Coke deposition under steam cracking conditions - Study of the influence of the feedstock conversion by micropilots experiments

Abstract

Coke deposition phenomena are met in some refinery and petrochemical processes such as steam cracking. In steam cracking furnaces the internal surface of the reactor tubes are exposed to hydrocarbons at high temperatures. This chemical system favours the deposition of carbon on the surface of the tubes. Coking involves the massive accumulation of carbon on the internal surface of the coils, reducing the efficiency of the reactor and entraining a number of detrimental consequences for the operation of the cracking unit. The resultant problems include an increase in the pressure drop through the furnace and a large increase in the heat transfer resistance across the tube wall. Consequently, at regular intervals the furnace must be decoked, i.e. the carbon layer deposited must be burned off using a mixture of air and steam. This decoking process is time consuming. Efforts are necessary to understand the coking phenomenon in order to reduce the rate and quantity of carbon deposited. For this purpose micropilots have been built to study the influence of the process conditions and the metallurgy of the coils. On some materials, the influence of conversion conditions of the feedstock will be presented. Kohlenstoffablagerungsvorgänge treten auf in Raffinerieprozessen und petrochemischen Prozessen, wie z. B. dem „steam crakking”︁. In steam-cracking Anlagen ist die innere Oberfläche der Reaktionsrohre bei hohen Temperaturen Kohlenwasserstoffen ausgesetzt. Dieses chemische System führt zur Ablagerung von Kohlenstoff auf der Oberfläche der Rohre. Das coking führt zu einer massiven Ablagerung von Kohlenstoff auf der inneren Oberfläche der Rohrschlangen, dadurch wird der Wirkungsgrad des Reaktors vermindert, und eine Reihe von nachträglichen Konsequenzen entstehen für die Operation der crack-Anlagen. Die auftretenden Probleme sind eine Zunahme des Druckabfalls über die Anlage und eine große Abnahme der Wärmeübertragung durch die Rohrwandung. Entsprechend muß in bestimmten Intervallen die Ofenanlage entcokt werden, d. h. die Kohlenstoffschicht, die sich abgelagert hat, muß abgebrannt werden unter Benutzung eines Gemisches von Luft und Dampf. Dieser Entcokungsprozeß braucht Zeit, daher ist es notwendig, das coking-Phänomen zu verstehen, um seine Geschwindigkeit und die Menge des abgeschiedenen Kohlenstoffs zu verringern. Für diesen Zweck sind Mikro-Versuchsanlagen gebaut worden, um die Einflüsse der Prozeßbedingungen und der Metallurgie der Rohrschlangen zu untersuchen. Für einige Materialien wird der Einfluß der Umsatzbedingungen vorgestellt.