177681. lajstromszámú szabadalom • Eljárás az olefin-, elsősorban az etilénhozam fokozására gáz és/vagy cseppfolyós halmazállapotú szénhidrogének pirolízisénél, vízgős és hidrogén és/vagy metán egyidejű adagolásával
7 177681 8 43 kg/lOO kg hozammal etilén és 11—13 kg/100 kg hozammal propilén állítható elő. b) Hidrogén és/vagy metán adagolás esetén a vízgőz mennyisége csökkenthető, ami energiamegtakarítást jelent, mind a gőzfejlesztés, mind pedig a gőz kondenzáltatás és a kondenzvíz kezelés terén. c) A megnövekedett metánhozam növeli a fütőgáz mennyiségét a nehezebben hasznosítható nehéz-kondenzátum (fűtőolaj) rovására. d) Az acetilén és a cseppfolyós olefinek és diolefinek hozamának 'csökkenésével csökken a termékfeldolgozás során a szelektív hidrogénezéssel eltávolítandó szénhidrogének mennyisége, ami az üzemeltetési költségek csökkenését eredményezi. e) A nehézaromások hozamának csökkenésével arányosan csökken a kokszképződés sebessége, ami a pirolizáló kemence két tisztítás közötti hasznos üzemidejét növeli. f) Hidrogén és/vagy metán adagolás hatására megnő a pirogáz mennyisége és csökken annak sűrűsége, ami a pirogáz komprimálásánál és feldolgozásánál többletenergia-ráfordítást igényel. Vízgőz és hidrogén és/vagy metán hígítóanyagok együttes adagolásával végrehajtott benzinpirolízis-kísérleteink alapján megállapítottuk, hogy a beadagolt hidrogén és/vagy metán mennyiségének (benzinre vonatkoztatott mól, ill. tömegarányának) növelésével a hidrogén hatása egyes termékek, mint pl. metán, etán, benzol, toluol esetében egyenletesen nő, más termékeknél, pl. etilén és propilén esetében pedig már kismennyiségü (0,0025—0,012 kg/kg) hidrogén adagolás is jelentős hozamnövekedést okoz, és a növekedés üteme a hidrogén mennyiségének további növelésekor csökken. Találmányunk azon a felismerésen alapul, hogy a legfontosabb céltermékek — az etilén és a propilén — hozamának jelentős mértékű növelése és az előzőekben felsorolt közvetlen és közvetett előnyös hatások, a szakirodalomban eddig (pl. benzinre) javasolt 1,5 mól hidrogén/mól szénhidrogén, azaz 0,03 kg hidrogén/kg szénhidrogén hidrogénhígításnál lényegesen kisebb, 0,0025—0,012 kg/kg, célszerűen 0,004—0,01 kg hidrogén/kg szénhidrogén hidrogénhígítás alkalmazásával is elérhető oly módon, hogy a hidrogént részben vízgőzzel és/vagy metánnal helyettesítjük, és a megnövekedett mennyiségben képződő etánt, propánt és a többi, továbbfeldolgozással nem hasznosított terméket (pl. butadiénmentesített C4-frakciót és/vagy izoprénmentesített C5-frakciót és/vagy aromásmentesített pirobenzinfrakciót) külön pirolizáló kemencében és/vagy a kiindulási szénhidrogénhez (benzinhez) keverve, azzal együtt pirolizálva etilénre és propilénre bontjuk. A találmányunk szerinti eljárás megvalósítási módját, három változatban az 5. ábrán mutatjuk be. Az 5a ábra szerinti megvalósítási módnál a kiindulási szénhidrogénhez (benzinhez) vízgőzt és a pirolizálókemencékhez kapcsolódó szétválasztó berendezésből származó mintegy 15 tf% metántartalmú hidrogént vagy külső forrásból származó hidrogént adagolunk és az így nyert elegyet a pirolizáló berendezésbe vezetjük, ahol azt a kívánt konverzióig bontjuk. A reakcióeíegyet — a vízgőz leválasztása után — a szétválasztó berendezésben termékekre választjuk szét. A termékek közül az etánt és a propánt külön pirolizáló kemencében etilénre (és propilénre) bontjuk és a reakcióeíegyet az előbbi pirolizáló kemencéből kilépő reakcióelegyhez keverve, azzal együtt szétválasztó berendezésbe vezetjük, a butadiénmentesített C4-frakciót és/vagy az izoprénmentesített Cj-frakciót és/vagy az aromásmentesített pirobenzin-frakciót pedig a pirolizáló kemence , kilépő és/vagy célszerűen megválasztott közbülső pontján a kiindulási szénhidrogénhez (benzinhez) keverve azzal együtt pirolizáljuk. Az 5b ábra szerinti megvalósítási mód abban különbözik az előzőtől, hogy itt az etán és a propán pirolízise nem külön pirolizáló kemencében történik, hanem azokat a kiindulási szénhidrogénhez keverve, azzal együtt pirolizáljuk. Az 5c ábra szerinti megvalósítási mód abban különbözik az 5a ábra szerinti megvalósítási módtól, hogy itt a butadiénmentesített C4-frakciót és/vagy az izoprénmentesített C5-frakciót és/vagy az aromásmentesített pirobenzin-frakciót az etánpirolizáló kemencében, annak belépő és/vagy célszerűen megválasztott közbülső pontján az etánhoz keverve, azzal együtt pirolizáljuk. A találmány szerinti eljárás foganatosítására az 1., 2. és 3. táblázatban összefoglalva 10 kiviteli példát mutatunk be. Az 1. és a 8. példa az ismert eljárásra, a többi a találmányunk szerinti eljárás különböző kiviteli módjára vonatkozik. Az összes pirolízis kísérletet az előzőekben leírt reaktorban, azonos — az 1. ábrán bemutatott — hőmérséklet- és nyomáseloszlás, valamint 2,7 --2,8 kgjó benzinbetáplálás és a táblázatban feltüntetett vízgőz- és hidrogénhígítás beállítása mellett végezzük. Az 1. táblázatban benzin 2,78 mól vízgőz/mól benzin vízgőzhígítás, továbbá benzin különböző mólarányú vízgőz- és hidrogénhlgítás beállítása mellett végzett, a 2. táblázatban pedig benzin különböző mólarányú vízgőz-, hidrogén- és metánhígítás beállítása mellett végzett pirolízisekor nyert komplett tömegmérlegeket (hozamadatokat) adtuk meg 100 kg betáplált benzinre vonatkoztatva, 95%-os benzinkonverzió esetén. (Az adatokat a szigorúság függvényében felvett hozamgörbékből (1. a 3. és 4. ábrát), a 0,95 bomlási fokhoz (In 1/1—X=3 értékhez) tartozó hozamadatok leolvasásával nyertük. Hasonló módon komplett anyagmérleg készíthető bármilyen konverzióhoz. Az 1. kiviteli példa (az 1. és a 2. táblázat első számoszlopa) a benzin vízgőz jelenlétében végzett pirolízisének anyagmérlegét adja meg, és mint ismert eljárás vonatkoztatási alapul szolgál. (A viszonylag alacsony etílénhozam és nagy butadién- és benzolhozam a vizsgált benzin szokatlanul nagy naftén-szénhidrogén tartalmával függ össze.) Az 1. táblázat 2—5. és a 2. táblázat 6. és 7. számoszlopai a találmányunk szerinti kivitelű, rendre 0,22; 0,45; 0,90 és 1,85 mól hidrogén/mól benzin, ill. 0,44 mól hidrogén/mól benzin és 0,89 mól metán/mól benzin, továbbá 0,89 mól metán/mól benzin hígítással végzett benzinpirolízisre vonatkoznak. A táblázatban az etilén terméknél két adat szerepel. A kisebb számérték közvetlenül a benzinből képződött etilénhozamot, a nagyobb (kiemelt) érték pedig a benzinből képződött etán bontásával nyert etilén együttes hozamát jelenti. (A propán és más termékek visszavezetése pirolízisre még további etilén- és propilénhozamnövelést tesz lehetővé.) Az 1. táblázatban levő példák a teljes termékspektrumra kiterjedően számadatokkal mutatják be az általunk javasolt eljárás előnyös hatását a termékeloszlás megváltozására, különös tekintettel az etilén és propilén céltermékek hozamának növelésére. A telített termékek 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 4
