AT205640B - Verfahren zur Verkürzung der Abbrennperiode bei zyklischer, thermischer oder thermisch/katalytischer Spaltung und/oder Umformung höher- und hochmolekularer, gasförmiger oder flüssiger Kohlenwasserstoffe in Gase, die im wesentlichen aus Wasserstoff und niedermolekularen Kohlenstoffverbindungen (CH4, CO) bestehen - Google Patents

Description

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   Verfahren zur Verkürzung der Abbrennperiode bei zyklischer, thermischer oder   thermisch/kätalytischer   Spaltung und/oder Umformung   höher-und hochmolekularer, gasförmiger   oder flüssiger Kohlenwasserstoffe in Gase, die im wesentlichen aus Wasserstoff und   niedermolekularen Kohlenstoffverbindungen (CH CO)   bestehen 
In den bekannten Vorrichtungen zur thermischen Umwandlung   höher- und   hochmolekularer,   gasför -   miger oder flüssiger Kohlenwasserstoffe, (z. B. Erdöl, dessen Rückstände, bei seiner Destillation anfallende Raffinationsabgase) in niedermolekulare Kohlenstoffverbindungen,   (z. B. CHL,   CO) und Wasserstoff scheiden sich im Reaktionsraum immer grössere Mengen Teer, elementarer Kohlenstoff usw. ab, die den Reaktionsablauf stören.

   Die Menge dieser abgeschiedenen Stoffe nimmt mit steigendem C/H Verhältnis der umzusetzenden Kohlenwasserstoffe zu. Die Umsetzung der Kohlenwasserstoffe wird daher in bestimmten   Zeitabständen   von einer Abbrennperiode unterbrochen, um die im Reaktionsraum abgeschiedenen Stoffe durch Verbrennen mit Sauerstoff oder sauerstoffhaltigen Gasen zu beseitigen. 



   Es wurde schon versucht, durch Verwendung entsprechender Katalysatoren die Abscheidung von Teer, Russ usw. bei der Umformung zu verhindern. Eine Umformung ohne Russbildung ist jedoch auch bei Gegenwart von Katalysatoren nur möglich bei Kohlenwasserstoffen gesättigten Charakters mit höchstens 4 C-Atomen im Molekül und unter Anwendung eines erheblichen Dampf- bzw. Luftüberschusses. Bei   höher- und   hochmolekularen Kohlenwasserstoffen scheiden sich auch dann Teer und Russ im Reaktionraum ab, die eine Abbrennperiode erforderlich machen. 



   Aufgabe vorliegender Erfindung ist es, die Abbrennperiode auf ein Mindestmass zu verkürzen. 



   Dieses Ziel wird nach der Erfindung dadurch erreicht, dass in dem Reaktionsraum ein Gitterwerk angeordnet wird, welches aus Steinen besteht, die Verbrennungskatalysatoren enthalten, welche die Abbrenngeschwindigkeit der während derGasungsperiode   imReaktionsraum abgeschiedenenstoffe   wesentlich erhöhen. Solche Katalysatoren sind z. B. Schwermetalloxyde, die unter den Reaktionsbedingungen in der Gasungsperiode nicht reduziert werden, wie CoO,   Cr 0 , MoO , WOg   allein oder in Mischungen miteinander. 



   Bei Vorrichtungen zur thermisch/katalytischen Umwandlung ist es zweckmässig, in dem Reaktionsraum ein Gitterwerk anzuordnen, welches aus Steinen besteht, die sowohl die Umsetzung der Kohlenwasserstoffe als auch die Verbrennung der im Reaktionsraum abgeschiedenen Stoffe beschleunigende Katalysatoren enthalten, z. B. ein Gemisch aus   Verbrennungskatalysatoren   und Dehydrierungskatalysatoren. 



  Die beiden Katalysatoren sind dann gleichmässig miteinander vermischt und gleichmässig in den einzelnen Steinen wie in dem Gitterwerk des Reaktionsraumes verteilt. 



     InVorrichtungen   für zweistufige Umwandlungsverfahren wird entweder in der Spaltzone, und/oder in der Umsetzungszone oder in beiden Zonen ein Gitterwerk aus Steinen angeordnet, die Verbrennungskatalysatoren und Spalt- bzw. Dehydrierungskatalysatoren enthalten. 



   Im allgemeinen genügt es, wenn die Steine in der   Oberflächenschicht 0, 4 - 0. 5 Gew. -0/0   an verbrennungsbeschleunigenden Katalysatoren enthalten. Auch ist es nicht immer erforderlich, dass in der ganzen Umwandlungszone verbrennungsbeschleunigende Katalysatoren vorhanden sind. Es genügt vielmehr im allgemeinen, wenn nur die Steine im ersten Drittel der Umwandlungszone in Gasungsrichtung gesehen, also in dem Teil, in dem sich vor allem Kohlenstoff usw. abscheiden, solche Katalysatoren enthalten. An Stelle eines Gitterwerkes aus Steinen kann selbstverständlich auch eine Schüttung aus beliebig geformten, zweckmässig alle etwa gleiche Grösse und Gestalt aufweisenden kleinen Körpern treten. 

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   Jeder Kohlenwasserstoff wandelt sich, abhängig von seinem Molekulargewicht und C/H-Verhältnis, in einem bestimmten Temperaturbereich praktisch vollständig um. Innerhalb dieses Temperaturbereiches werden bei der Umwandlung nur relativ geringe Mengen Kohlenstoff abgeschieden. Unterhalb dieses Temperaturbereiches ist die Umsetzung nicht vollständig, oberhalb scheiden sich grössere Mengen Kohlenstoff ab. Auch treten unkontrollierbare Nebenreaktionen auf. Die abgeschiedenen Stoffe schlagen sich auf den Katalysatoren nieder und vermindern deren Wirksamkeit. Die Gasungsperiode wird dadurch zwangsläufig kürzer, die Abbrennperiode zwangsläufig länger. 



   Es ist daher zweckmässig, während der Gasungsperiode nur eine solche Menge umzusetzender Stoffe und während   derAbbrennper10de   nur eine solche Menge Verbrennungsmittel und gegebenenfalls Heizmittel in den Reaktionsraum einzuführen, dass in diesem ständig eine Temperatur innerhalb des günstigsten Umwandlungsbereiches aufrechtgehalten wird. Der günstigste Umwandlungsbereich ist dabei für die umzusetzenden Kohlenwasserstoffe von Fall zu Fall zu ermitteln. 



   Dadurch, dass die Umsetzung nur in dem Temperaturbereich erfolgt, in dem eine praktisch vollständige Umsetzung zu erreichen ist, und während der Abbrennperiode im Reaktionsraum vorhandene Katalysatoren völlig regeneriert werden, ist eine praktische vollständige Umsetzung des umzuwandelnden Kohlenwasserstoffes mit dem eingeführten Wasserdampf, der Luft oder den andern sauerstoffhaltigen Gasen gewährleistet. 



   Zum andern ist die Abbrennperiode so kurz wie möglich, da nur die in der Gasungsperiode sich praktisch unvermeidbar abscheidende Menge an Stoffen wie Kohlenstoff verbrannt werden muss. Diese ist im allgemeinen so gering, dass bei endotherm verlaufenden Umwandlungen zur Aufheizung des Reaktionsraumes auf die erforderliche Temperatur noch eine zusätzliche Wärmequelle erforderlich ist. Es besteht daher auch nicht die Gefahr, dass in der Abbrennperiode nicht alle abgeschiedenen Stoffe verbrannt und vorhandene Katalysatoren nicht völlig regeneriert werden. 



    Ausführungsbeispiel :      Z. B.   lag für einen Kohlenwasserstoff mit der Zusammensetzung 
 EMI2.1 
 
<tb> 
<tb> 85, <SEP> 0 <SEP> % <SEP> C <SEP> 
<tb> 11, <SEP> 5 <SEP> % <SEP> H
<tb> 3, <SEP> 5 <SEP> % <SEP> S <SEP> 
<tb> 
 
 EMI2.2 
 dann von dem genannten Kohlenwasserstoff 81 kg in 150 Sekunden eingedüst. Gleichzeitig wurden 60 kg Dampf und 50 Nm3 Spaltgas in den Reaktionsraum eingebracht. 



   Es entstanden 150 Nm3 Stadtgas pro 150 Sekunden mit folgender Zusammensetzung : 
 EMI2.3 
 
<tb> 
<tb> C02 <SEP> = <SEP> 6, <SEP> 0 <SEP> Vol.-% <SEP> 
<tb> CnHm <SEP> = <SEP> 4, <SEP> 0 <SEP> Vol. <SEP> -0/0 <SEP> 
<tb> CO <SEP> = <SEP> 17. <SEP> 5 <SEP> Vol.-% <SEP> 
<tb> H <SEP> = <SEP> 52, <SEP> 0 <SEP> Vol.-% <SEP> 
<tb> CH <SEP> = <SEP> 17, <SEP> 5 <SEP> Vol.-% <SEP> 
<tb> N <SEP> = <SEP> 3, <SEP> 0 <SEP> Vol.-% <SEP> 
<tb> 
 
Nachdem 81 kg des Kohlenwasserstoffes umgeformt waren, war die Temperatur von 960   auf 85 C,   der unteren Grenze des günstigsten Umwandlungsbereiches, gesunken. Dabei hatten sich 20 kg Russ und Teer abgeschieden. Die Umformung wurde dann unterbrochen und in den Reaktionsraum 300   Nm'/120   Sek. 



  4000C heisser Luft zum Abbrennen der abgeschiedenen Stoffe eingeführt. Dabei wurde der Reaktionsraum von 850 auf 9300C aufgeheizt. Da diese Temperatur noch unterhalb der oberen Grenze des günstigsten Umwandlungsbereiches lag, wurde durch Verbrennen von 3 kg Öl mit 45 Nm3 Luft dem Reaktionsraum die bis zum Erreichen der oberen Grenze des günstigsten Umwandlungsbereiches noch erforderliche Wärme zugeführt. Sobald die obere Grenze des günstigsten Umwandlungsbereiches erreicht war, wurde wieder auf Umformung umgeschaltet.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE : 1. Verfahren zur Verkürzung der Abbrennperiode bei zyklischer, thermischer oder thermisch/katalytischer Spaltung und/oder Umformung höher- und hochmolekularer, gasförmiger oder flüssiger Kohlenwasserstoffe in Gase, die im wesentlichen aus Wasserstoff und niedermolekularen Kohlenstoffverbindungen (CH., CO) bestehen, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllkörper des Gitterwerkes bzw. der Schüttung im Reaktionsraum Verbrennungskatalysatoren, vorzugsweise unter den Reaktionsbedingungen während der EMI3.1 nungskatalysatoren in ihrer Oberfläche enthalten.

   3. Verfahren nach Anspruch 1 und gegebenenfalls 2, dadurch gekennzeichnet, dass in Strömungsrichtung der umzuformenden Kohlenwasserstoffe gesehen nur die Füllkörper im ersten Drittel des Gitterwerkes bzw. der Schüttung Verbrennungskatalysatoren enthalten.