4 = 0,53
Ces deux valeurs, relativement élevées, montrent que la réaction de vapocraquage du naphta ainsi réalisée favorise la formation des oléfines comportant de 3 à 4 atomes de carbone, ainsi que la formation du butadiène.Furthermore, the selectivity S3 in produced hydrocarbons, comprising 3 carbon atoms, and the selectivity 54 in produced hydrocarbons, comprising 4 carbon atoms, are as follows
S3 = 0.74
S4 = 0.53
These two relatively high values show that the steam cracking reaction of naphtha thus carried out promotes the formation of olefins containing 3 to 4 carbon atoms, as well as the formation of butadiene.
Exemple 2
On opère dans un four de vapocraquage identique à celui de l'exemple 1. On fait circuler dans le tube de craquage de ce four un mélange de naphta et de vapeur d'eau identique à celui mis en oeuvre à l'exemple 1. Les débits de naphta et de vapeur d'eau circulant dans tation des débits par rapport à ceux de l'exemple 1 pouvant être facilement réalisée grâce au fait que le tube de craquage utilisé présente une perte de charge relativement faible.Example 2
The operation is carried out in a steam cracking oven identical to that of Example 1. A mixture of naphtha and water vapor identical to that used in Example 1 is circulated in the cracking tube of this oven. flow rates of naphtha and water vapor flowing in tation flow rates compared to those of Example 1 can be easily achieved thanks to the fact that the cracking tube used has a relatively low pressure drop.
Dans ces conditions, la température de craquage du mélange de naphta et de vapeur d'eau s'élève de 4800C à l'entrée de la zone de radiation du four jusqu'à 7750C à la sortie de cette zone. La pression du mélange est de 170 kPa à la sortie du four. Under these conditions, the cracking temperature of the mixture of naphtha and water vapor rises from 4800C at the entrance to the radiation zone of the furnace up to 7750C at the exit from this zone. The pressure of the mixture is 170 kPa at the outlet of the oven.
Dans ces conditions, le temps de séjour moyen du mélange de naphta et de vapeur d'eau circulant dans le tube de craquage entre l'entrée et la sortie de la zone de radiation du four est de 900 millisecondes. Par ailleurs, le temps de séjour moyen de ce mélange circulant dans la première moitié de la longueur du tube de craquage est 2,3 fois supérieur à celui dans la deuxième moitié de la longueur du tube. On produit ainsi par heure 640 kg d'éthylène, 612 kg de propylène, 122 kg d'isobutène, 200 kg de butadiène et 170 kg d'éthane. Under these conditions, the average residence time of the mixture of naphtha and water vapor circulating in the cracking tube between the inlet and the outlet of the radiation zone of the furnace is 900 milliseconds. Furthermore, the average residence time of this mixture circulating in the first half of the length of the cracking tube is 2.3 times greater than that in the second half of the length of the tube. 640 kg of ethylene, 612 kg of propylene, 122 kg of isobutene, 200 kg of butadiene and 170 kg of ethane are thus produced per hour.
L'éthane ainsi fabriqué dans ce four est soumis ensuite à une étape secondaire de vapocraquage permettant de le transformer en éthylène selon un rendement pondéral de 85 % et améliorant, de ce fait, la production globale en éthylène de l'installation de vapocraquage. On constate que les productions en oléfines et en dioléfine sont supérieures à celles de l'exemple 1, du fait du gain sur les débits de matières premières que permet d'accomplir le four de vapocraquage de la présente invention. Par ailleurs, on observe également que les productions en oléfines supérieures et en butadiène sont relativement élevées par rapport à la production de l'éthylène.Ainsi, pour une tonne d'éthylène produite et recueillie à la sortie de l'installation de vapocraquage, les productions de propylène, d'isobutène et de butadiène sont respectivement de 780 kg, de 155 kg et de 255 kg.The ethane thus produced in this furnace is then subjected to a secondary stage of steam cracking making it possible to transform it into ethylene according to a weight yield of 85% and thereby improving the overall production of ethylene from the steam cracking installation. It is found that the productions of olefins and of diolefin are higher than those of Example 1, because of the gain on the flow rates of raw materials which makes it possible to accomplish the steam cracking furnace of the present invention. In addition, it is also observed that the production of higher olefins and butadiene are relatively high compared to the production of ethylene. Thus, for a ton of ethylene produced and collected at the outlet of the steam cracking installation, the propylene, isobutene and butadiene production are 780 kg, 155 kg and 255 kg respectively.
Par ailleurs, les sélectivités 53 et S4 sont les suivantes
53 = 0,77
54 = 0,56.Furthermore, the selectivities 53 and S4 are the following
53 = 0.77
54 = 0.56.
Ces deux valeurs relativement élevées montrent que pour ce type de four et grâce au procédé de l'invention, la réaction de vapocraquage du naphta favorise la formation des oléfines comportant de 3 à 4 atomes de carbone, ainsi que la formation du butadiène, au détriment de la formation de l'éthylène. These two relatively high values show that for this type of oven and thanks to the process of the invention, the steam cracking reaction of naphtha promotes the formation of olefins having 3 to 4 carbon atoms, as well as the formation of butadiene, to the detriment of the formation of ethylene.
Exemple 3 (comparatif)
Un four de vapocraquage comprend une enceinte thermique de radiation, identique en forme et en taille à celle de l'exemple 1.Example 3 (comparative)
A steam cracking oven comprises a thermal radiation enclosure, identical in shape and size to that of Example 1.
Dans cette enceinte, on place un tube de craquage en acier réfractaire à base de nickel et de chrome, d'un poids total sensiblement identique à celui de l'exemple 1, ayant un diamètre interne de 108 mm, une épaisseur de 8 mm et, compte tenu de la capacité de l'enceinte et des contraintes mécaniques et thermiques du four, une longueur totale de 80 mètres comprise entre l'entrée et la sortie de l'enceinte. Le rapport entre la longueur et le diamètre interne du tube est de 740.In this enclosure, a cracking tube of refractory steel based on nickel and chromium is placed, with a total weight substantially identical to that of Example 1, having an internal diameter of 108 mm, a thickness of 8 mm and , taking into account the capacity of the enclosure and the mechanical and thermal constraints of the oven, a total length of 80 meters between the inlet and the outlet of the enclosure. The ratio of the length to the internal diameter of the tube is 740.
Ce tube de craquage est disposé sous la forme d'un serpentin comprenant huit sections droites horizontales, d'égale longueur chacune, reliées entre elles par des coudes. Le diamètre interne de ces sections droites est constant et égal à 108 mm. Ainsi, les diamètres internes du tube à l'entrée et à la sortie de l'enceinte sont identiques. De même, le volume réactionnel de la première moitié de la longueur du tube de craquage, correspondant aux quatre premières sections droites, est identique au volume réactionnel de la deuxième moitié de la longueur du tube de craquage, correspondant aux quatre dernières sections droites.This cracking tube is arranged in the form of a serpentine comprising eight straight horizontal sections, of equal length each, connected to each other by elbows. The internal diameter of these straight sections is constant and equal to 108 mm. Thus, the internal diameters of the tube at the inlet and at the outlet of the enclosure are identical. Likewise, the reaction volume of the first half of the length of the cracking tube, corresponding to the first four straight sections, is identical to the reaction volume of the second half of the length of the cracking tube, corresponding to the last four straight sections.
L'enceinte thermique de radiation du four de vapocraquage est munie de brûleurs disposés sur les murs de l'enceinte, suivant cinq rangées horizontales, situées à égale distance les unes des autres. La puissance thermique de l'ensemble de ces brûleurs est répartie de façon homogène entre ces cinq rangées. The thermal radiation enclosure of the steam cracking furnace is provided with burners arranged on the walls of the enclosure, in five horizontal rows, located at equal distance from each other. The thermal power of all of these burners is evenly distributed between these five rows.
Dans ce tube de craquage, on fait circuler un mélange de naphta et de vapeur d'eau, identique à celui mis en oeuvre à l'exem- ple 1. Compte tenu des pertes de charge relativement élevées dans ce tube de craquage, les débits en naphta et en vapeur d'eau sont respectivement de 3500 kg/h et 875 kg/h. In this cracking tube, a mixture of naphtha and steam is circulated, identical to that used in example 1. Taking into account the relatively high pressure drops in this cracking tube, the flow rates in naphtha and in water vapor are 3500 kg / h and 875 kg / h respectively.
tube de craquage, les débits en naphta et en vapeur d'eau sont respectivement de 3500 kg/h et 875 kg/h.cracking tube, the flow rates in naphtha and in water vapor are respectively 3500 kg / h and 875 kg / h.
La température de craquage du mélange de naphta et de vapeur d'eau est de 4900C à l'entrée de la zone de radiation du four et de 7750C à la sortie de cette zone. L'évolution de la température de craquage du mélange le long du tube de craquage est décrite par la courbe (b) de la figure 2, représentant en abscisse le volume réactionnel en litres traversé par le mélange et en ordonnée la température de craquage en OC du mélange. La courbe (b) montre que la température de craquage du mélange augmente dans sa partie initiale relativement rapidement en fonction du volume réactionnel traversé. La pression du mélange est à la sortie du four de 170 kPa. The cracking temperature of the mixture of naphtha and water vapor is 4900C at the entry of the radiation zone of the furnace and 7750C at the exit of this zone. The evolution of the cracking temperature of the mixture along the cracking tube is described by the curve (b) of FIG. 2, representing on the abscissa the reaction volume in liters crossed by the mixture and on the ordinate the cracking temperature in OC of the mixture. Curve (b) shows that the cracking temperature of the mixture increases in its initial part relatively rapidly as a function of the reaction volume passed through. The pressure of the mixture is at the outlet of the oven of 170 kPa.
Le temps de séjour moyen du mélange de naphta et de vapeur d'eau circulant dans le tube de craquage entre l'entrée et la sortie de la zone de radiation du four est de 830 millisecondes. The average residence time of the mixture of naphtha and water vapor circulating in the cracking tube between the inlet and the outlet of the radiation zone of the furnace is 830 milliseconds.
Dans ces conditions, on produit par heure 588 kg d'éthylène, 501 kg de propylène, 95 kg d-'isobutène, 147 kg de butadiène et 155 kg d'éthane. L'éthane ainsi fabriqué dans ce four est soumis ensuite à une étape secondaire de vapocraquage permettant de le transformer en éthylène selon un rendement pondéral de 85 % et améliorant, de ce fait, la production globale en éthylène de l'installation de vapocraquage. On constate que les productions en oléfines et en dioléfines sont inférieures à celles de l'exemple 2 et que les productions en propylène, en isobutène et en butadiène par rapport à la production de l'éthylène sont relativement moins élevées que celles observées dans les exemples 1 et 2. Ainsi, pour une tonne d'éthylène produite et recueillie à la sortie de l'installation de vapocraquage, les productions de propylène, d'isobutène et de butadiène sont respectivement de 696 kg, de 132 kg et de 204 kg. Under these conditions, 588 kg of ethylene, 501 kg of propylene, 95 kg of isobutene, 147 kg of butadiene and 155 kg of ethane are produced per hour. The ethane thus produced in this furnace is then subjected to a secondary stage of steam cracking making it possible to transform it into ethylene according to a weight yield of 85% and thereby improving the overall production of ethylene from the steam cracking installation. It is noted that the productions of olefins and of diolefins are lower than those of Example 2 and that the productions of propylene, isobutene and butadiene compared to the production of ethylene are relatively lower than those observed in the examples 1 and 2. Thus, for a tonne of ethylene produced and collected at the outlet of the steam cracking installation, the productions of propylene, isobutene and butadiene are 696 kg, 132 kg and 204 kg respectively.
Par ailleurs, les sélectivités 53 et 54 sont les suivantes
S3 = 0,70
S4 = 0,48. In addition, selectivities 53 and 54 are as follows
S3 = 0.70
S4 = 0.48.
Ces deux valeurs sont moins élevées que celles obtenues dans les exemples 1 et 2. These two values are lower than those obtained in Examples 1 and 2.
En outre, la perte de capacité maximale d'un tel four de vapocraquage est d'environ 35 %, pour un volume inchangé de l'enceinte thermique de radiation et pour des contraintes mécaniques et thermiques du four sensiblement identiques, en comparaison avec le four décrit dans l'exemple 1. In addition, the maximum capacity loss of such a steam cracking furnace is approximately 35%, for an unchanged volume of the thermal radiation enclosure and for substantially identical mechanical and thermal stresses of the furnace, in comparison with the furnace. described in Example 1.
Exemple 4 (comparatif)
Un four de vapocraquage comprend une enceinte thermique de radiation, identique en forme et en taille à celle de l'exemple 1.Example 4 (comparative)
A steam cracking oven comprises a thermal radiation enclosure, identical in shape and size to that of Example 1.
Dans cette enceinte, on place un tube de craquage en acier réfractai- re à base de nickel et de chrome, d'un poids total sensiblement identique à celui de l'exemple 1, ayant un diamètre interne de 140 mm, une épaisseur de 8 mm et, compte tenu de la capacité de l'enceinte et des contraintes mécaniques et thermiques du four, une longueur totale de 64 mètres comprises entre l'entrée et la sortie de l'enceinte. Le rapport entre la longueur et le diamètre interne du tube est de 457.In this enclosure, a cracking tube of refractory steel based on nickel and chromium, of a total weight substantially identical to that of Example 1, having an internal diameter of 140 mm, a thickness of 8, is placed. mm and, taking into account the capacity of the enclosure and the mechanical and thermal constraints of the oven, a total length of 64 meters between the inlet and the outlet of the enclosure. The ratio of the length to the internal diameter of the tube is 457.
Ce tube de craquage est disposé sous la forme d'un serpentin comprenant huit sections droites horizontales, d'égale longueur chacune, reliées entre elles par des coudes. Le diamètre interne de ces sections droites est constant et égal à 140 mm. Ainsi, les diamètres internes du tube à l'entrée et à la sortie de l'enceinte sont identiques. De même, le volume réactionnel de la première moitié de la longueur du tube de craquage, correspondant aux quatre premières sections droites, est identique au volume réactionnel de la deuxième moitié de la longueur du tube de craquage, correspondant aux quatre dernières sections droites.This cracking tube is arranged in the form of a serpentine comprising eight straight horizontal sections, of equal length each, connected to each other by elbows. The internal diameter of these straight sections is constant and equal to 140 mm. Thus, the internal diameters of the tube at the inlet and at the outlet of the enclosure are identical. Likewise, the reaction volume of the first half of the length of the cracking tube, corresponding to the first four straight sections, is identical to the reaction volume of the second half of the length of the cracking tube, corresponding to the last four straight sections.
L'enceinte thermique de radiation du four de vapocraquage est munie de brûleurs disposés sur les murs de l'enceinte, suivant cinq rangées horizontales, situées à égale distance les unes des autres. La puissance thermique de l'ensemble de ces brûleurs est répartie de façon homogène entre ces cinq rangées. The thermal radiation enclosure of the steam cracking furnace is provided with burners arranged on the walls of the enclosure, in five horizontal rows, located at equal distance from each other. The thermal power of all of these burners is evenly distributed between these five rows.
Dans ce tube de craquage, on fait circuler un mélange de naphta et de vapeur d'eau, identique à celui mis en oeuvre à l'exemple 1. On y introduit le naphta suivant un débit de 3500 kg/h et la vapeur d'eau suivant un débit de 875 kgïh. In this cracking tube, a mixture of naphtha and water vapor is circulated, identical to that used in Example 1. The naphtha is introduced therein at a rate of 3500 kg / h and the vapor of water at a flow rate of 875 kgïh.
La température de craquage du mélange de naphta et de vapeur d'eau s'élève de 5000C à l'entrée de la zone de radiation du four jusqu'à 7750C à la sortie de cette zone. La pression du mélange est à la sortie du four de 170 kPa. The cracking temperature of the mixture of naphtha and water vapor rises from 5000C at the entrance to the radiation zone of the furnace up to 7750C at the exit from this zone. The pressure of the mixture is at the outlet of the oven of 170 kPa.
Le temps de séjour moyen du mélange de naphta et de vapeur d'eau circulant dans le tube de craquage entre l'entrée et la sortie de la zone de radiation du four est de 900 millisecondes. The average residence time of the mixture of naphtha and water vapor circulating in the cracking tube between the inlet and the outlet of the radiation zone of the furnace is 900 milliseconds.
Dans ces conditions, on produit par heure 585 kg d'éthylène, 506 kg de propylène, 101 kg d'isobutène, 156 kg de butadiène et 150 kg d'éthane. L'éthane ainsi fabriqué dans ce four est ensuite soumis à une étape secondaire de vapocraquage permettant de le transformer en éthylène selon un rendement pondéral de 85 % et améliorant, de ce fait, la production globale en éthylène de l'installation de vapocraquage. On constate que les productions en propylène, en isobutène et en butadiène sont relativement faibles. Ainsi, pour une tonne d'éthylène produite, et recueillie à la sortie de l'installation de vapocraquage, les productions de propylène, d'isobutène et de butadiène sont respectivement de 710 kg, de 140 kg et de 219 kg. Under these conditions, 585 kg of ethylene, 506 kg of propylene, 101 kg of isobutene, 156 kg of butadiene and 150 kg of ethane are produced per hour. The ethane thus produced in this oven is then subjected to a secondary stage of steam cracking making it possible to transform it into ethylene according to a weight yield of 85% and thereby improving the overall production of ethylene from the steam cracking installation. It can be seen that the propylene, isobutene and butadiene productions are relatively low. Thus, for a ton of ethylene produced, and collected at the outlet of the steam cracking installation, the productions of propylene, isobutene and butadiene are respectively 710 kg, 140 kg and 219 kg.
Par ailleurs, les sélectivités S3 et 54 sont les suivantes
5 = 0,715
S4 = 0,500.In addition, the selectivities S3 and 54 are the following
5 = 0.715
S4 = 0.500.
Ces deux valeurs sont moins élevées que celles obtenues dans l'exemple 1. These two values are lower than those obtained in Example 1.
Claims (8)
Priority Applications (7)
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|---|---|---|---|
| FR8609218A FR2600666B1 (en) | 1986-06-25 | 1986-06-25 | PROCESS AND OVEN FOR VAPOCRACKING LIQUID HYDROCARBONS FOR THE MANUFACTURE OF OLEFINS AND DIOLEFINS |
| EP87108911A EP0252355B1 (en) | 1986-06-25 | 1987-06-22 | Process and furnace for the steam cracking of hydrocarbons for the preparation of olefins and diolefins |
| DE8787108911T DE3765324D1 (en) | 1986-06-25 | 1987-06-22 | METHOD AND OVEN FOR STEAM CRACKING HYDROCARBONS FOR THE PREPARATION OF OLEFINS AND DIOLEFINS. |
| ES87108911T ES2018664B3 (en) | 1986-06-25 | 1987-06-22 | Procedure and furnace for hydrocarbon vapor intended for the manufacture of olefins and diolefins. |
| CA000540458A CA1256456A (en) | 1986-06-25 | 1987-06-24 | Process and furnace for the stream cracking of hydrocarbons for the preparation of olefins and diolefins |
| JP62158780A JPH0813972B2 (en) | 1986-06-25 | 1987-06-25 | Process for producing olefins and diolefins by steam cracking of hydrocarbons and apparatus therefor |
| US07/607,606 US5124003A (en) | 1986-06-25 | 1990-10-30 | Apparatus for the steam cracking of hydrocarbons for the preparation of olefins an diolefins |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8609218A FR2600666B1 (en) | 1986-06-25 | 1986-06-25 | PROCESS AND OVEN FOR VAPOCRACKING LIQUID HYDROCARBONS FOR THE MANUFACTURE OF OLEFINS AND DIOLEFINS |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2600666A1 true FR2600666A1 (en) | 1987-12-31 |
| FR2600666B1 FR2600666B1 (en) | 1988-10-07 |
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ID=9336706
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR8609218A Expired FR2600666B1 (en) | 1986-06-25 | 1986-06-25 | PROCESS AND OVEN FOR VAPOCRACKING LIQUID HYDROCARBONS FOR THE MANUFACTURE OF OLEFINS AND DIOLEFINS |
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| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR2600666B1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009025640A1 (en) * | 2007-08-21 | 2009-02-26 | Exxonmobil Chemical Patents Inc. | Process and apparatus for steam cracking hydrocarbon feedstocks |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1165907A (en) * | 1966-06-13 | 1969-10-01 | Stone & Webster Eng Corp | Process for Thermally Cracking Hydrocarbons |
-
1986
- 1986-06-25 FR FR8609218A patent/FR2600666B1/en not_active Expired
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1165907A (en) * | 1966-06-13 | 1969-10-01 | Stone & Webster Eng Corp | Process for Thermally Cracking Hydrocarbons |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009025640A1 (en) * | 2007-08-21 | 2009-02-26 | Exxonmobil Chemical Patents Inc. | Process and apparatus for steam cracking hydrocarbon feedstocks |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2600666B1 (en) | 1988-10-07 |
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