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Technische Anwendungen von Reaktoren für homogene Reaktionen

Steamcracker

Der Steamcracker ist eine der wichtigsten Anlagen in der chemischen Industrie. Im Steamcracker wird Naphtha (Rohbenzin, Siedebereich 20-175 °C, C 3 - C 10 ), welches direkt aus der Destillation von Erdöl erhalten wird, thermisch zu wertvollen Rohstoffen (hauptsächlich Ethen und Propen) für die chemische Industrie umgesetzt.

Das Naphtha wird zunächst in Rohren durch die Abgaszone des Ofens geleitet, so dass das Naphtha durch die heißen Abgase vorgewärmt wird. Vor dem Eintreten in den Ofen wird Wasserdampf zugemischt. Dadurch wird das Gemisch verdünnt, wodurch die Polymerbildung verhindert werden soll. Wasserdampf wird gewählt, weil für diesen in großen petrochemischen Anlagen ein eigenes Leitungsnetz existiert und sich der Wasserdampf nach der Reaktion auch leicht abtrennen lässt. Aufgrund dieser Wasserdampfzumischung ist die Bezeichnung Steamcracker entstanden.

Dieses Wasserdampf-Naphtha-Gemisch wird durch senkrecht hängende Rohre geleitet, die durch Brenner auf 800-900 °C (daher auch oft als Mitteltemperaturpyrolyse MTP bezeichnet) beheizt werden. Man unterscheidet zwischen

  • Kurzzeit-Cracköfen: Verweilzeit in der Reaktionszone 0,5 s, Rohrlänge 60 bis 80 m, Rohrinnendurchmesser 100 mm
  • Ultrakurzzeit-Cracköfen: Verweilzeit in der Reaktionszone 0,2-0,3 s

Die Produkte verlassen den Crackofen und werden innerhalb von 0,1 s durch Wasser auf 400 °C abgekühlt, wodurch große Mengen Hochdruckdampf erzeugt werden. Danach wird die Temperatur durch Zugabe von Quenchöl auf 200 °C gesenkt.

Anschließend wird dieses Öl abgetrennt und erneut als Quenchöl verwendet. Das auf 110 °C abgekühlte Produktgemisch wird in einer Kolonne in Crackbenzin und Crackgase aufgetrennt. Die Crackgase müssen noch einer vielstufigen Aufarbeitung unterzogen werden.

Vertiefung: schematischer Aufbau eines Steamcrackers

Anschauliches: Produktverteilung beim Steamcracking in Ultrakurzzeitfahrweise

Vertiefung: Aufarbeitung der Steamcrackergase

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