Verfahren zur Umwandlung von Kohlenwasserstoffen Das vorliegende Verfahren bezieht sich auf die Umwandlung von höhermolekularen Kohlenwasser stoffen in Wasserstoff und in Kohlenstoff bzw. Koks bei welcher die Kohlenwasserstoffe mit einem auf elektrischem Wege erhitzten Bett von inerten festen Teilchen auf die Zersetzungstemperatur gebracht werden.
Es sind bereits zahlreiche Methoden für die Um wandlung von Erdölfraktionen in gasförmige Pro dukte bekannt, wobei man bekanntlich auch Wasser stoff gewinnen kann. Während z. b. der Abbau von Methan oder von Raffinerieendgasen zu Wasserstoff und Russ eine chemisch wohlbekannte Reaktion dar stellt, so ist doch die dabei erforderliche erhöhte Tem peratur, die für halbwegs gute Ausbeuten erforderlich ist, mit hohen Kosten verbunden, weil thermische Energie herangeschafft werden muss. so sind zahlrei che Verfahren, die theoretisch als durchaus gangbar anmuten mögen, deswegen gar nicht durchführbar, weil sie unwirtschaftlich sind.
Die vorliegende Erfindung vermittelt eine Lehre für eine Methode wie man praktisch Kohlenwasser stoffe bei hoher Temperatur, z. b. bei 980 bis 1650' C zersetzen kann, in Gegenden, in denen die elektrische Energie verhältnismässig billig ist.
Gemäss der vorliegenden Erfindung werden Koh- lenwasserstoffe, z. B. in Form von Erdöl, mit einem elektrisch erhitzten, vorteilhaft dichten Bett von iner- ten Feststoffteilchen auf eine Temperatur von über 980 C gebracht, indem an ein solches Bett minde stens streckenweise eine elektrische Spannung ange legt wird, unter Vermeidung von Funkentladungen. Die Höhe des elektrischen Potentials oder der Span nung liegt normalerweise innerhalb eines Bereiches von 0,04 bis 400 V/cm, vorzugsweise innerhalb 1,
2 bis 4 V/cm. Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass das heisse Bett der Festkörper selbst und nicht etwa elektrische Blitzentladungen die wirksamen Reak tionsverursacher sind. Der Ausgangskohlenwasser stoff, der mit dem so erhitzten Bett der Feststoffe in Berührung gebracht wird, wird auf diese Weise zu Wasserstoff und elementarem Kohlenstoff zersetzt, der sich auf dem Feststoffbett niederschlägt.
Sowohl der Wasserstoff als auch die mit Kohlenstoff über- zogenen Festteilchen: werden als Produkte gewonnen, wobei der Kohlenstoff ein hochwertiges Material für die Herstellung von Kohleelektroden darstellt.
Vorzugsweise wird die hochgradige thermische Leistungsfähigkeit dadurch herbeigeführt, dass man einen zirkulierenden Strom von inerten Feststoffteil- chen verwendet, durch den der Ausgangskohlenwas serstoff vorgewärmt wird, wobei gleichzeitig die gas förmigen Produkte der Reaktionszone gekühlt wer den, indem nämlich diese ihrerseits als Wärmeaus tauschmittel dienen. Auf diese Weise wird er der für die Durchführung des Verfahrens erforderliche Energieaufwand auf dasjenige Mass herabgesetzt, wie es sich aus der grundlegenden thermodynamischen Beziehung zwischen Ausgangsmaterial und Endpro dukten errechnen lässt.
Gemäss einer Ausfüh rungsform der vorliegenden Erfindung gibt es einen engen Bereich von in den Prozess wieder zurückge führten Teilchen pro Einheit des Wasserstoffes, der als Endprodukt betrachtet wird, wobei sich die Mög lichkeit ergibt, mit einem Minimum an Energie aus zukommen. Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass die in den Prozess zurückgeführten Feststoffe innerhalb eines Bereiches von 0,673 bis 0,898 g/dm3 entstandenen Wasserstoffs variieren können; hierbei wird der Energiebedarf über seinen Minimalwert hin aus nicht erhöht. Es muss betont werden, dass in Anbetracht der Verwendung von durch elektrische Energie erhitzten Feststoffen anstatt durch elektrische Entladungen (Lichtbogen) sich zahlreiche Vorteile ergeben.
Beim vorliegenden Verfahren kann in einer Phase beliebi- gerDichte gearbeitet werden,wohingegenReaktionen, die durch elektrische Entladungen hervorgerufen werden, eine ganz bestimmte Dichte der Feststoffe verlangen, also Bedingungen, die von einem beson deren Bereich von Gasgeschwindigkeiten abhängig sind. die Spannung, die beim vorliegenden Verfahren erforderlich ist, ist erheblich niedriger als eine solche von 1200 bis 1600 V/cm, wie sie bei Funkenentla dungen erforderlich sind;
hierdurch ist der geringere Energiebedarf überhaupt möglich. Darüberhinaus ist eine sorgfältig kontrollierte Stromverteilung, die ja bekanntlich ein wesentliches Element und ein schwieriges Problem der elektrischen Entladung dar stellt, von relativ geringer Bedeutung, wenn man das vorliegende Verfahren anwendet. Da die gasförmigen Reaktionsteilnehmer und Produkte dazu dienen kön nen, die Wärme in dem Feststoffbett in einheitlicher Weise zu verteilen, wobei das Feststoffbett ja das Zentrum der Reaktion ist, so bietet auch die Vertei lung des Stromes nur wenig Schwierigkeiten.
Die verwendeten Feststoffe sind erfindungsge- mäss inert, vorzüglich nimmt man Kohleteilchen bzw. Koks, insbesondere, wenn hochwertiger Koks als Zu setzungsprodukt erwünscht ist. Es können auch zwei verschiedene Arten von inerten Teilchen zur Anwen dung gelangen. Kohlenstoffhaltige Feststoffe sind in der Reaktionszone vorteilhaft. Ein zirkulierender Strom von Wärmeträgern kann z.
B. metallische oder keramische Kügelchen, Sand, Graphit und derglei chen enthalten, um aus der Reaktionsendzone die Wärme zu gewinnen, wobei diese Wärme zur Vorer- hitzung des Ausgangskohlenwasserstoffes im Umset- zungsgefäss benutzt wird.
Die vorliegende Erfindung eignet sich besonders dazu, gasförmige Kohlenwasserstoffe umzusetzen, weile diese nämlich mit den Feststoffen die Wärme besonders leicht austauschen. Indessen sind flüssige Ausgangsstoffe, z. B. Naphtha, gleichfalls geeignete Ausgangsstoffe, wobei man aber geeignete Verände rungen bezüglich des Wärmeaustausches vornehmen wird.
Bezüglich der Zeichnungen sei folgendes gesagt: Die Fig. 1 stellt ein einfaches Reaktionsgefässystem für die Umsetzung von Kohlenwasserstoffen mit Hilfe eines elektrisch erhitzten, bewegten Bettes von Festteilen dar.
Fig. 2 kennzeichnet die unerwartete Beziehung zu den in den Prozess zurückgeführten Teilchen derjeni gen Energie, die innerhalb des gesamten Systems er forderlich ist.
Fig. 3 stellt ein Mehr-Gefäss-System dar.
Um zu Fig.l zurückzukommen, sowirdeinrelativ einfaches System hier gezeigt, das sowohl bezüglich der Kosten als auch hinsichtlich der Operationsme thoden sehr einfach ist und sich gut dafür eignet, Kohlenwasserstoffe bei hoher Temperatur zu zerset zen. Das Hauptgefäss 10 besteht aus drei Hauptzo nen: Der Kühlzone 11, in der die Feststoffe durch das Gasprodukt vorerhitzt werden, der thermische Krackzone 12 und der Kohlenwasserstoffvorerwär- mungszone bzw. Feststoffkühlzone 13.
Das Gefäss 10 ist eine verlängerte Einheit mit einem Durchmesser von 3,05 m und einer Länge von 9,75m, wobei 3,05 m davon der Reaktionszone 12 entsprechen. Die Zonen 11 und 13 sind 2,13 bis 4,26 m lang. Die Länge der Reaktionszone (die mit der Reaktionszeit zusammen hängt) wird durch die Anordnung der Elektroden be stimmt. In dem beschriebenen Beispiel sind die Elek- trodenpaare so angeordnet, dass der Zwischenraum entlang der Reaktionszone 0,3 bis 0,6 m beträgt. Während eine horizontal angeordnete Ausführungs form gezeigt wird, können die Elektroden auch longi- tudinal in bezug auf das Gefäss 10 angeordnet sein.
Quer zu den Elektrodenpaaren wird eine elektrische Spannung angelegt. Zweckmässig werden die positi ven und negativen Elektroden mit den Zahlen 14 und 15 bezeichnet. Die angelegte Spannung kann durch Gleich- oder Wechselstromquellen erzeugt werden, wobei man einen Transformator dazu verwenden kann, die Ausgangsspannung zu erhöhen oder zu er niedrigen, je nachdem, wie es gewünscht ist.
Innerhalb des Gefässes 10 befinden sich relativ kompakte Koksteilchen, die in die Zonen 11 und 12 abwärts bis zur Zone 13 geleitet werden. Die Fest körper werden in Form eines dichten sich bewegen den Bettes gehalten, welches eine Dichte besitzt, die zwischen 0,641 bis 1,20, z. B. 1,026 g/cms liegt. Die Grösse der Koksteilchen beträgt im allgemeinen 0,127 bis 2,54 cm, während die Hauptanteile der Feststoffe einen annähernden Durchmesser von 0,635 cm besitzen.
Die Feststoffe werden in den oberen Teil der Zone 10 eingeführt - worauf später noch zurückge kommen wird - und in die Zone 11, bzw. durch die Zone 11 in die Zone 12 abwärtsgeleitet, und zwar mit einer Geschwindigkeit von 2,75 bis 3,0 m/ Stunde und in der Form eines durch Schwerkraft aufrechter haltenen Fliessbettes (flowing fixed bed). In der Zone 11 unterliegen die relativ kalten Festteilchen einem Wärmeaustausch mit den heissen hinauffliessenden gasförmigen Produkten der Reaktionszone 12, wobei die Feststoffe auf eine Temperatur von etwa 1120 C erhitzt werden,
während die Dämpfe bis auf eine Temperatur von etwa 54 C abgekühlt werden.
In den beschriebenen Beispielen wird wunschge mäss Methan zu Wasserstoff und hochqualifiziertem Russ umgesetzt. Das Methan kann entweder in Form natürlichen Erdgases oder als Raffinerieabgas zur Verwendung kommen. Das Ausgangsgas ist norma lerweise vor der Umsetzung gereinigt worden; so ist es nicht erforderlich, die Methoden hierfür, z. B. für die Entfernung von H.S und CO=, die den Wasser stoffstrom verunreinigen könnten, anzuwenden. Dar- überhinaus kann man durch eine Verringerung des Schwefelgehaltes im Ausgangsprodukt eine bessere Koksqualität erhalten.
In der Annahme, dass man etwa 0,566 Millionen Normalkubikmeter Wasserstoff pro Tag wünscht, führt man annähernd 0,297 Millionen Normalkubik- meter Methan pro Tag in den unteren Teil des Reak- tionsgefässes 10, also in die Zone 13 ein, wobei im Gefäss 10 bei einem Druck von etwa 4,57 Atmo sphären gearbeitet wird, so dass das Methan durch Berührung mit den heissen, die Reaktionszone 12 verlassenden Feststoffen von Normaltemperatur auf eine Temperatur von 930 bis 980 gebracht wird, wobei nur eine geringe Krackung in dieser Zone stattfindet.
Innerhalb der Krackzone 12 wird zwischen den Elektrodenpaaren und dem sich bewegenden Fest körperbett eine Spannung angelegt. Die Spannung ist so hoch, dass die Feststoffe auf Grund ihres Wider standes (Russ hat einen elektrischen Widerstand von etwa 0,00184 Ohm/cm3), ohne dass hierbei nennens werte elektrische Entladungen innerhalb des Reak- tionsgefässes stattfinden. Benützt man kohlenstoff haltiges Material als feste Kontaktstoffe, so wird vor zugsweise eine Spannung von etwa 1,2 bis 4 V/cm angelegt, um die Temperatur der Festkörper von etwa 1038 auf 1371 C zu erhöhen.
Das elektrische Potential ändert sich mit der Leitfähigkeit des Fest stoffes-, der gewünschten Krackausbeute pro Volums, einheit und der Reaktionstemperatur. Grob gesagt bewegt sich dieses Potential zwischen 0,04 und höch stens 400 V/cm.
Gemäss den Beispielen wird in der Reaktionszone bei 1l77 C mittels einer Spannung von 0,905 V/cm zwischen den Elektroden gearbeitet. Annähernd wer den 30 kWh pro 28 Normalkubikmeter des Aus gangsmethans verbraucht, wenn das Methan in hoher Ausbeute in Wasserstoff umgewandelt werden soll. Die Kontaktzeit in der Zone 12 beträgt etwa 2 bis 3 sec, wobei die Umsetzung bis zu 95 % vonstatten geht und ein Gasstrom erhalten wird, der 97,5 0/0 Wasserstoff enthält.
Infolge der hohen Wärmelei stungsfähigkeit des Vorliegenden Verfahrens sind die energetischen Aufwendungen etwa in der Höhe von 24 kWh, die auch für die Umwandlung von 28 Kubikmeter Methan bis zum selben Umsetzungsgrad theoretisch erforderlich sind. Da das Methan durch in Berührungbringen mit dem in Bewegung gehaltenen, erhitzten Koksbett zu Wasserstoff gespalten wird, tritt gleichzeitig auch eine Ablagerung kohlenstoffhaltiger Materialien auf den Kontaktteilchen auf.
Da es nor malerweise erwünscht ist, Koks zu verwenden, der durch das vorliegende Verfahren gleichzeitig herge stellt werden kann, so ist das Endfeststoffprodukt des Verfahrens gewöhnlich eine homogene Masse von Koksteilchen, die für die Herstellung von Elektroden geeignet sind. Normalerweise haben diese einen Widerstand von 0,012 bis 0,0142 Ohm/cm, wobei die Dichte der Teilchen 1760 kg/m3 beträgt und das Röntgenstrahlendifraktionsspektrum demjenigen von fluid-coke ähnelt. Auf den Feststoffkontaktmaterialien setzt sich fortwährend Kohlenstoff ab.
Damit man eine relativ gleichmässige Grössenverteilung erhält, wird ein Teil der zirkulierenden Feststoffe normalerweise einer Zerkleinerung unterworfen, wobei es auch angängig ist, diese durch neue Feststoffe kleinerer Teilchen grösse zu ersetzen. Die Zerkleinerung der Feststoffe wird zweckmässig im Teil 22 des Gefässes 10 vorge nommen, wobei man hierzu die Einführungsorgane 23 wendet. Das Zerkleinerungsgas kann Wasserstoff oder Methan sein. Andererseits kann die Verringe rung der Teilchengrösse auch in einem separaten Ge- fäss durch zahlreiche andere Mittel durchgeführt werden.
Die Koksteilchen werden durch Leitung 24 als Endprodukt abgezogen. Naütlich kann dieses Pro dukt auch aus anderen Teilen des Systems gewonnen werden. Dieses Material ist ein hochqualifizierter Kohlenstoff, der als Elektrodenmaterial in der metal lurgischen Industrie und als Rohmaterial bei der Herstellung von Calciumcarbid oder bei der Phosphorherstellung zur Anwendung gelangen kann.
Es ist besonders vorteilhaft, die relativ kühlen (315 bis 480 C) Koksteilchen, die aus dem unteren Teil 22 des Umwandlungsgefässes abgezogen werden, in der nachfolgend beschriebenen Art im Kreislauf zu führen, weil dadurch die beim Verfahren benützte Wärmemenge am wirksamsten ausgenutzt wird.
Ungefähr 75 bis 80 % der durch die Reaktions- zone gehenden Feststoffe werden zunächst mit dem Gas-Endprodukt in der Zone 11 behandelt. Die Fest stoffe gehen durch Leitung 25 aus dem Teil 22 weg, um durch 16 emporzusteigen, von wo aus sie in die oberen Teile der Einheit 10 zurückgeführt werden.
Die Einheit 16 besteht vorzugsweise aus einer gegen Druck gesicherten Rohrbündelanlage, obwohl auch eine spiralenförmige Leitung oder ein Kolben als Zu führungsvorrichtung alternativ verwendet werden können.
Die Feststoffe werden durch Wärmeaustausch in der Zone 13 mit Methan gekühlt und werden dann im Kreislauf dem Endgas in der Kühlzone 11 über Leitung 17 zugeführt. Die abgekühlten Feststoffe werden mit den Endgasen vermischt und gelangen darauf wieder in die Reaktionszone. Gewöhnlich ist es vorteilhaft, einen kleineren Vorratsraum 26 anzu bringen, um den Fluss der Feststoffe zu dem Um- wandlungsgefäss in ausgleichender Form gestalten zu können.
Die Leitung 18 dient dazu, frische Feststoffe dem Strom der zu Gefäss 10 geht, zuzufügen; diese Leitung ist aber auch gleichzeitig geeignet, den Fest- stoffluss durch Abziehen eines Teiles der zirkulieren den Feststoffe zu ändern.
Die zirkulierenden Koksteilchen können in den Zonen 11-13 durch zahlreiche Mittel, die hier nicht weiter genannt werden sollen, verteilt werden. Ein gleichmässiger Durchfluss kann innerhalb des Gefäs- ses, z. B. durch grid members aufrecht erhalten werden.
Im allgemeinen wird ein. Kühler 27 für Behand- lung des aus der Zone 13 austretenden Kokses ver wendet. Man kann hierzu einen ganz gewöhnlichen zersprühten Wasserstrahl verwenden. Zwar ist auf der Zeichnung der Kühler an der Leitung 25 gelegen, er kann jedoch auch an anderen Teilen des Umlauf stromes angebracht sein. Eine zusätzliche Kühlung der im Umlauf befindlichen Feststoffe ist insbeson dere dort erwünscht, wo der Wasserstoff komprimiert werden soll. Obwohl weniger erwünscht, kann die Kühlung auch unterbleiben.
Auf den ersten Blick würde es vernünftig erschei nen, die Energiebilanz des Systems dadurch zu vari ieren, dass der Durchfluss der Feststoffe als sich be wegendes Bett bei der Reaktionszone geändert wird.
Es wurde überraschenderweise gefunden, dass es eine Feststoffmenge gibt, die beim Durchfluss nicht nur mit einem minimalen Energieverbrauch verbun den ist, sondern dass darüberhinaus diese Feststoff menge noch geändert werden kann, ohne dass eine Erhöhung des Wäremverbrauches eintritt.
Allgemein gesehen, errechnet sich der Verbrauch an Feststoffen aus der gesamten Wärmebilanz sowie daraus, wieviel Wärme bei einer ganz bestimmten Reaktionstemperatur verbraucht wurde, um vorzuer- wärmen. Wenn die zirkulierende Feststoffmenge zu niedrig ist, dann wird eine neue Menge nicht genü gend vorerhitzt, ist sie hingegen zu gross, so wir die durch die Zone 12 gehende Feststoffteilchenmenge in nicht genügendem Masse vorerhitzt.
Es existieren mehrere Gründe dafür, dass ein ma- ximaler Wirkungsgrad erzielt wird; es ist nicht eine wohldefinierte Menge der Feststoffteilchen, die die Ursache dafür darstellt, dass der Energiebedarf auf einem Minimum gehalten werden kann. Dies ist aus der Fig. 2 ersichtlich, in der die in der nachfolgenden Tabelle angeführten Daten als Punkte figurieren.
Auf der Abszisse sind die Koksmenge in g/dm3, auf der Ordinate der Energiebedarf in kcal/m3 des ent standenen H2 aufgetragen. Die festen Teilchen sind Koks, wobei sowohl für die anfangs zum Einsatz ge langende Methanmenge als auch für die in Umlauf gesetzten Feststoffe Normaltemperatur vorliegt. Die Reaktionszone wird bei einer Temperatur von 1150 bis 1200 C gehalten. Es werden relativ lange Kon taktzeiten angewendet.
EMI0004.0038
<I>Tabelle <SEP> 1</I>
<tb> Koksmenge <SEP> Energiebedarf
<tb> in <SEP> g/dm3 <SEP> des <SEP> kcal/m3 <SEP> des
<tb> entstandenen <SEP> H2 <SEP> entstandenen <SEP> H2 <SEP> Zunahme
<tb> 0,550 <SEP> <B>561000</B> <SEP> 22
<tb> 0,682 <SEP> 459000 <SEP> 0,768 <SEP> 459000 <SEP> 0,873 <SEP> 459000 <SEP> 0,960 <SEP> <B>532000</B> <SEP> 16
<tb> 1,120 <SEP> <B>667000</B> <SEP> 45 Wie man aus der obigen Tabelle sowie der Kurve der Zeichnung ersieht, kann die Koksmenge über einen ganz bestimmten Bereich variiert werden, z. B.
0,67 g/dm3 bis 0,896 g/dmg Wasserstoff, wobei immer noch eine optimale thermische Leistungsfä higkeit gegeben ist.
Auf diese Weise ist das in Fig. 1 dargestellte System insofern besonders vorteilhaft als die Wirk samkeit dieser Methode durch geringe Änderungen der durchfliessenden Menge sowie lokale Variationen bezüglich der Zuführung der Menge des Ausgangs materials und des durchfliessenden Kokses über den gesamten Querschnitt des Kontaktgefässes nicht all zusehr beeinträchtigt wird. Auf diese Weise können daher leicht optimale Bedingungen erzielt werden.
Die Tabelle 2 entspricht einer Zusammenstellung der in Betracht kommenden Angaben mit Bezug auf das in Figur 1 dargestellte System.
EMI0004.0048
<I>Tabelle <SEP> 11</I>
<tb> Möglicher <SEP> Bevorzugter
<tb> Bereich <SEP> Bereich
<tb> Reaktionstemperatur,
<tb> C <SEP> 982-1650 <SEP> 1040-1370
<tb> Feststoffmenge
<tb> in <SEP> g/dm3 <SEP> H2 <SEP> <B>0,550-1,120</B> <SEP> 673- <SEP> 896
<tb> Spannung <SEP> quer <SEP> zu <SEP> den
<tb> Elektroden <SEP> in. <SEP> V/cm <SEP> (1,04- <SEP> 400 <SEP> 1,2- <SEP> 4
<tb> Verweilzeit <SEP> des <SEP> Gases
<tb> in <SEP> See <SEP> 0,5- <SEP> 20 <SEP> 2- <SEP> 5
<tb> Grösse <SEP> der <SEP> Feststoffe
<tb> in <SEP> cm <SEP> 0,127-2,54 <SEP> 0,457-1,02 Dem oben beschriebenen System können zalrei- che Veränderungen auferlegt werden.
Ein Teil der heissen gasförmigen Produkte kann dazu verwendet werden, z. B. im Kreislauf befindlicher Wasserstoff, die Ausgangsprodukte zu erhitzen. Dies ist insbeson dere dann wünschenswert, wenn das Ausgangsmate rial eine Flüssigkeit ist und der Wasserstoff als Ver- dampfungsmittel dient. Die Einlassöffnungen für das Ausgangsmaterial (Leitung 20) kann dazu verwendet werden, den Vorerhitzungsgrad der Ausgangsmate rialien zu kontrollieren; wobei es gleichzeitig möglich ist, ein oder mehrere Arten des Ausgangsmaterials zu verwenden. So können gleichzeitig flüssige und gas förmige Ausgangsstoffe durchgesetzt werden.
Eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schliesst eine Zone ein, in der bei hoher Temperatur angesaugt wird, wobei der Koks der aus der Krack- zone kommt, hinsichtlich seiner elektrischen und mechanischen Eigenschaften verbessert wird. Obwohl es im allgemeinen nicht erwünscht sein mag, so kann das System doch in der Weise geändert wer den, dass herunterfliessendes Ausgangsmaterial von sich aufwärtsbewegendem Feststoff berührt wird, wobei eine Spiralenleitung oder ein Kolbenzufüh- rungsgerät das Rohrbündel zu ersetzen vermag.
Wie weiter unten ausgeführt werden wird, können für die verschiedenen Wärmeaustausch-Schritte einige ganz bestimmte Gefässe verwendet werden. Die Verwendung eines sich bewegenden Fest stoffbettes, welches durch die Reaktionszone passiert, ist insofern vorteilhaft, als es auf diese Weise möglich ist, hohe Gasgeschwindigkeiten zu verwenden, wodurch es nicht erforderlich ist, besonders feine Feststoffe zu verwenden. Es ist auch kein Problem, mitgerissene feinere Teilchen wiederzugewinnen, wobei es keineswegs schwierig ist, dies zu tun, weil man es in der Hand hat, eine geeignete Verteilung der Teilchengrösse zu gewährleisten.
Obwohl es im allgemeinen weniger erwünscht ist, kann man im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch ein verhältnismässig dichtes fluidisiertes Bett in ein oder in mehreren Behandlungszonen verwenden. So bezieht sich die Fig. 3 besonders auf ein solches System.
Hierin wird ein Verfahren gezeigt, welches haupt sächlich im Reaktor 100 und in der Wärmeau stauschzone 101 und 102 ausgeführt wird. Grundle gend betrachtet, ist das dargestellte System dasselbe wie das in Fig. 1. Die Elektroden 110 und 111 ver mitteln der festen Masse im Gefäss 100 eine genü gende Spannung, so dass eine Reaktionstemperatur von 1204 bis 1316 C erzielt wird.
Das in der Fig. 3 dargestellte Verfahren ist insofern anders geartet, als innerhalb des Reaktors 100 die festen Teilchen in Form eines relativ dicht fliessenden Bettes aufrechterhalten werden, beispiels weise bei einer Dichte von 0,64 bis 0,96 kg/m3. Das für das Aufwirbeln verwendete Gas, z. B. Kohlen- wasserstoffe (Methan), Wasserstoff oder ein Strom inerter Gase, wird durch die Leitung 112 eingeführt.
Das Gas kan kann bei hohen Geschwindigkeiten ein geführt werden, und zwar derart, dass die festen Teil chen zersplittert werden; so gelingt es, eine Teilchen- grössenverteilung zu erreichen, die für das Aufwir beln geeignet ist. Das Bett besteht somit aus Feststof fen, deren Teilchengrösse sich zwischen einer Maschenweite von 20 zu 100 bewegt. Das Ausgangs material, wie z.
B. das Methan oder andere ver- dampfbare Kohlenwasserstoffe, wird durch die Lei tung 117 in die Zone 102 eingeführt und darin auf Reaktionstemperatur erhitzt, wobei der vorerhitzte Gasstrom durch die Leitung 114 in den Reaktor 100 geleitet wird. Das Gitter 113 verleiht den im Gefäss 100 befindlichen Feststoffen eine gewisse Unterstüt zung und verteilt gleichzeitig das Ausgangsgas. Die Leitung 116 dient als ein Hilfsmittel, um Ausgangs material in die Reaktionszone zu bringen.
Die Vorerwärmung ebenso wie die Wärmegewin nung wird durch Zirkulieren einer relativ groben, durch Leitung 118 zugeführten Masse bewirkt und erfolgt zwischen den Gefässen 101 und 102. Die Feststoffe im Gefäss 101 vermögen es, Wärme aus den Endgasen, die sich in dem Reaktor entwickelt haben, zu gewinnen und geben ihre Wärme dem im Gefäss befindlichen Ausgangsmaterial ab.
Gitter 105 dient zur Verteilung der Reaktionsgase auf das Volu men der Wärmewiedergewinnungszone. Durch die Leitung 119 werden realtiv kalte Feststoffe aus dem Vorerhitzer abgezogen und durch die Leitung 103 und 106 in die Wärmewiedergwinnungszone 101 ab gezogen. Dies geschieht auf dieselbe Weise wie es in der Fig. 1 dargestellt ist. Im allgemeinen werden die Bedingungen für ein bewegtes Bett in den Zonen 102 und 101 aufrechterhalten, um einen Wärmeaustausch im Gegenstrom zu gewährleisten.
Das hochqualifizierte Koksprodukt wird durch Leitung 115 aus dem Reaktor abgelassen. Das End produkt kann direkt gewonnen werden, man kann es jedoch auch dazu verwenden, den verschiedenen Gasströmen Wärme zu übermitteln.
Im allgemeinen wird eine bestimmte Menge des feinverteilten Feststoffes mit den Endgasen aus dem Reaktor 100 mitgerissen. Infolge der grossen Unter schiede zwischen den einzelnen Teilchengrössen ge hen die mitgerissenen feinen Teilchen und der Wär- meübertragunsstoff in die Zone 101 (ungefähr 635 cm in der Grösse), während die feinen Teilchen auf ähnliche Weise den Behälter 101 zusammen mit dem Endgasstrom durchqueren. Der Strom des End produktes wird am oberen Teil der Leitung 107 zu rückgewonnen, während der Zyklon 108 zur Entfer nung der feinen Teilchen dient.
Die feinen Teilchen werden durch die Leitung<B>109</B> gewonnen und können durch die Reaktionszone geführt werden oder auf andere Weise zur Verwendung gelangen. Das Endgas wird durch die Linie 120 wiedergewonnen und' sodann einer konventionellen Reinigung unterworfen, z. B. dadurch, dass man es einer Druck-Wasser-Wäsche unterzieht.
Da es nicht erforderlich ist, die feinen Stoffe aus der Hochtemperaturzone bzw. den ent sprechenden Gasen zu entfernen, sondern eher aus den abgekühlten und aus der Zone 101 abfliessenden gasförmigen Stoffen aus der Zone 101, werden da durch ganz wesentliche Ersparnisse bezüglich der Trennung der Festteilchen verschiedener Grösse er zielt. Ausserdem gelingt es, die Konstruktionsmate rialien in erheblichem Masse einzusparen, weil das Gasvolumen, welches der Behandlung unterworfen wird, ganz erheblich geringer ist, und sich bei wesent lich niedrigeren Temperaturen befindet.
Kurz gesagt, bietet der Gegenstand der vorliegen den Erfindung in bezug auf bereits bekannte Verfah ren die folgenden Vorteile: 1. Wirksame Verfahrensführung über einen wei ten Bereich von Bettdichten, und zwar sowohl unter den Bedingungen eines beweglichen Betts als auch eines Wirbelbetts. Da die Feststoffe eine wichtige Rolle bei der Reaktion spielen und nicht die Funken entladungen, kann eine beliebige Phase dichter Fest stoffe verwendet werden.
2. Ausserdem genügen niedrigere Elektroden- spannungen insbesondere, wenn man das vorliegende Verfahren mit dem sogenannten Lichtbogen-Verfah- ren vergleicht. Auf diese Weise ist der Energieauf wand bzw. sind die Kosten optimal gering, wobei auch die Aufwendungen für die Isolierung bei hohen Spannungen und die dadurch notwendig werdende Energieversorgung wegfällt. 3. Durch Verwendung zirkulierender Feststoffe gelingt es, praktisch die gesamte Wärme wiederzuge winnen, um diese später dazu zu verwenden, die Aus gangsstoffe mittels der Endstoffe vorzuwärmen.
Der Energiebedarf wird nahezu auf die Bildungs wärme des Ausgangsmaterials bei Reaktionstempera tur beschränkt.
4. Es ist eine elastische Arbeitsweise in bezug auf die Belastung der Anlage möglich, weil die Dichte des Bettes nicht so kritisch ist; dadurch wird es möglich, die Gasgeschwindigkeit der Ausgangsprodukte in weiten Grenzen zu ändern.
5. Es ist auch eine einfache Wiedergewinnung der feinen Teilchen zu erreichen.
6. Das Endprodukt besitzt eine hohe Reinheit. Die Koksteilchen bestimmter Grösse werden agglo- meriert, so dass der Koks für die Herstellung von Elektroden besonders gut geeignet ist.
Process for the Conversion of Hydrocarbons The present process relates to the conversion of higher molecular weight hydrocarbons into hydrogen and into carbon or coke in which the hydrocarbons are brought to the decomposition temperature with an electrically heated bed of inert solid particles.
There are already numerous methods for converting petroleum fractions into gaseous products known, and it is known that hydrogen can also be obtained. While z. b. The breakdown of methane or refinery gases to hydrogen and soot is a chemically well-known reaction, as the increased temperature required for halfway good yields is associated with high costs because thermal energy has to be brought in. Numerous processes that may theoretically appear to be entirely feasible are therefore not feasible at all because they are uneconomical.
The present invention provides a teaching for a method how to practically hydrocarbons at high temperature, for. b. can decompose at 980 to 1650 ° C, in areas where electrical energy is relatively cheap.
According to the present invention, hydrocarbons, e.g. B. in the form of petroleum, with an electrically heated, advantageously dense bed of inert solid particles brought to a temperature of over 980 C by at least in places an electrical voltage is applied to such a bed, avoiding spark discharges. The level of the electrical potential or the voltage is normally within a range from 0.04 to 400 V / cm, preferably within 1,
2 to 4 V / cm. It is expressly pointed out that the hot bed of the solids themselves and not electrical lightning discharges, for example, are the effective causes of reactions. The starting hydrocarbon, which is brought into contact with the bed of solids heated in this way, is decomposed in this way to form hydrogen and elemental carbon, which is deposited on the bed of solids.
Both the hydrogen and the solid particles coated with carbon: are obtained as products, whereby the carbon is a high-quality material for the manufacture of carbon electrodes.
The high thermal efficiency is preferably brought about by using a circulating stream of inert solid particles, through which the starting hydrocarbon is preheated, while at the same time the gaseous products of the reaction zone are cooled by, in turn, serving as a heat exchange medium. In this way, the amount of energy required to carry out the process is reduced to the extent that can be calculated from the basic thermodynamic relationship between the starting material and the end products.
According to one embodiment of the present invention, there is a narrow range of particles returned to the process per unit of hydrogen which is regarded as the end product, with the possibility of using a minimum of energy. Surprisingly, it has been shown that the solids returned to the process can vary within a range from 0.673 to 0.898 g / dm3 of hydrogen produced; here the energy requirement is not increased beyond its minimum value. It must be emphasized that there are numerous advantages to using solids heated by electrical energy rather than electrical discharges (arcs).
In the present process, one can work in a phase of any density, whereas reactions that are caused by electrical discharges require a very specific density of the solids, i.e. conditions that depend on a particular range of gas velocities. the voltage that is required in the present method is significantly lower than that of 1200 to 1600 V / cm, as required for spark discharges;
this makes the lower energy requirement possible. In addition, carefully controlled current distribution, which is known to be an essential element and a difficult problem of electrical discharge, is of relatively little concern when using the present method. Since the gaseous reactants and products can serve to distribute the heat in the bed of solids in a uniform manner, the bed of solids being the center of the reaction, the distribution of the current also presents few difficulties.
According to the invention, the solids used are inert; coal particles or coke are preferred, especially when high-quality coke is desired as an addition product. Two different types of inert particles can also be used. Carbon-containing solids are beneficial in the reaction zone. A circulating stream of heat carriers can e.g.
B. contain metallic or ceramic spheres, sand, graphite and the like in order to obtain the heat from the reaction end zone, this heat being used to preheat the starting hydrocarbon in the reaction vessel.
The present invention is particularly suitable for converting gaseous hydrocarbons, since these exchange heat with the solids particularly easily. Meanwhile, liquid starting materials such. B. naphtha, also suitable starting materials, but you will make appropriate changes to the heat exchange.
With regard to the drawings, the following should be said: FIG. 1 shows a simple reaction vessel system for the conversion of hydrocarbons with the aid of an electrically heated, moving bed of solid parts.
Fig. 2 indicates the unexpected relationship to the particles returned to the process of the energy that is required within the entire system.
Fig. 3 shows a multi-vessel system.
Returning to Figure 1, there is shown a relatively simple system which is very simple in both cost and operational methods and which is well suited for decomposing hydrocarbons at high temperature. The main vessel 10 consists of three main zones: the cooling zone 11, in which the solids are preheated by the gas product, the thermal cracking zone 12 and the hydrocarbon preheating zone or solids cooling zone 13.
The vessel 10 is an elongated unit with a diameter of 3.05 m and a length of 9.75 m, 3.05 m of which corresponds to the reaction zone 12. Zones 11 and 13 are 2.13 to 4.26 m long. The length of the reaction zone (which is related to the reaction time) is determined by the arrangement of the electrodes. In the example described, the electrode pairs are arranged in such a way that the gap along the reaction zone is 0.3 to 0.6 m. While a horizontally arranged embodiment is shown, the electrodes can also be arranged longitudinally with respect to the vessel 10.
An electrical voltage is applied across the electrode pairs. The positive and negative electrodes are appropriately designated by the numbers 14 and 15. The applied voltage can be generated by direct or alternating current sources, and a transformer can be used to increase or decrease the output voltage, as desired.
Within the vessel 10 there are relatively compact coke particles which are passed into the zones 11 and 12 down to the zone 13. The solids are kept in the form of a dense moving bed, which has a density between 0.641 and 1.20, z. B. 1.026 g / cms. The size of the coke particles is generally 0.127 to 2.54 cm, while the majority of the solids have an approximate diameter of 0.635 cm.
The solids are introduced into the upper part of zone 10 - which will come back later - and passed down into zone 11, or through zone 11 into zone 12, at a rate of 2.75 to 3.0 m / hour and in the form of a flowing fixed bed maintained by gravity. In zone 11, the relatively cold solid particles are subject to a heat exchange with the hot gaseous products flowing upwards from reaction zone 12, the solids being heated to a temperature of about 1120 C,
while the vapors are cooled down to a temperature of about 54 C.
In the examples described, methane is converted into hydrogen and highly qualified soot as required. The methane can be used either in the form of natural gas or as refinery off-gas. The starting gas has normally been cleaned before the reaction; so it is not necessary to use the methods for this, e.g. B. for the removal of H.S and CO =, which could contaminate the hydrogen flow to apply. Furthermore, by reducing the sulfur content in the starting product, a better coke quality can be obtained.
Assuming that you want about 0.566 million normal cubic meters of hydrogen per day, approx. 0.297 million normal cubic meters of methane per day are introduced into the lower part of the reaction vessel 10, that is, into zone 13, with the vessel 10 at one pressure of about 4.57 atmospheres is worked so that the methane is brought into contact with the hot solids leaving the reaction zone 12 from normal temperature to a temperature of 930 to 980, with only slight cracking taking place in this zone.
Within the cracking zone 12, a voltage is applied between the electrode pairs and the moving solid bed. The voltage is so high that the solids, due to their resistance (soot has an electrical resistance of around 0.00184 Ohm / cm3), without any noteworthy electrical discharges taking place within the reaction vessel. If carbon-containing material is used as solid contact material, a voltage of about 1.2 to 4 V / cm is preferably applied in order to increase the temperature of the solid from about 1038 to 1371 C.
The electrical potential changes with the conductivity of the solid, the desired cracking yield per volume, unit and the reaction temperature. Roughly speaking, this potential ranges from 0.04 to 400 V / cm maximum.
According to the examples, work is carried out in the reaction zone at 1177 C using a voltage of 0.905 V / cm between the electrodes. Approximately 30 kWh per 28 normal cubic meters of the starting methane is consumed if the methane is to be converted into hydrogen in high yield. The contact time in zone 12 is about 2 to 3 seconds, with the conversion proceeding up to 95% and a gas stream being obtained which contains 97.5% hydrogen.
As a result of the high heat efficiency of the present process, the energetic expenditure is around 24 kWh, which is theoretically necessary for the conversion of 28 cubic meters of methane to the same degree of conversion. Since the methane is split into hydrogen by being brought into contact with the heated coke bed, which is kept moving, carbonaceous materials are also deposited on the contact particles at the same time.
Since it is normally desirable to use coke that can be simultaneously produced by the present process, the final solids product of the process is usually a homogeneous mass of coke particles suitable for making electrodes. Normally these have a resistance of 0.012 to 0.0142 Ohm / cm, the density of the particles being 1760 kg / m3 and the X-ray diffraction spectrum similar to that of fluid-coke. Carbon is continually deposited on the solid contact materials.
In order to obtain a relatively even size distribution, part of the circulating solids is normally subjected to a comminution, whereby it is also possible to replace these with new solids of smaller particle size. The comminution of the solids is expediently carried out in part 22 of the vessel 10, the introduction organs 23 being used for this purpose. The grinding gas can be hydrogen or methane. On the other hand, the particle size can also be reduced in a separate vessel by numerous other means.
The coke particles are withdrawn through line 24 as the end product. Of course, this product can also be obtained from other parts of the system. This material is a high-quality carbon that can be used as an electrode material in the metallurgical industry and as a raw material in the manufacture of calcium carbide or in the manufacture of phosphorus.
It is particularly advantageous to circulate the relatively cool (315 to 480 C) coke particles that are withdrawn from the lower part 22 of the conversion vessel in the manner described below, because this makes the most effective use of the amount of heat used in the process.
Approximately 75 to 80% of the solids passing through the reaction zone are first treated with the end gas product in zone 11. The solids go through line 25 from the part 22 to rise through 16, from where they are returned to the upper parts of the unit 10.
The unit 16 preferably consists of a tube bundle system secured against pressure, although a spiral line or a piston can alternatively be used as a feed device.
The solids are cooled by heat exchange in zone 13 with methane and are then circulated to the end gas in cooling zone 11 via line 17. The cooled solids are mixed with the end gases and then return to the reaction zone. It is usually advantageous to provide a smaller storage space 26 in order to be able to arrange the flow of the solids to the conversion vessel in a balancing form.
Line 18 is used to add fresh solids to the stream going to vessel 10; however, this line is also suitable for changing the flow of solids by removing part of the circulating solids.
The circulating coke particles can be distributed in zones 11-13 by a number of means which will not be further mentioned here. A uniform flow can be achieved within the vessel, e.g. B. be maintained by grid members.
Generally a. Cooler 27 is used for treating the coke emerging from zone 13. You can use an ordinary spray of water for this. Although the cooler is located on the line 25 on the drawing, it can also be attached to other parts of the circulation stream. Additional cooling of the circulating solids is particularly desirable where the hydrogen is to be compressed. Although less desirable, cooling can also be omitted.
At first glance it would seem reasonable to vary the energy balance of the system by changing the flow of solids as a moving bed in the reaction zone.
It was surprisingly found that there is an amount of solids that is not only associated with minimal energy consumption when flowing through, but that this amount of solids can also be changed without increasing the heat consumption.
Generally speaking, the consumption of solids is calculated from the total heat balance and from how much heat was used to preheat at a specific reaction temperature. If the circulating amount of solids is too low, then a new amount is not sufficiently preheated, but if it is too large, the amount of solid particles passing through zone 12 is not preheated sufficiently.
There are several reasons for achieving maximum efficiency; it is not a well-defined amount of the solid particles that is the reason why the energy requirement can be kept to a minimum. This can be seen from FIG. 2, in which the data listed in the table below figure as points.
The amount of coke in g / dm3 is plotted on the abscissa and the energy requirement in kcal / m3 of the H2 produced is plotted on the ordinate. The solid particles are coke, with normal temperature both for the amount of methane initially used and for the solids set in circulation. The reaction zone is kept at a temperature of 1150 to 1200.degree. Relatively long contact times are used.
EMI0004.0038
<I> Table <SEP> 1 </I>
<tb> amount of coke <SEP> energy requirement
<tb> in <SEP> g / dm3 <SEP> des <SEP> kcal / m3 <SEP> des
<tb> resulting <SEP> H2 <SEP> resulting <SEP> H2 <SEP> increase
<tb> 0.550 <SEP> <B> 561000 </B> <SEP> 22
<tb> 0.682 <SEP> 459000 <SEP> 0.768 <SEP> 459000 <SEP> 0.873 <SEP> 459000 <SEP> 0.960 <SEP> <B> 532000 </B> <SEP> 16
<tb> 1,120 <SEP> <B> 667000 </B> <SEP> 45 As can be seen from the table above and the curve in the drawing, the amount of coke can be varied over a very specific range, e.g. B.
0.67 g / dm3 to 0.896 g / dmg hydrogen, with optimal thermal performance still being given.
In this way, the system shown in Fig. 1 is particularly advantageous insofar as the effectiveness of this method by small changes in the amount flowing through and local variations in the supply of the amount of starting material and the coke flowing through over the entire cross-section of the contact vessel is not too much is affected. In this way, therefore, optimal conditions can easily be achieved.
Table 2 corresponds to a compilation of the information to be considered with reference to the system shown in FIG.
EMI0004.0048
<I> Table <SEP> 11 </I>
<tb> Possible <SEP> preferred
<tb> area <SEP> area
<tb> reaction temperature,
<tb> C <SEP> 982-1650 <SEP> 1040-1370
<tb> Amount of solids
<tb> in <SEP> g / dm3 <SEP> H2 <SEP> <B> 0.550-1.120 </B> <SEP> 673- <SEP> 896
<tb> Voltage <SEP> across <SEP> to <SEP> den
<tb> electrodes <SEP> in. <SEP> V / cm <SEP> (1.04- <SEP> 400 <SEP> 1.2- <SEP> 4
<tb> Dwell time <SEP> of the <SEP> gas
<tb> in <SEP> See <SEP> 0.5- <SEP> 20 <SEP> 2- <SEP> 5
<tb> Size <SEP> of the <SEP> solids
<tb> in <SEP> cm <SEP> 0.127-2.54 <SEP> 0.457-1.02 Many changes can be imposed on the system described above.
Some of the hot gaseous products can be used, e.g. B. in the cycle hydrogen to heat the starting materials. This is particularly desirable when the starting material is a liquid and the hydrogen is used as a vaporizer. The inlet openings for the starting material (line 20) can be used to control the degree of preheating of the starting materials; it is possible to use one or more types of the starting material at the same time. In this way, liquid and gaseous starting materials can be enforced at the same time.
Another embodiment of the present invention includes a high temperature suction zone, the coke coming from the cracking zone being improved in electrical and mechanical properties. Although it may not generally be desirable, the system can be modified in such a way that the starting material flowing down is touched by upwardly moving solids, with a spiral conduit or a piston feeding device being able to replace the tube bundle.
As will be explained below, some very specific vessels can be used for the various heat exchange steps. The use of a moving bed of solids which passes through the reaction zone is advantageous in that it is possible in this way to use high gas velocities, whereby it is not necessary to use particularly fine solids. There is also no problem in recovering entrained finer particles, and it is by no means difficult to do because it is in hand to ensure a suitable distribution of the particle size.
Although it is generally less desirable, a relatively dense fluidized bed in one or more treatment zones can also be used in the present invention. Thus, FIG. 3 particularly relates to such a system.
This shows a method which is mainly carried out in the reactor 100 and in the heat exchange zone 101 and 102. Viewed fundamentally, the system shown is the same as that in FIG. 1. The electrodes 110 and 111 convey a sufficient voltage to the solid mass in the vessel 100 so that a reaction temperature of 1204 to 1316 C is achieved.
The method shown in FIG. 3 is different in that the solid particles are maintained within the reactor 100 in the form of a relatively dense bed, for example at a density of 0.64 to 0.96 kg / m 3. The gas used for the fluidization, e.g. B. hydrocarbons (methane), hydrogen, or a stream of inert gases is introduced through line 112.
The gas can be introduced at high speeds in such a way that the solid particles are broken up; in this way it is possible to achieve a particle size distribution that is suitable for whirling up. The bed thus consists of solids, the particle size of which is between a mesh size of 20 to 100. The starting material, such.
B. the methane or other vaporizable hydrocarbons, is introduced through the line 117 into the zone 102 and heated therein to the reaction temperature, the preheated gas stream being passed through the line 114 into the reactor 100. The grid 113 gives the solids in the vessel 100 a certain amount of support and at the same time distributes the starting gas. Line 116 serves as an auxiliary means to bring feedstock into the reaction zone.
The preheating as well as the heat recovery is effected by circulating a relatively coarse mass fed in through line 118 and takes place between the vessels 101 and 102. The solids in the vessel 101 are able to remove heat from the end gases that have developed in the reactor, to win and give off their heat to the starting material in the vessel.
Grid 105 serves to distribute the reaction gases over the volume of the heat recovery zone. Relatively cold solids are withdrawn from the preheater through line 119 and drawn into the heat recovery zone 101 through lines 103 and 106. This is done in the same way as is shown in FIG. In general, moving bed conditions are maintained in zones 102 and 101 to ensure countercurrent heat exchange.
The high grade coke product is drained from the reactor through line 115. The end product can be obtained directly, but it can also be used to transfer heat to the various gas flows.
In general, a certain amount of the finely divided solid will be entrained from reactor 100 with the tail gases. As a result of the large differences between the individual particle sizes, the entrained fine particles and the heat transfer medium go into the zone 101 (approximately 635 cm in size), while the fine particles similarly pass through the container 101 together with the end gas flow. The flow of the end product is recovered at the top of the line 107, while the cyclone 108 is used to remove the fine particles.
The fine particles are recovered through line 109 and can be passed through the reaction zone or otherwise used. The tail gas is recovered through line 120 and then subjected to conventional cleaning, e.g. B. by subjecting it to a pressure water wash.
Since it is not necessary to remove the fine substances from the high temperature zone or the corresponding gases, but rather from the cooled gaseous substances flowing out of zone 101 from zone 101, there are significant savings in terms of the separation of the solid particles different sizes he aims. In addition, it is possible to save the construction mate rials to a considerable extent, because the gas volume, which is subjected to the treatment, is considerably lower, and is located at wesent Lich lower temperatures.
In brief, the subject matter of the present invention provides the following advantages over previously known processes: 1. Effective process control over a wide range of bed densities, both under moving bed and fluidized bed conditions. Since the solids play an important role in the reaction and not the spark discharges, any phase of dense solids can be used.
2. In addition, lower electrode voltages are sufficient, especially when the present method is compared with the so-called arc method. In this way, the energy expenditure and the costs are optimally low, with the costs for insulation at high voltages and the energy supply that becomes necessary as a result also being eliminated. 3. By using circulating solids, it is possible to regain practically all of the heat in order to use it later to preheat the starting materials by means of the end materials.
The energy requirement is almost limited to the heat of formation of the starting material at the reaction temperature.
4. An elastic mode of operation with regard to the loading of the plant is possible because the density of the bed is not so critical; this makes it possible to change the gas velocity of the starting products within wide limits.
5. Easy recovery of fine particles can also be achieved.
6. The end product is of high purity. The coke particles of a certain size are agglomerated so that the coke is particularly well suited for the production of electrodes.