DD150073A5

DD150073A5 - Verfahren zur umwandlung von kohlenstoffhaltigen materialien

Info

Publication number: DD150073A5
Application number: DD80220172A
Authority: DD
Inventors: Warden W Mayes
Original assignee: Cosden Technology
Priority date: 1979-04-02
Filing date: 1980-04-02
Publication date: 1981-08-12
Also published as: NL8020136A; ES8104379A1; PL223113A1; IT8020937A0; IL59769A0; ES8203950A1; GB2065161A; ZA801909B; PT71047A; JPS56500343A; ES497332A0; IT1130572B; WO1980002151A1; BE882491A; PT71047B; ES490128A0; FR2452965A1; BR8007917A; GB2065161B; KR830001885B1

Abstract

Es handelt sich um ein Verfahren zur Umwandlung eines kohlenstoffhaltigen Einsatzgutes in wertvollere Produkte unter Verwendung einer Schmelze als Reaktionsmittel, bestehend aus den folgenden Schritten: Beruehrung eines kohlenstoffhaltigen Einsatzmaterials mit einer Schmelze als Reaktionsmedium unter Aufrechterhaltung auf einer Temperatur ueber dem Schmelzpunkt des besagten Mediums im unteren Teil einer im wesentlichen vertikalen verlaengerten Reaktionszone zwecks Bildung eines Gemisches aus dem kohlenstoffhaltigen Einsatzgut und der Schmelze als dem Reaktionsmedium, wobei wenigstens ein gasfoermiges Material unter den Bedingungen der Reaktionszone vorhanden ist und ein Mischphasengemisch gebildet wird; hydraulischer Transport des Mehrphasengemisches im wesentlichen in Richtung nach oben durch die Reaktionszone zu dem oberen Teil davon im Rahmen einer Parallelstroemung der Komponenten des Gemisches und mit einer Geschwindigkeit, die ausreicht, in der Reaktionszone einen Gaslifteffekt zu bewirken, wobei eine chemische Umwandlungsreaktion stattfindet, um ein modifiziertes Mehrphasengemisch zu erzeugen; Weiterleitung des modifizierten Mehrphasengemisches aus dem oberen Teil der Reaktionszone zu einer Trennvorrichtung und Trennung des modifizierten Mehrphasengemisches in einen Strom aus einem gasfoermigen Produkt oder aus gasfoermigen Produkten u. einen Fluessigkeitsstrom, der der besagten Schmelze entspricht. Es handelt sich des weiteren um einen Apparat zur Durchfuehrung des vorliegenden Verfahrens.

Description

Berlin, den 17, 9. 80 AP C 10 G/220 172 GZ 57 266 12 ^J

Verfahren zur Umwandlj-inci von kohlenstoff hai.tip en Materialien Anwend υ η g egeb i et de r E.rf ind u η q

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Umwandlung von kohlenstoffhaltigen Materialien in einer Schmelze als Reaktionsrnedium, Im besonderen betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren und einen Apparat für die Umwandlung von kohlenstoffhaltigen Materialien in einer Schmelze, woboi sich wenigstens ein Teil der Reaktionsteilnehmer in der gasförmigen Phase befindet, um einen innigen und gleichmäßigen Kontakt zwischen den Reaktionsteilnehmern und der Schmelze, kurze Reaktionszeiten und eine unabhängige Kontrolle des Verhältnisses der Strömungsgeschwindigkeiten der Schmelze zu den Strömungsgeschwindigkeiten des Einsatzgutes durch die Reaktionszone zu ermöglichen. Die vorliegende Erfindung kann dazu dienen, um simultan mehr als eine kontinuierliche chemische Reaktion in einer gemeinsamen Schmelze unter kontinuierlicher Überführung der Schmelze zwischen mehreren Reaktionszonen bei einem Reihen- oder Parallelbetrieb ohne die Hilfe einer mechanischen Pumpe durchzuführen, und die Reaktionszonen können bei verschiedenen Drücken betrieben werden.

Bekannte technische Lösungen

In den zurückliegenden Oahren haben verschiedene Forscher über die Umwandlung von kohlenwasserstoffhaltigen Materialien unter Verwendung einer Schmelze für solche Umwandlungen berichtet. Die vorherrschende Kategorie der Schmelze, von der als Medium für die Umwandlungsverfahren und/oder für die Ausrüstungen Gebrauch gemacht wurde, sind verschiedene Salz-

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schmelzen gewesen« Beispielsweise umfassen einige neuere US-Patente die Nrn. 3 252 773, 3 252 774, 3 567 412, 3 619 144, 3 708 27.0, 3170 737, 3 740 193, 3 758 673, 3 916 617, 3 941 681-und 4 017 271. Diese aufgezählten Patente bringen die Verwendung einer Alkalimetall-Salzschmelze als Reaktionsmedium im Rahmen der Vergasung der Kohlenwasserstoff~Einsatzmaterialien in Vorschlag. In ähnlicher Weise beschreiben die US-Patente Nr. 3 553 279, 3 081 256, 3 745 109, 3 582 188, 3 862 025, 3 871 992 und 3 876 527 die Verwendung einer Alkallm*etall~Salzschmelze als Reaktionsmedium beim Kracken von Kohlenwasserstoff-Einsatzmaterialien zur Herstellung von Äthylen»

Als weiteres Beispiel gemäß dem Stand der früheren Technik sind Salzschmelzen auch für die Verwendung bei der Dehydrierung von Kohlenwasserstoff-Einsatzmaterialien vorgeschlagen worden. Siehe hierzu die U.S.-Patente Nr. 3270086, 3309419, 3449458, 3586733, 3637895 und 3697614. Als zusätzliches Beispiel beschreiben die U.S.-Patente Nr. 3387941 und 3440I64 die Verwendung von Alkalimetallsalzen als Reaktionsmedium bei der Entschwefelung von Kohlenwasserstoffmaterialien. . ,

Bis jetzt ist die berichtete Verwendung einer Schmelze als Reaktions- oder Umwandlungsmedium auf verfahrensspezifische und mechanische Auslegungen begrenzt gewesen, die eine relativ geringe Kapazität aufwiesen, im Gegensatz zu Auslegungssystemen, die sich aur kommerziellen Verwendung eignen. Darüber hinaus werden auf Grund der Notwendigkeit zur Aufrechterhaltung von Strömungsgeschwindigkeiten auf geringen Niveaus die Verfahren mit.den Schmelzen besonders ungünstig bei solchen Arten von Umwandlungsreaktionen, bei denen die Ausbeuten in nachteiliger Weiße durch lange Berührungszeiten zwischen der Schmelze und den Kohlenwasserstoff-Reaktionsteilnehmern affiziert werden.

Die U.S.-Patente Nr. 2031987, 3852188, 3862025, 3871992 und 3876527 bringen ebenfalls in Vorschlag, daß das Kohlenwasserstoff-Einsatzgut mit der Schmelze nach dem Gleichstromprinzip in B_erührung gebracht werden kann. Um eine ausreichende Trennung zwischen der Schmelze und den gasförmigen kohlenwasserstoffhaltigen Materialien zur Produktgewinnung zu erreichen, müssen die Eintragmengen in der Zeiteinheit jedoch erneut auf unerwünscht geringe Niveaus begrenzt werden, wodurch die Verarbeitungskapazitäten eingeschränkt und die Produktausbeuten nachteilig affiziert werden· Es ist in dem U.S.-Patent Nr. 2055313 ebenfalls vorgeschlagen worden, daß das Kohlenwasserstoff-Einsatzmaterial dazu verwendet werden kann, um eine Schmelze als Reaktionsmedium hydraulisch zu transportieren. Im Rahmen dieses erwähnten Verfahrens kommt es jedoch zu der tatsächlichen Umwandlung des kohlenwasserstoffhaltigen Einsatzgutes durch die

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Berührung mit der Schmelze in einer Strömung nach dem Gegen-Stromprinzip zwischen den Stoffen. Wiederum würde die Kapazität der größten, praktisch möglichen Anlage, die nach diesen Vorschlägen zu errichten ist, auf die Strömungsgeschwindigkeit begrenzt sein, bei der die gasförmigen Reaktionsteilnehmer aus der Schmelze bei dem Grenzflächenniveau austreten könnten«,

Die vorliegende Erfindung verfolgt das Ziel, ein Verfahren und einen Apparat zur Umwandlung von kohlenstoffhaltigen Materialien in einer Schmelze als Reaktionsmedium zu beschreiben, wobei die Unzulänglichkeiten gemäß dem Stande der früheren Technik überwunden werden« Im Rahmen der vorliegenden Erfindung handelt es sich um eine hohe Kapazität, um verbesserte Produktausbeuten und die Ermöglichung kurzer Kontaktzeiten zwischen den kohlenstoffhaltigen Reaktionsteilnehmern und der. Schmelze als Reaktionsmedium«

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren und einen Apparat zu beschreiben, wobei mehrere verschiedene Reaktionen in getrennten Reaktionszonen bei unterschiedlichen Drücken unter Verwendung einer gemeinsamen Schmelze als Reaktionsmedium ausgeführt werden können, die ohne die Hilfe einer Pumpe in Zirkulation versetzt wird»

Das Ziel der vorliegenden Erfindung umfaßt ebenfalls ein Verfahren' und einen Apparat, wobei eine innige und gleichmäßige Berührung zwischen den Reaktionsteilnehmern und der

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Schmelze zu verzeichnen ist und das Verhältnis der Reaktionsteilnehmer zu der Schmelze in jeder Reaktionszone unabhängig voneinander kontrolliert werden kann.

Wesen der E r f indu ng;

Bei der Verwirklichung der vorhergehenden und anderer Ziele handelt es sich gemäß der vorliegenden Erfindung um die Aufgabe, ein Verfahren für die Umwandlung von kohlenstoffhaltigen Einsatzmaterialien zu wertvolleren Produkten bereitzustellen, wodurch sich wesentliche Einsparungen an Kapitalaufwand ergeben und die Produktausbeuten verbessert werden, verglichen mit den Kohlenwasserstoff-Umwandlungs-

verfahren mit einer Schmelze gemäß dem früheren Stand der Technik« Dieses Verfahren kann wie folgt charakterisiert werden: Durch Berührung eines kohlenstoffhaltigen Einsatzmaterials mit einer Schmelze unter Aufrechterhaltung bei einer Temperatur über dem Schmelzpunkt der Schmelze in einer im wesentlichen vertikalen, verlängerten Kohlenwasserstoff-Umwandlungszone (in im wesentlichen vertikalen, verlängerten Kohlenwasserstoff-Umwandlungszonen) bei einem im wesentlichen nach oben gerichteten Parallelstrom des Einsatzgutes und der Schmelze und bei einer Geschwindigkeit, die ausreicht, um vorzugsweise wenigstens einen Schaumströmungstransportzustand durch die Reaktionszone gemäß der nachstehenden Definition herzustellen; und sodann erfolgt die Trennung des Parallelstromes des Einsatzgutes und der Schmelze in einen Strom aus wertvolleren Produkten und einen Strom einer Schmelze im oberen Teil der Reaktionszone. Eine Strömung geringerer Turbulenz (oder Strömungsgeschwindigkeit) kann vorgesehen und durchgeführt werden, aber die ökonomischen Vorteile würden in hohem Maße reduziert werden. Durch die Zugrundelegung einer parallelen Schaumströmung der Reaktionsteilnehmer und der Schmelze hat der Antragsteller festgestellt, daß Strömungsgeschwindigkeiten mit Erfolg realisiert werden können, die um das 1Ofache größer sind als die gemäß dein früheren Stand der Technik bei den Verfahren mit der Schmelze möglichen Geschwindigkeiten«· Als Folge der viel höheren Eintragmengen in der Zeiteinheit, die mit dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung möglich sind, können kommerziell signifikante Mengen an Kohlen·» wasserstoff-Sinsatzgut mit einer viel kleineren technischen Ausrüstung in wirksamer Weise verarbeitet werden, als dies bei den Verfahren und Ausrüstungen gemäß dem früheren Stand der Technik der Pail ist«. Darüber hinaus bietet durch die Verwendung einer parallelen Schaumströmung unter Berührung der Schmelze und der kohlenstoffhaltigen Reaktionsteilnehmer die vorliegende Erfindung die Möglichkeit, die Berührungszeit zwischen der Schmelze und dem kohlenstoffhaltigen Einsatzmaterial (oder den Reaktionsteilnehmern) auf sehr kleine Werte einzustellen.. Es handelt sich dabei um Größenordnungen von 1 Sekunde oder darunter* Da„

durch ergibt sich eine signifikante Verbesserung der Produktausbeute. Mit anderen Worten bietet die vorliegende Erfindung durch die Verwendung größerer Eintragmengen je Zeiteinheit die Verwendung eines Zeit/Temperatur-Profils, das für die Durchführung von Kohlenwasserstoff-Umwandlungsreaktionen optimaler ist.

Im allgemeinen kann das Verfahren der vorliegenden Erfindung bei jeder Kohlenwasserstoff-Umwandlungsreaktion unter Benutzung einer Schmelze verwendet werden. Die Schmelze und das Kohlenwasserstoff-Einsatzgut müssen innerhalb eines Parallelstromes in einer vertikal verlängerten Reaktionszone miteinander in Berührung gebracht werden, wobei das gasförmige Einsatzgut und/ oder die gasförmigen Reaktionsteilnehmer und/oder das Verdünnungsgas ein hydraulisches Strömungsbild von hinreichender Turbulenz bilden, um vorzugsweise die Schaumströmung oder eine turbulentere Art der hydraulischen Transportströmung zu repräsentieren, wie weiter unten näher definiert wird. Irgendeine geeignete Überführungsgeschwindigkeit über diesen typischen Wert kann erfolgreich sein und in bestimmten Situationen im Rahmen der praktischen Durchführung der vorliegenden Erfindung Verwendung finden« Es ist von Vorteil, ein hydraulisches Strömungsbild und ein Verhältnis der Schmelze zu dem gasförmigen Einsatzgut und/oder zu den gasförmigen Reaktionsteilnehmern und/oder zu den gasförmigen Verdünnungsmaterialien für ein ökonomisches Gleichgewicht zwischen den Betriebskosten und der innigen »Berührung auszuwählen» Beispielsweise kann der hydraulische Transport der Schmelze und des Kohlenwasserstoff-Einsatzgutes und/oder der Reaktionsteilnehmer durch die Reaktionszone in der Weise geschehen, daß in der Reaktionszone eine ringförmige Punktionsweise des hydraulischen Transportzustandes zu beobachten ist, wie weiter unten definiert wird, oder ein hydraulischer Transportzustand nach Art eines Nebels oder irgendein hydraulischer Transportzustand dazwischen hervorgerufen wird·

Gemäß der hier getroffenen Verwendung bezieht sich der Trans-

portzustand der "Schauraströmung" auf jenen hydraulischen Zustand oder Turbulenzgrad innerhalb der Mischphasenreaktionszone oder -zonen, die notwendig ist oder sind, um die Zirkulation der Schmelze als Reaktionsmedium gemäß dem Phänomen zu gewährleisten und aufrechtzuerhalten, das auf diesem Gebiet der Technik als Airlift oder Gaslift bekannt ist· Die optimale Auslegung wird durch eine Turbulenz erreicht, die größer als die Mindestturbulenz ist« Der optimale Grad der Turbulenz für jede Reaktionszone mit der Schmelze muß getrennt für sich bestimmt werden, der Antragsteller hat aber herausgefunden, daß die logischste Auslegung in zahlreichen Schmelzsystemen dem Strömungsbild der "Schaumströmung" entspricht, wie es von Anderson, R.J. und Russe-li, T.W·!¹,, in der "Chemical Engineering" vom 6* Dezember 1965 beschrieben und näher erläutert ist. Bestimmte Strömungszustände, die durch die obigen Verfasser als."schleichende Rohrströmung" charakterisiert wurden, können der Definition der "Schaumströmung" gemäß der vorliegenden Erfindung genügen, weil der erforderliche Gaslifteffekt hervorgerufen wird. Es ist beabsichtigt, daß derartige Zustände auch in den Geltungsbereich der Ausdrucksweise "Schaumströmung" fallen, wie sie in dieser Anmeldung verwendet werden, und somit in den Anwendungsbereich der vorliegenden Erfindung*

Das Verfahren der vorliegenden Erfindung ist besonders geeignet für das Kracken eines Kohlenwasserstoff-Einsatzgutes mit einem hohen Schwefelgehalt in wertvollere Produkte« Gleichzeitig er~ gibt sich eine Eignung für die teilweise Oxydation des kohlenstoffhaltigen Produktes aus der Krackreaktion« Die Schmelze als Reaktionsmedium kann in der Weise ausgewählt werden, ohne weiteres im wesentlichen alle Schwefelverbindungen zurückzuhalten, die während des Krackens und während der Reaktionen der teilw.eisen Oxydation freigesetzt werden. Eine solche Schmelze läßt sich ohne weiteres regenerieren, um den zurückgehaltenen Schwefel daraus ohne die Notwendigkeit einer vorherigen kostspieligen Entschwefelungsbehandlung des Einsatzmaterials zu entfernen« Darüber hinaus besteht ein weiterer Vorteil der vorliegenden Er-

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findung darin, daß eine einzelne Zufuhr der Schmelze als Reaktionsmedium durchgeführt werden kann, um eine Vielzahl von chemischen Reaktionen aufrechtzuerhalten, indem die Schmelze dazwischen in den Kreislauf zurückgeführt wird. Die Kohlenwasserstoff -Umwandlungsreaktion kann-in Verbindung mit einer exothermischen'Reaktion stattfinden, wie beispielsweise mit einer partiellen Oxydationsreaktion, wobei die in der exothermischen (Oxydations-) Reaktionszone freigesetzte Wärme dazu dient, um die notwendige Reaktionswärme für andere Reaktionen oder Umwandlungen zu liefern, die endothermisch verlaufen· Die Wärmeübertragung von den exothermischen Reaktionszonen wird durch die Zirkulation der Schmelze zwischen den betreffenden Zonen erleichtert, wodurch die Möglichkeit gegeben ist, daß die Schmelze Wärme in der Form der fühlbaren .Wärme der Schmelze führt* Die Zirkulationsgeschwindigkeit, die gefordert wird, um die notwendige Wärme zu übertragen, ißt von den Temperaturdifferenzen zwischen den betreffenden Reaktionszonen sowie den Wärmekapazitäten der verwendeten Schmelze abhängig. Unabhängig von den Wärmeübertragungsforderungen, die durch die Zirkulation der Schmelze zwischen den betreffenden exothermischen und endothermischen Reaktionen erfüllt werden, versetzt die Wiederaufnahme der Schmelze von einer Trennvorrichtung und zurück in den Kreislauf zu dem betreffenden unteren Querschnitt einer vertikal verlängerten hydraulischen Transportreaktionszone der Schaumströmung (Transportreaktionszonen) den Konstrukteur in die Lage, das Verhältnis der Schmelze zu dem Einsatzgut und/oder zu den Reaktionsteilnehmern' und/oder zu dem Verdünnungsgas innerhalb jeder Transportreaktionszone zu kontrollieren«

Kurze Beschreibung der Abbildungen der Zeichnungen

Abbildung 1 entspricht einem schematischen Strömungsbild eines Vergasungsverfahrens mit geschlossenem Kreislauf unter Zugrundelegung der schöpferischen Gedanken der vorliegenden Erfindung;

Abbildung 2 gibt ein schematisches Strömungsbild eines kontinuierlichen Vergasungsverfahrens bei einem schwefelhaltigen kohlen«

stoffreichen Einsatzmaterial gemäß der vorliegenden Erfindung wieder;

Abbildung 3 zeigt ein schematisches Strömungsbild eines Systems mit zwei Reaktionszonen gemäß der vorliegenden Erfindung unter Verwendung einer gemeinsamen Schmelze als Reaktionsmedium;

Abbildung 4 entspricht einem schematischen Strömungsbild eines Systems ähnlich demjenigen in Abbildung 3 und

Abbildung 5 gibt ein schematisches Strömungsbild eines Systems mit drei Reaktionszonen gemäß der vorliegenden Erfindung unter Verwendung einer gemeinsamen Schmelze als Reaktionsmedium wieder.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Verkörperungen

Der Antragsteller hat herausgefunden, daß durch die Verwendung des -Gedankens des parallelen hydraulischen Transportes mit Hilfe der Schaumströmung gemäß der vorliegenden Erfindung Eintragmengen in der Zeiteinheit durch Einstraßenanlagen erhalten werden können, die den.iOfachen Werten derjenigen Eintragmengen entsprechen, die im Zusammenhang mit den Schmelzverfahren gemäß dem früheren Stand der Technik möglich sind« Es handelt sich dabei um einen Bereich von Durchsätzen, der dazu beiträgt, daß die Technologie mit der Schmelze kommerziell erstmalig bei der Umwandlung von kohlenstoffhaltigen Einsatzmaterialien in Mengen in Tonnen verwendet wird·

Im allgemeinen eignet sich das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung in hohem Grade für jede Art von Umwandlungsreaktion von Kohlenwasserstoffen, die denjenigen bekannt ist, die auf diesem Gebiet der Technik versiert sind« Das gilt ebenfalls für jede andere Art von chemischer Reaktion, die in der Lage ist, in einer Schmelze als Reaktionsmedium durchgeführt zu werden« Durch Veranschaulichung, aber ohne irgendeine Einschränkung, umfassen geeignete Reaktionen, die gemäß der vorliegenden Erfindung durchgeführt werden können, Krackung, Oxydation, 'Teiloxydation, Vergasung, Methanisierung, Polymerisation, Ent-

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alkylierung, Entschwefelung, Reformierung, Isomerisation, Dehydrierung, oxydative Dehydrierung, die katalysierten Versionen davon, Kombinationen davon oder irgendwelche der Verfahren, die in den folgenden U«S»-Patenten mit den jeweiligen Krn. beschrieben sind: 3252773, 3252774, 3449458, 3081256, 3708270, 3710737, 3745109, 3916617, 4017271, 3871992, 3862035, 3852188, 2031987, 2055313, 3387941, 3440164, 3270086, 3309419, 3586733, 3637895, 3697614, 3553279, 3567412, 3619H4, 3740193, 3758673, 3941681, 3948759, 2053211, 2334583, 2354355,-2100823, 20/4529, 3449458 und 2682459· Die einzige Beschränkung im Hinblick auf die besondere Art des Reaktionsverfahrens und die Ausrüstung, auf die das Prinzip der vorliegenden Erfindung in Anwendung gebracht v/erden kann, besteht darin, daß die spezielle Reaktion in der Lage sein muß, in einer Schmelze als Reaktionsmedium ausgeführt .zu werden. Dabei muß ein Gasreaktionsteilnehmer oder ein Gasverdünnungsmittel in ausreichender Menge vorhanden sein, um eine Schaumströmung gemäß der hier wiedergegebenen Definition in einer vertikal verlängerten Reaktionszone hervorzurufen. Ein detailliertes Verzeichnis anderer Arten von organischen Reaktionen, die in einer Schmelze als Reaktionsmedium durchgeführt werden können, findet sich in den Adνance_s__in Molten Salt Chemistry, Band 3, Plenum Press (New York 1975), Library of Congress Catalog Kr. 78-131884« Jede der weiter oben erwähnten Arten von Reaktionen ist denjenigen gut bekannt, die auf diesem Gebiet der Technik versiert sind, und die technischen Verfahren mit der Schmelze als Reaktionsmedium gemäß der vorliegenden Erfindung eignen sich in hohem Grade für eine Verwendung in dieser Hinsicht*

Die Schmelze als Reaktionsmedium kann irgendein geschmolzenes Material beinhalten, welches sich als Reaktionsmedium bei Reaktionen der weiter oben diskutierten Art eignet· Eine Forderung für eine erfolgreiche Praxis bei der Durchführung der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß die Schmelze hinreichend fluid sein muß, um ein hydraulisches Durchmischen mit nachfolgender Trennung zu ermöglichen, und bei den Reaktionstemperaturen und

Drücken stabil sein muß, von denen Gebrauch gemacht wird, damit die Reaktion ablaufen kann_e Typischerweise besteht die Schmelze als Reaktionsmedium, mit der das Kohlenwasserstoff-Einsatzmaterial in Berührung gebracht wird, aus einem geschmolzenen Metall, ausgewählt aus den Gruppen I-VIII der Tabelle des periodischen Systems der Elemente, oder aus einem geschmolzenen Metallsalz, welches innerhalb des Temperaturbereiches zwischen etwa 50 ⁰C und etwa 2500 ⁰G geschmolzen wird· Es muß hierbei eine hinreichend geringe Flüchtigkeit vorhanden sein, damit Verluste der Schmelze als Reaktionsmedium mit dem Produktgas auf ein Minimum herabgesetzt werden» Bevorzugte Materialien für die Schmelze als Reaktionsmedium beinhalten Alkalimetallschmelzen, Gemische aus Alkalimetallschmelzen, Alkalimetallsalzschmelzen, Gemische aus Alkalimetallsalzschmelzen sowie Gemische aus geschmolzenen Alkalimetallen und Alkalimetallsalzen· Geeignete Alkalimetallsalze sind: Alkalimetallkarbonate, -hydroxide, -nitrate, -sulfide, -chloride und -oxide, von denen die Karbonate, Sulfide, Chloride und Hydroxide bevorzugt werden* Die Verwendung des Karbonates ist besonders vorteilhaft, wenn die Entfernung des Schwefels aus dem Produkt verlangt wird, da das Karbonat in der Lage ist, mit Schwefelverbindungen zu reagieren^ die aus dem Einsatzgut bei erhöhten Temperaturen während der Gesamtreaktion freigesetzt werden*

Während die Möglichkeit besteht, ein einzelnes Alkalimetallsalz als Reaktionsmedium zu benutzen, wird es oft bevorzugt, ein eutektisches oder fast eutektisches Gemisch zu verwenden, zum Beispiel ein binäres, ternäres, quaternäres Gemisch usw. Besonders bevorzugt zur Verwendung als Schmelze als Reaktionsmedium im Rahmen der vorliegenden Erfindung werden Gemische aus Alkalimetallsalzen, wie etwa Alkalimetallkarbonate» Beispiele hierfür umfassen Hatriumkarbonat-Kaliumkarbonat-Lithiumkarbonat; Katriumkarbonat-Lithiumkarbonat; Kaliumkarbonat-Lithiumkarbonat sowie Natriumkarbonat-Kaliumkarbonat· Ebenso können alle anderen Salze davon eingesetzt werden· .Gemische der Alkalimetallsalze bilden ideale Bestandteile für die Schmelze als Reaktionsmedium

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im Rahmen der vorliegenden Erfindung, denn diese Materialien binden den Schwefel sehr rasch und können ohne weiteres regeneriert werden. Wenn das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung zur Vergasung von kohlenstoffhaltigen Einsatzmaterialien verwendet wird, kann ein einzelnes Alkalimetallsalz mit Vorteil eingesetzt werden, denn die dabei anzutreffenden höheren Temperaturen erlauben die Verwendung einer Schmelze mit einem höheren Schmelzpunkt· Besonders bevorzugt in dieser Hinsicht ist das Natriumkarbonat, denn, dieses Material steht ohne Schwierigkeiten im Rahmen des typischen Raffinations- oder petrochemischen Komplexes zur Verfügung und kann aus einem vorhandenen Abfallalkali geliefert werden. .

Die vorliegende Erfindung geht ebenfalls davon aus, daß die Schmelze als Reaktiojismedium auch ein zusätzliches katalytisches Material.:· als Beimischung enthalten kann, um die Umwandlungsreaktion der kohlenstoffhaltigen Materialien zu verstärken und zu begünstigen· -Wenn ein Aktivator oder ein Katalysator verwendet wird, wird die Schmelze in der Regel hiervon etwa 0-50 Masse-% und vorzugsweise etwa 25 Masse-% oder weniger von diesen Stoffen enthalten·

Das als Einsatzgut im Rahmen des vorliegenden Verfahrens verwendete kohlenstoffhaltige Material kann aus irgendeinem kohlenstoffhaltigen Material bestehen, das denjenigen gut bekannt ist, die auf diesem Gebiet der Technik versöart sind. Geeignete kohlenstoffhaltige Einsatzmaterialien beinhalten u.a·: Pflanzliche und mineralische Öle, andere natürlich vorkommende kohlenstoffhaltige Materialien, Asphalte, Kohlenwasserstoffrückstände, hergestellt durch Destillation oder durch Destillation und Lösungsmittelextraktion von Rohöl, Heizöl, Kreislauföl, Gasöl, Kautschuke, schwere Rohöle, Pech, Steinkohlenteer, Kohle, natürliche Teere, kohlenwasserstoffhaltige Polymere, Teersandöl, Naphtha, Schieferöl, Erdgas, Raffineriegas, leichte Kohlenwasserstoffe, wie zum Beispiel Äthan, Propan und Butan, Kerosin, zerfaserte Kfz-Reifen, Kurbelgehäuseöl von Kraftfahrzeugen usw. sowie Ge-

mische oder Produkte davon«

Das kohlenstoffhaltige Einsatzmaterial kann einen hohen Schwefelgehalt aufweisen« Beispiele hierfür beinhalten u.a.: Schwere Kohlenwasserstoff-Einsatzstoffe, wie etwa Rohöle, schwere Rückstände, die Asphalte, Kohlenwasserstoffrückstände, hergestellt durch Destillation oder Destillation und Lösungsmittelextraktion, Rohöldestillationsrückstände, Pech, andere schwere pechbiidende Kohlenwasserstoffrückstände, Kohle, Steinkohlenteer oder Destillate, natürliche Teere, Kreislauföl, Schlammöl, Teersand, und Ölschiefer«. Von besonderem Interesse sind Materialien mit einem hohen Schwefelgehalt und niedrigem Ascheanteil, wie etwa die Asphalte, Kreislauföl, Teersandöl, Schieferöl, Schlammöl sowie die Kohlenwasserstoffrückstände und die aromatischen Teere* . „ .

Das kohlenstoffhaltige Einsatzgut und die Schmelze werden im Parallelstrom durch die Reaktionszone in Berührung miteinander gebracht und dabei treten Geschwindigkeiten auf, die ausreichen, um vorzugsweise wenigstens einen Transportzustand nach der Art der "Schaumströmung" in der Reaktionszone gemäß der weiter oben vorgenommenen Definition aufrechtzuerhalten· Die genaue Strömungsgeschwindigkeit, die notwendig ist, um diese Art des Transportphänomens zu verwirklichen, wird beispielsweise mit der verwendeten besonderen Schmelze als Reaktionsmedium, dem besonderen kohlenstoffhaltigen Einsatzgut und der Notwendigkeit zur Aufrechterhaltung von Berührungszeiten innerhalb bestimmter Grenzen variieren₀ Diese Strömungsgeschwindigkeit (Eintragraenge in der Zeiteinheit ) kann ohne weiteres bestimmt werden, wie es für diejenigen, die auf diesem Gebiet der Technik versiert sind, gut bekannt ist« Die besondere Transportgeschwindigkeit, von der unter Einsatzbedingungen Gebrauch gemacht wird, kann über weite Bereiche variieren, wobei allerdings vorausgesetzt werden muß₉ daß die Transportzustände ausreichen müssen, um wenigstens den Transportzustand gemäß dem Gaslifteffekt in der Reaktionszone entsprechend der weiter oben angegebenen Definition aufrecht-

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zuerhalten· In der Praxis wird die Geschwindigkeit häufig größer sein als der Mindestwert, der notwendig ist, um diesen Gaslifteffekt hervorzurufen. Beispielsweise werden bei solchen Arten von Kohlenwasserstoff-Umwandlungsreaktionen, wie etwa beim Kracken und der partiellen Oxydation oder bei der Vergasung, . wobei die Kohlenwasserstoff-Umwandlungsreaktion durch minimale Berührungszeiten begünstigt wird, im allgemeinen sehr hohe Transportgeschwindigkeiten verwendet, um die Berührungszeit auf ein Minimum zu reduzieren· Zusätzlich eliminiert die Benutzung eines Transportes mit Hilfe der Mehrphasenschaumströmung die Notwendigkeit des Einsatzes von Pumpen, um die Schmelze durch die Verarbeitungsanlage zirkulieren zu lassen· *

Beim Kracken von Asphalt zur Herstellung von Äthylen beinhalten zum Beispiel unter Verwendung einer Schmelze als Reaktionsmedium aus einem Gemisch aus Kalium- und Lithiumkarbonaten mit einem Gehält an Alkalimetallsulfid von ungefähr 1 Masse-% unter stationären Betriebsbedingungen typische Durchsätze eine Ein-.tragmenge an dem kohlenstoffhaltigen Einsatzgut in der Zeiteinheit entsprechend einer Oberflächengeschwindigkeit von etwa 10 bis 100 ft/s und vorzugsweise von etwa 20-35 ft/s; und ein Masseverhältnis der.Schmelze zu dem kohlenstoffhaltigen Einsatzgut von etwa 2-20 und vorzugsweise von etwa 4-8 in Abhängigkeit von den Reaktionswärmen, der Wärmekapazität der Schmelze und den Temperaturdifferenzen zwischen den Reaktionszonen. Mit den Bedingungen der Reaktionszone in diesem Bereich sind Berührungszeiten von etwa 0,5-10 oder mehr Sekunden ohne weiteres zu er-, zielen·

In ähnlicher V/eise werden bei der Vergasung von kohlenstoffhaltigen Materialien zur Gewinnung von Gas mit geringen oder mittleren Btu-Werten unter Verwendung einer Natriumkarbonatschmelze als Reaktionsmedium mit einem Gehalt an Alkalimetallsulfid von etwa 0-25 Masse-% unter stationären Betriebsbedingungen Luft und Dampf in typischer Vtfeise in einem Verhältnis zur Kontrolle der Gesamtwärmeerezeugurig derart zugeführt, daß die besagte

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Gesamtwärme 1* in der Form der fühlbaren Wärme des austretenden Produktgases entfernt wird und 2. durch die Wände des Behälters verloren geht« Die Temperatur ist somit durch die Einstellung des Verhältnisses zwischen Luft und dem Dampf regelbar» Der typische Luftdurchsatz entspricht 3-7 pounds Luft je pound des kohlenstoffhaltigen Einsatzgutes und die typische Einsatsrate des Dampfes ist gleich etwa 0,2-0,5 pounds Wasserdampf je ponnd des kohlenetoffhaltigen Einsatzgutes« Der Transportreaktionsapparat ist derart bemessen, daß das gasförmige und flüssige Gemisch in typischer Weise mit einer Geschwindigkeit nach oben steigt, die der Oberflächengeschwindigkeit von etwa 25-100, vorzugsweise von etwa 10-80 und typischerweise von 10-40 ft/s, entspricht«

Wenn auch keine wesentliche Bedeutung für die Reaktion besteht, kann ein inertes Verdünnungsmittel verwendet werden, um den Partialdruck der Reaktionsteilnehmer in der Schmelze als Reaktionsmittel in der Reaktionszone zu regeln oder zu kontrollieren und/oder den Gaslifteffekt des Mehrphasen-Kohlenwasserstoff-Schmelze-Gemisches zu unterstützen« Verdünnungsmittel, die verwendet werden können, umfassen u.a.: Helium, Kohlendioxid, Stickstoff, Dampf, Methan und dgl«, Bei solchen Arten von Umwandlungsreaktionen der kohlenstoffhaltigen Materialien bei denen das Vorhandensein von Wasserstoff für notwendig oder wünschens-. wert angesehen wird, wie etwa beim Reformieren, bei der Wasserstoff entschwefelung oder beim Hydrokracken, können geeignete Mengen an Wasserstoffgas ebenfalls in die Reaktionszone injiziert werden«, Das inerte Verdünnungsmittel würde typischerweise in einem Molverhältnis von etwa 0,1-50 Molen des Verdünnungsmittels je Mol des kohlenstoffhaltigen Einsatzgutes oder Reaktionsteilnehmers und vorzugsweise von etwa 0,1-1 verwendet werden«

Die vorliegende Erfindung eignet sich im besonderen für das Kracken und die partielle Oxydation oder die Vergasung von schweren kohlenstoffhaltigen Einsatzmaterialien mit einem hohen Schwefelgehalt· Die Umwandlung dieser Stoffe ist bis jetzt nach

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den bekannten Verfahren ökonomisch unvorteilhaft gewesen. Eine solche Situation ist' unerwünscht. Die- Gründe liegen in den Produktzuständen, die zu erreichen sind, und/oder in dem übermäßig starken Verkoken in den Reaktionszonen und in der Notwendigkeit für kostspielige Entschwefelungsbehandlungen zur Herabsetzung des hohen Schwefelgehaltes der Einsatzmaterialien. Das vorliegende Verfahren und die technische Ausrüstung eignen sich für diejenigen Umwandlungsreaktionen von Kohlenwasserstoffen mit einem hohen Schwefelgehalt, die durch minimale Berührungszeiten begünstigt werden, wie etwa beispielsweise beim Kracken von schweren kohlenstoffhaltigen Einsatzmaterialien zu Äthylen und anderen Produkten« Polglich wird das vorliegende Verfahren unter Bezugnahme auf die bevorzugten Verkörperungen unter Einbeziehung des Krackens und der partiellen Oxydation oder Vergasung von schweren Kohlenwasserstoff-Einsatzmaterialien zur Herstellung von Äthylen und anderen Produkten und einem Gas mit geringen oder mittleren Btu-Werten beschrieben, obwohl zu betonen ist, daß die vorliegende Erfindung eine breite Reaktionstechnik beschreibt, die sich für jede Art der chemischen Umwandlungsreaktion eignet, die in der Lage ist, daß sie in einer Schmelze als Reaktionsraedium durchgeführt wird.

Im allgemeinen wird beim Kracken von Asphalten und anderen schweren Kohlenwasserstoff-Einsatzmaterialien zur Herstellung von Äthylen das Kohlenwasserstoff-Einsatzgut mit einem Gemisch von Alkalimetallkarbonaten oder mit einem Gemisch von Alkalimetallkarbonaten und Alkalimetallsulfiden bei einer Temperatur von etwa 600-850 ⁰C und einem Druck von etwa 0,5-10 Atmosphären, vorzugsweise bei ungefähr 1 Atmosphäre absolut, in Berührung gebracht. Die Eintragmengen in'der Zeiteinheit des Kohlenwasserstoff-Einsatzgutes und der Schmelze als Reaktionsmedium werden in der Weise eingestellt, daß in der Reaktionszone ein Transportzustand der Schaumströmung aufrechterhalten wird, wobei eine Berührungszeit von maximal etwa 25 Sekunden zu beobachten ist. Vorzugsweise werden die Eintragmengen in der Zeiteinheit so einreguliert, um eine Berührungszeit kleiner als etwa 5 Sekunden zu

bekommen und am bevorzugtesten eine Berührungszeit von etwa 1 Sekunde oder darunter, denn die Äthylenproduktion wird durch ein Reaktionsprofil mit einer minimalen Berührungszeit und einer hohen Temperatur begünstigt« Wahlweise kann ein geeignetes Verdünnungsgas, wie etwa Dampf oder Wasserstoff, dem Mehrphasengemisch aus der Schmelze und dem Kohlenwasserstoff-Einsatzgut beigemischt werden» Hierbei ist ein Molverhältnis zwischen dem Dampf und/oder dem Wasserstoff und den Reaktionsteilnehmern im Bereich von etwa 0,1-1 und vorzugsweise von etwa O₅3 einzuhalten·

Bei der partiellen Oxydation oder Vergasung von schweren kohlenwasserstoffhaltigen Einsatzmaterialien oder bei dem kohlenstoffhaltigen Produkt zum Beispiel des Krackens zur Herstellung eines Gases mit geringen oder mittleren Btu-Werten, welches sich vorwiegend aus Kohlenmonoxid und Wasserstoff zusammensetzt, wird das Kohlenwasserstoff-Einsatzgut typischerweise mit einer Schmelze aus einem Alkalimetallkarbonat oder aus einem Gemisch von Alkalimetallkarbonaten und «sulfiden bei einer Temperatur von etwa 800-1200 ⁰O und vorzugsweise bei einer Temperatur von ungefähr 1000 ⁰G und bei einem Druck von etwa 1-20 Atmosphären absolut in Berührung gebracht« Eine' geeignete Schmelze als Reaktionsmedium kann aus Natriumkarbonat oder aus einer Beimischung von Natriumkarbonat und -sulfid bestehen, denn bei den verwendeten Temperaturen ist das Natriummetallsalz geschmolzen und sehr fluid* Die Verwendung des Natriummetallsalzes als Schmelze ist ebenfalls wünschenswert, denn dieses Material ist billiger als die meisten anderen Medien und weist ebenfalls eine sehr hohe Affinität zur Zurückhaltung von Schwefeloxiden aufβ Die Vergasungsreaktion verläuft fast momentan und die Be~ rührungszeit wird im allgemeinen kleiner als etwa 10 Sekunden sein, vorzugsweise kleiner als etwa 5 Sekunden und am bevorzugtesten kleiner als etwa 2,0 Sekunden«, Die spezifischen Einsatzraten für den Sauerstoff werden in Abhängigkeit davon variieren, ob Luft, reiner Sauerstoff oder bestimmte andere sauerstoffhaltige Gase verwendet werden« Das Verhältnis des sauer-» stoffhaltigen Gases zu dem kohlenstoffhaltigen Einsatzgut wird

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in der V/eise geregelt, daß die Produktion von Kohlenmonoxid und Wasserstoff aus dem Einsatzgut bevorzugt wird. Um die Temperatur durch den Umfang der Wassergasreaktion·zu regeln, wird meistens Dampf in die Reaktionszone injiziert, wobei die spezifische Menge mit zunehmender Temperatur notwendigerweise zunimmt. Wo von der partiellen Oxydation in Verbindung mit einer endothermischen Reaktion Gebrauch gemacht wird, kann es zum Zwecke der Wärmezufuhr hierfür notwendig sein, die Wärmeentwicklung in der Weise' zu regeln, indem Dampf zur Begünstigung einer Wassergasreaktion injiziert wird· Wo es erwünscht ist, eine vollständige Oxydation des Einsatzgutes zu erhalten, werden meistens dieselben Reaktionsbedingungen verwendet, wobei die Ausnahme gemacht wird, daß die Menge an Sauerstoff oder der sauerstoffhaltigen Gaszugabe in ausreichender V/eise verstärkt •wird, um eine Vollständige Oxydation zu bewältigen. Ylenn die Oxydation in Verbindung mit einem Kracken verwendet wird, um Wärme zuzuführen, und das während des Krackens gebildete kohlenstoffhaltige Material nicht ausreicht, um dem Wärmebedarf zu genügen, kann zusätzliches Einsatzmaterial (dasselbe wie das, was der Krackreaktionszone zugeführt wurde, oder verschieden davon) direkt der Oxydationszone zugeleitet werden.

Bei einer weiteren Verkörperung der vorliegenden Erfindung wird eine Kohlenwasserstoff-Umwandlungsreaktion gemäß der vorliegenden Erfindung mit einer zweiten Reaktion oder mit weiteren Reaktionen kombiniert, um die Wärmeübertragungskapazität der Schmelze als Reaktionsmedium in vorteilhafter Weise auszunützen, um eine Vielzahl von verschiedenen Reaktionen aufrechtzuerhalten* Zum Beispiel ist es beim Kracken von schweren kohlenstoffhaltigen Einsatzmaterialien wünschenswert, das Kracken in Verbindung mit einer exothermischen Koksoxydation und einer partiellen Oxydationsreaktion durchzuführen, wobei der Koks in der Schmelze als dem Reaktionsmedium als Ergebnis des Krackens im Sinne einer Energiequelle verwendet werden kann, um die Temperatur in der endothermischen Krackreaktionszone-bei. einem Betrieb mit einem geschlossenen Kreislauf aufrechtzuerhalten. Außerdem kann eine

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Reaktion zur Entfernung des Schwefels in Verbindung mit dem Krakken und/oder mit der· Kohlenstoffoxydationsreaktion durchgeführt werden, um das in der Schmelze als dem Reaktionsmedium enthaltene Sulfid als Folge des Krackens und/oder der Oxydationsreaktion in wertvolles Schwefelwasserstoffgas umzuwandeln« Einsignifikanter Vorteil der Benutzung der Technologie mit der Schmelze als Reaktionsmedium bei der Umwandlung von kohlenstoffhaltigem Einsatzmaterial besteht somit darin, daß sich diese Technologie ohne weiteres für Verarbeitungen im Rahmen von Mehrfachreaktionen anbietet.

Wir befassen uns nun mit den Zeichnungen· Abbildung 1 veranschaulicht ein kontinuierliches Vergasungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung in der einfachsten Form«, Bei dieser Abbildung wird eine einzelne Reaktionszone verwendet, wobei die Schmelze in einem geschlossenen Kreislaufsystem zur Zirkulation gebracht wird* Das kohlenstoffhaltige Einsatzgut wird durch die Zuleitung 2 in den unteren Teil einer Vergasungsreaktionszone 1 mit gemischten Phasen eingebrachte Ein sauerstoffhaltiges Gas und Dampf, falls dies gewünscht wird, sowie wahlweise ein Verdünnungsgas treten in den unteren Teil der besagten Reaktionszone durch die .Zuleitung 3 ein» Die Schmelze als Reaktionsmedium tritt in den unteren Teil der besagten Vergasungszone 1 mit den gemischten Phasen durch die Zuleitung (oder durch den Kanal) 4 ein. Das Einsatzgut kann mit dem sauerstoffhaltigen Gas und/oder mit dem Dampf, falls vorhanden, und/oder mit dem Verdünnungsgas, falls vorhanden, vor dem eigentlichen Eintritt in den unteren Teil der besagten Reaktionszone vermischt werden. Beim Vermischen von Einsatzmaterial, Dampf, sauerstoffhaltigem Gas und Verdünnungsgas mit der Schmelze als dem Reaktionsmedium in dem besagten unteren Teil der besagten Reaktionszone strömt das Gemisch mit den Mischphasen in einem parallelen turbulenten Strö_ mungsbild in den oberen Teil der besagten vertikalen verlängerten Vergasungszone 1«. Während dieses Transportes finden die chemischen Reaktionen statt« Von dem' oberen Teil der besagten Vergasungszone strömt die gemischte Phase, bestehend aus den

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gasförmigen Produkten und einer die Flüssigkeiten enthaltenden Schmelze sowie aus i-rgendweichen unverbrauchten flüssigen oder festen Reaktionsteilnehmern, durch die Rohrleitung 5 in eine Trennvorrichtung, die hier als Zyklon 6 wiedergegeben ist. In dem Zyklon 6 treten die gasförmigen Produkte aus dem oberen Teil des besagten Zyklons durch die Leitung 7 zur weiteren Verwendung oder zur Trennung an anderer Stelle aus. Der flüssige Teil des Arbeitsmediums mit den gemischten Phasen wird nach erfolgtem Eintreten in den Zyklon 6 zum unteren Teil des besagten Zyklons durch die Wirkungsweise des Zyklons geführt und verläßt den besagten unteren Teil des Zyklons durch die Rohrleitung 9· Die Akkumulation der Flüssigkeit in dem System ruft ein Grenzflächenniveau 8 hervor, das im unteren Teil des Zyklons 6 oder in der Rohrleitung 9 aufrechterhalten werden kann* Wie der Abbildung 1 entnommen-werden kann, wird die Leitung 9 zu der Zuleitung 4, durch welche die Schmelze als Reaktionsmedium zu dem unteren Teil der besagten Vergasungszone 1 zurückgeführt wird, wodurch der geschlossene Kreislauf der Schmelze in diesem Reaktionssystem veranschaulicht wird· Die Zirkulatiönsgeschwindigkeit der Schmelze und der unverbrauchten flüssigen oder festen Reaktionsteilnehmer kann während des Betriebes eingestellt werden, indem der Vorrat an der Schmelze in der V/eise vergrößert oder verkleinert wird, um das Grenzflächenniveau 8 innerhalb der Rohrleitung 9 und/oder am unteren Teil des Zyklons 6 zu erhöhen oder zu senken (ein höheres Niveau führt zu einer größeren Strömungsgeschwindigkeit für die Schmelze). Bei einigen Arten des Einsatzgutes kommt es zu einer Akkumulation von Schwermetallen in der Form des elementaren Metalles oder in Form von Oxiden oder Verbindungen davon und/oder Asche, was durch kontinuierliche oder intermittierende Entnahme des geschmolzenen Mediums aus dem System und durch Ersetzen dieser Entnahmen durch einen Ausgleich geregelt werden kann.

Wir befassen uns nun mit Abbildung 2. Es handelt sich um ein schematisches Strömungsbild eines kontinuierlichen Vergasungsverfahrens für ein schwefelhaltiges kohlenstoffreiches Einsatz-

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material» In dieser Abbildung 'strömt die Schmelze in einem kontinuierlichen Kreislauf durch die Vergasungszone und den damit assoziierten Zyklon und zurück zu der Vergasungszone, obwohl getrennt voneinander; aber gleichzeitig strömt die fungible oder gemeinsame Schmelze ebenfalls in einem kontinuierlichen Kreislauf zwischen der Mischphasen-Anreicherungszone, dem zugehörigen Zyklon und dem Wärmeaustauscher· Ebenfalls simultan, aber unabhängig davon, strömt die Schmelze· zwischen den beiden geschlossenen Kreisläufen in einem getrennt voneinander geregelten Zyklus« Kohlenstoffhaltiges Einsatzmaterial mit einem hohen Schwefelgehalt tritt in die Vergasungsreaktionszone mit der gemischten Phase 200 durch die Zuleitung 201 im unteren Teil der besagten Zone ein* Sauerstoffhaltiges Gas, Dampf, falls vorhanden, und/oder Verdünnungsgas, falls vorhanden, treten am unteren Teil der besagten Vergasungszone 200 durch die Zuleitung 202 ein« Bei dieser unteren Zone des Vergasungs-Reaktionsapparates tritt die Schmelze durch die Zuleitung 203 ein und vermischt sich mit dem besagten Einsatzgut aus der Zuleitung und mit dem besagten sauerstoffhaltigen Gas und mit dem Dampf, falls vorhanden, und/oder mit dem Verdünnungsgas, falls vorhanden, um ein Mehrphasengemisch im unteren Teil der besagten Vergasungszone zu bilden,* Das Mischphasengemisch gelangt von dort durch die vertikal verlängerte Vergasungszone in den oberen Teil der besagten Zone, wobei das besagte Gemisch durch die Rohrleitung 207 in den Zyklon 208 überführt wird. Das Ein_ satzgut kann in die Mischphasen-Vergasungszone entweder getrennt für sich oder in der Form eines Gemisches mit Dampf und/oder dem Verdünnungsgass falls vorhanden, eingebracht werden* Auch wenn ein Zyklon in diesem bevorzugten Beispiel wiedergegeben wird, können andere Trennvorrichtungen ebenfalls zum Einsatz gelangen«, In dem Zyklon 208 werden die gasförmigen Reaktionsteilnehmer von der Flüssigkeit getrennt, bestehend aus der Schmelze als dem Reaktionsmedium und dem nichtgasförmigen Teil der Realctionsteilnehmer· Die gasförmigen Reaktionsteilnehmer verlassen den Zyklon 208 über die Leitung 209 und werden der sich anschließenden (nicht wiedergegeben) Trennanlage zugeleitet

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oder als solche verwendet.. Die in dem Zyklon 208 getrennte Flüssigkeit gelangt in den unteren Teil des Zyklons und setzt sich dort ab und wird über die Leitung 211 entnommen. Dabei bildet sich ein Grenzflächenniveau 210, welches in der Rohrleitung 211 oder im unteren Teil des Zyklons 208 aufrechterhalten werden kann. Die Flüssigkeit in der Leitung 211 wird in zwei Teile getrennt: Ein Teil davon gelangt über die Leitung 204 in die Zuleitung 203 zurück, um einen der kontinuierlichen Kreisläufe zu vervollständigen, von denen weiter oben die Rede war. Die Zirkulation der Schmelze innerhalb dieses Systems der geschlossenen Schleife ist von der Lage des Grenzflächenniveaus der Flüssigkeit 210 und von anderen physikalischen Faktoren der Reaktionsteilnehraer und der technischen Anlage abhängig. Der zweite Teil der Flüssigkeit in der Leitung 211 strömt durch die Rohrleitung 206 zur Vereinigung mit der Schmelze in Leitung 223 zur Bildung eines Gemisches in der Rohrlei tung 212, wobei die Strö-. mung dann weiter in Richtung des Wärmeaustauschers 213 erfolgt« In dem Wärmeaustauscher 213 wird die Schmelze durch ein Arbeitsmedium, wie etwa Dampf, abgekühlt, der in den Wärmeaustauscher 213 durch die Zuleitung 225 eintritt und diesen durch den Austritt 224 verläßt. Die gekühlte Schmelze fließt aus dem Wärmeaustauscher 213 durch die Rohrleitung 214 in den unteren Teil einer Mischphasen-Anreicherungszone 217 zur Karbonisierung· Ein CO2-reich.es Gas tritt in den unteren Teil der Anreicherungszone 217 durch die Zuleitung 215 ein. Dampf und/oder ein Verdünnungsgas, falls vorhanden, treten in den unteren Teil der Zone 217 durch die Rohrleitung 216 ein. Das COg-reiche Gas, der Dampf und das Verdünnungsgas, falls vorhanden, vereinigen sich mit der abgekühlten Schmelze der Leitung 214 im unteren Teil der besagten Anreicherungszone 217 zur Karbonisierung, um ein Mischphasengemisch zu bilden, welches in Richtung nach oben und im Parallelstrom durch die besagte Anreicherungszone 217 in den oberen Teil davon gelangt* Die dem Karbonisieren dienende Anreicherungszone 217 ist derart bemessen, daß das Mehrphasengemisch aus den Gasen und der Flüssigkeit eine Strömung hervorrufen wird, die in ausreichender Weise turbulent ist, damit die

durchschnittliche Dichte hinreichend gering ist, um innerhalb der vertikal verlängerten Anreicherungszone 217 zu einem Gaslifteffekt zu gelangen. Das Mehrphasengemisch aus dem oberen Teil der Anreichungszone 217 tritt durch die Leitung 218 aus und gelangt von dort in den zugehörigen Zyklon 219« Das besagte Mehrphasengemisch wird in dem Zyklon 219 in ein Schwefelwasserstoff reiches Produktgas und eine Flüssigkeit getrennt, die aus der entschwefelten Schmelze und aus flüssigen oder'festen Reaktionsteilnehmern bestellte Das schwefelwasserstoffreiche Produktgas tritt aus dem Zyklon 219 durch die Leitung 220 aus und gelangt von dort zu einem äußeren Wiedergewinnungssystem,· wie etwa einer Schwefelanlage nach Claus. Diese ist nicht wiedergegeben? Die in dem Zyklon 219 getrennte Schmelze gelangt in den unteren Teil des besagten Zyklons und setzt sich dort ab und verläßt den Zyklon durch die Leitung 222. Es erfolgt eine Unterteilung in zwei Teile.» Der erste Teil des entschwefelten Mediums in Leitung 222 durchläuft die Leitung 223 und vereinigt sich mit der Schmelze in Leitung 206 zwecks Bildung einer gemeinsamen Schmelze in der Leitung 212, wie weiter oben erwähnt wurde. Die Schmelze gelangt dabei in den kontinuierlichen Kreislauf durch den Wärmeaustauscher 213, die Anreicherungszone und den Zyklon 219 zurück zu dem Wärmeaustauscher 213 zur Vervollständigung jenes Kreislaufes.

Zusätzlich zu den beiden kontinuierlichen Kreislaufzirkulationssystemen der Schmelze gemäß der obigen Darstellung in Abbildung 2 strömt die Schmelze aus der Leitung 222 über die Rohrleitung 205 zur Vereinigung mit der Schmelze in Leitung 204, von wo aus die Schmelze in die Rohrleitung 203 gelangt, wie weiter oben gerzeigt wurde« Polglich strömt die Schmelze zwischen den beiden Reaktionssystemen hin und her, wobei ein Teil der Schmelze aus dem Vergasungssystem über die Leitung 206 zu dem Anreicherungsreak tionssystem gelangt, während eine gleich große Menge der Schmelze in der entgegengesetzten Richtung durch die Leitung strömt, um den Kreislauf zu vollenden*

In Abbildung 2 ist der Druck in der Reaktionszone 217 zur Anrei-

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cherung mit CO₂ und in dem zugehörigen Zyklon 21.9 kleiner als der Druck, der in der Vergasungszone 200 und dem zugehörigen Zyklon 208 herrscht. Dies wird dadurch erreicht, indem die Karbonisierungszone 217 und der zugehörige Zyklon in der Weise angeordnet werden, daß das Grenzflächenniveau 221 zwischen dem Schwefelwasserstoffgasprodukt und der Schmelze höher liegt als das entsprechende Grenzflächenniveau 210 zwischen dem gasförmigen Produkt der Vergasungszone und der Schmelze« Die Druckdifferenz zwischen diesen beiden Reaktionszonen stellt eine Punktion der Differenz der jeweiligen Höhe der Grenzflächenniveaus und anderer physikalischer Paktoren dar. Während des tatsächlichen Betriebes kann die absolute Druckdifferenz etwas variiert werden, indem die relative Höhe zwischen dem Grenzflächenniveau 221 und dem anderen Grenzflächenniveau 210 einge-.stellt wird« Desgleichen kann die Zirkulationsgeschwindigkeit der Schmelze innerhalb der Vergasungszone 200 und dem zugehörigen Zyklon 208 im Rahmen der zulässigen Grenzen variiert werden, indem das Grenzflächenniveau 210 angehoben oder gesenkt wird (ein höheres Niveau bedingt eine größere Zirkulationsgeschwindigkeit und ein niedrigeres Niveau ruft eine geringere Zirkulationsgeschwindigkeit hervor)· Desgleichen wird die Zirkulationsgeschwindigkeit der Schmelze in dem Kreislauf zwischen der Karbonisierungszone 217₅ dem Zyklon 219 und dem Wärmeaustauscher 213 innerhalb der zulässigen Grenzen in der Weise eingestellt, indem das Grenzflächenniveau 221 angehoben oder gesenkt wird*

Um nun die Strömung der Schmelze hin und her zwischen den beiden betreffenden geschlossenen Systemen der Reaktionszone über die Leitungen 206 und 205 zu regeln, ist die leitung 205 in der Weise bemessen, um die Strömung auf Grund des statischen Differenzdruckes einzuschränken, oder alternativ kann eine Drosselleitung oder eine Drosselscheibe oder ein Ventil in diese Leitung eingefügt werden. Drosselungen oder Regelventile können ebenfalls als wünschenswert angesehen werden, um die Strömung der Schmelze zu regeln, wie etwa die Drosselstelle 226 in der

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Leitung 205 oder die Drosselung 227 in der Leitung 2O6_e Andere Regel- oder Drosseleinrichtungen zur Regulierung der Strömung sind nützlich, im besonderen, wenn eine Vielzahl von kohlenstoffhaltigen Einsatzmaterialien in wiederkehrenden Zeitintervallen zu verarbeiten ist.

Wir kommen nun zu Abbildung 3· Hier handelt es sich um ein System aus zwei Reaktionszonen, wobei die fungible oder gemeinsame Schmelze als Reaktionsmedium für verschiedene Reaktionen in jeder der beiden ReBktionszonen verwendet wird. Ein kohlenstoffhaltiges Einsatzgut tritt in den unteren Teil der Mischphasen-Krackreaktionszone 10 über die Zuleitung (oder die Rohrleitung) 11 in diese Zone ein. Dampf, falls vorhanden, und/oder Verdünnungsgas, falls vorhanden, tritt am besagten unteren Teil der Krackzone 10 über die Leitung 12 in diese Zone ein. Das Einsatzgut kann mit dem Dampf, falls vorhanden, und/oder mit dem Verdünnungsgas, falls vorhanden, vor dem eigentlichen Eintritt in den unteren Teil der besagten Krackzone 10 vermischt werden. Die Schmelze gelangt am unteren Teil der besagten Krackzone 10 über die Zuleitung 13 in die Zone« Im unteren Teil der Krackzone 10 findet ein Vermischen zwischen der Schmelze, dem kohlenstoffhaltigen Einsatzmaterial und dem Dampf, falls vorhanden, und dem Verdünnungsgas, falls vorhanden, statt, um zu einem turbulenten Mischphasengemisch zu gelangen» Dieses strömt nach dem Parallelstromprinzip in Richtung nach oben durch die vertikal verlängerte Krackreaktionszone 10 in den oberen Teil der besagten Zone* Im oberen Teil der besagten Krackzone 10 besteht die Mischphase aus gasförmigen Reaktionsteilnehmern und einer Flüssigkeit aus der Schmelze und/oder flüssigen oder festen Reaktionsteilnehmern» Das besagte Mischphasengemisch wird aus dem oberen Teil der besagten vertikal verlängerten Krackreaktionszone 10 über die Leitung 14 einer Trennvorrichtung zugeleitet, die hier einem Zyklon 15 entspricht« Die gasförmigen Produkte der Krackreaktion treten aus dem oberen Teil des Zyklons 15 über die Leitung.16 aus und gelangen von dort zu einer Trennanlage und/oder werden in einer weiteren technischen Anlage verarbeitet

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(nicht wiedergegeben). Der flüssige Teil des Materials, der in den Zyklon 15 eintritt, setzt sich im unteren Teil des besagten Zyklons ab und tritt durch die Leitung 18 aus. Dabei bildet sich an der Stelle 17 ein Grenzflächenniveau, welches in der Leitung 18 aufrechterhalten werden kann oder im unteren Teil des Zyklons 15« Die Flüssigkeit der Leitung 18 besteht aus der Schmelze und flüssigen oder festen Reaktionsteilnehmern aus der Krackreaktionszone» Diese Flüssigkeit strömt in die Leitung· 19» die in den unteren Teil der Mischphasen-Oxydationszone 22 eintritt. Ein sauerstoffhaltiges Gas tritt in den unteren Teil der besagten Mischphasen-Oxydationszone 22 über die Zuleitung 20 ein. Dampf, falls vorhanden, und/oder Verdünnungsgas, falls vorhanden, tritt in den unteren Teil der besagten Mischphasen-Oxydationszone 22 über die Zuleitung 21 ein. Das sauerstoff-•haltige Gas kann vor der Einführung in den unteren Teil der besagten Oxydationszone 22 mit Dampf, falls vorhanden, und/oder mit Verdünnungsgas, falls vorhanden, vermischt werden* Zusätzliches kohlenstoffhaltiges Einsatzgut kann ebenfalls in den unteren Teil der besagten Oxydationszone 22 eingebracht werden, um irgendwelche Mangenerscheinungen an flüssigen oder festen Reaktionsprodukten auszugleichen, um den gewünschten Gesamtsystembetrieb aufrechtzuerhalten und den Wärmehaushalt zu kompensieren. Einsatzgut, Dampf, falls vorhanden, und Verdünnungsgas, falls vorhanden, vermischen sich mit der Flüssigkeit, bestehend aus der Schmelze sowie flüssigen oder festen kohlenstoffhaltigen Reaktionsteilnehmern zwecks Bildung eines Mehrphasengemisches. Dieses strömt in turbulenter Weise in Richtung nach oben durch die vertikal verlängerte Oxydationsreaktionszone 22 in den oberen Teil der besagten Zone. Aus dem oberen Teil der besagten Oxydationszone^ 22 gelangt das Mischphasengemisch über die Rohrleitung 23 in eine Trennvorrichtung, die hier einem Zyklon 24 entspricht. In diesem Zyklon 24 findet eine Trennung zwischen der Dampfphase und der flüssigen Phase statt« Die Dampfphase mit den gasförmigen Produkten der Oxydationsreaktion verläßt den Zyklon 24 über die Leitung 25 zur weiteren Verarbeitung oder Trennung« Die in dem Zyklon 24 getrennte

Flüssigkeit aus der Schmelze und irgendwelchen flüssigen oder festen Reaktionsteilnehmern sammelt sich im unteren Teil des besagten Zyklons 24 an und tritt durch die Leitung 27 aus» Dabei wird an der Stelle 26 ein Grenzflächenniveau gebildet. Das Grenzflächenniveau 26 kann in der Rohrleitung 27 oder im · unteren Teil des Zyklons 24 aufrechterhalten werden. Die Leitung 27 ist mit der Rohrleitung 13 verbunden, durch die' die Schmelze den Kreislauf vollendet, indem sie zum unteren Teil der Krackzone 10 zurückkehrt« Der Druck in der Oxydationszone 22 und in dem zugehörigen Zyklon 24 kann auf einem Wert gehalten werden, der sich von dem Druck in der Krackzone 10 und dem zugehörigen Zyklon 15 unterscheidet» Zu diesem Zweck muß die Anlage so konstruiert werden, daß sich die Höhe des Grenzflächenniveaus 26 von der Höhe des Grenzflächenniveaus 17 unterscheidet» Durch die Vergrößerung oder Verkleinerung der Masse der.Schmelze, also durch simultanes Anheben oder Senken der beiden Grenzflächenniveaus, kann man die Zirkulationsgeschwindigkeit der Schmelze durch die Anlage vergrößern oder verkleinern (das Anheben der beiden Grenzflächenniveaus ruft eine Zunahme der Zirkulationsgeschwindigkeit hervor, das Senken der beiden Grenzflächenniveaus bedeutet eine herabgesetzte Zirkulationsgeschwindigkeit der Schmelze).

Wir wollen uns nun Abbildung 4 zuwenden* Diese unterscheidet sich von Abbildung 3 nur dadurch, daß die Leitung 28 und ein Ventil oder eine Drosselstelle 29 hinzugefügt worden sind* Das Einfügen dieser beiden Konstruktionselemente führt dazu, daß eine gewisse unabhängige Regelung der Zirkulationsgeschwindigkeit der Schmelze durch eine Reaktionszone oder durch mehrere Reaktionszonen unabhängig von der Gesamtzirkulationsgeschwindigkeit zwischen den betreffenden Reaktionszonen ermöglicht wird. In Abbildung 4 wird die Flüssigkeit aus dem Zyklon 24, bestehend aus der Schmelze und irgendwelchen unverbrauchten flüssigen oder festen Reaktionsteilnehmern, in zwei Teile wie folgt getrennt: Ein Teil strömt über die Leitung 28 und die Drosselstelle 29 zur Vereinigung .mit der Schmelze und den flüs-

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sigen oder festen Reaktionsteilnehmern in Leitung 18. Es kommt dann zu einem Vermischen der beiden Ströme in.der Leitung 19· Aus der besagten Rohrleitung 19 strömt das Gemisch in den unteren Teil der Oxydationszone 22. Der zweite Teil strömt in die Rohrleitung 13 (siehe hierzu die Beschreibung in Verbindung mit Abbildung 3)· Die beiden unabhängigen Schmelzen, die in der Rohrleitung 19 zusammentreffen und sich dort vermischen, könnten abwechselnd, in den unteren Teil der besagten Oxydationszone 22 unabhängig voneinander eingebracht werden· Die Drosselstelle 29 kann aus einer Leitung bestehen, die derart bemessen ist j keinen Strom größer als den gewünschten zu erlauben, oder es kann sich um eine feste Drosselsteile handeln, wie etwa um eine Drosselscheibe oder um ein Regelventil· Das Hinzufügen der leitung 28 und der Drosselstelle 29 bietet die Möglichkeit der Regelung der Zirkulationsgeschwindigkeit der Schmelze durch die Oxydationszone 22 und den zugehörigen Zyklon, und zwar in gewisser Weise unabhängig von der Zirkulationsgeschwindigkeit in der Krackzone 10 und dem zugehörigen Zyklon 15·

Wir kommen nun zu Abbildung 5· Es handelt sich hierbei um ein System mit drei getrennten Reaktionszonen zur unabhängigen Durchführung von drei getrennten chemischen Reaktionen simultan unter Verwendung einer fungiblen oder gemeinsamen Schmelze als Reaktionsmedium. Dieses spezifische Beispiel unterscheidet sich von dem in Abbildung 3 wiedergegebenen, indem nämlich ein Teil der Schmelze nach der erfolgten Oxydationsreaktion entnommen und als Reaktionsmedium für die Durchführung der dritten chemischen Reaktion eingesetzt wird. Die Schmelze wird nach erfolgter Verwendung als Reaktionsmedium bei der dritten chemischen Reaktion der Oxydationszone zurückgeführt, von wo her die Schmelze gekommen ist« Alternativ hierzu könnte die Schmelze von der dritten chemischen Reaktion, zum Beispiel dem Karbonisieren, statt dessen in die Krackreaktionszone zurückgeführt werden. Unter Zugrundelegung von Abbildung 5 tritt ein kohlenstoffhaltiges Einsatzmaterial, wie etwa Asphalt, aber nicht auf dieses Material beschränkt, in den unteren Teil der Mischphasen-Krackzone 100

über.die Zuleitung 101 ein. Dampf, falls vorhanden, und/oder Verdünnungsgas, falls vorhanden, tritt in den unteren Teil der besagten Krackreaktionszone 100 über die Zuleitung 102 ein. Die Schmelze gelangt in den unteren Teil der Krackreaktionszone 100 über die Zuleitung 103* Im unteren Teil der besagten Krackreaktionszone 100 kommt es dann zwischen der Schmelze, dem Dampf, falls vorhanden, und/oder dem Verdünnungsgas, falls vorhanden, zu einem Vermischen dieser Stoffe. Das Mischphasengemisch bewegt sich durch die vertikal verlängerte Krackreaktionszone 100 in den oberen Teil dieser Zone. Aus dem oberen Teil der Krackreaktionszone 100 strömt das Mehrphasengemisch aus Gas und Flüssigkeit über die Leitung 104 in eine Trennvorrichtung. Diese entspricht dem Zyklon 105β In dem Zyklon 105 treten die gasförmigen Produkte der Krackreaktion über die Leitung 106 aus und gelangen von dort zu einer Wiedergewinnungsanlage und/ oder zur weiteren Verwendung (nicht wiedergegeben). Die Flüssigkeit des Zyklons 105, bestehend aus der Schmelze und den flüssigen oder festen Reaktionsteilnehmern, wird, getrennt und setzt sich in dem unteren Teil des Zyklons 105 ab, von wo der Austritt über die Leitung 108 erfolgt. Dabei bildet sich an der Stelle 107 ein Grenzflächenniveaus heraus« .Dieses Grenzflächenniveau kann in der Leitung 108 oder im unteren Teil des Zyklons 105 auf~ rechterhalten werden« Die Schmelze in der Rohrleitung 108 vereinigt sich mit der Schmelze aus der Leitung 131 (was später beschrieben wird). In der Rohrleitung 109 bildet sich ein Gemisch aus diesen Schmelzen, das in den unteren Teil der Mischphasen-Oxydationszone 112 eintritt. Ein sauerstoffhaltiger Strom wird in den unteren Teil der Oxydationsreaktionszone 112 über die Zuleitung 110 eingeführt* Dampf, faljfcs vorhanden, und/oder Verdünnungsgas, falls vorhanden, tritt in den unteren Teil der Oxydationsreaktionszone 112 über die Zuleitung 111 ein. Die Schmelze aus der Rohrleitung 109 vereingt sich und vermischt sich mit dem sauerstoffhaltigen Gas der Zuleitung 110 und mit dem Dampf, falls vorhanden, und/oder mit dem Verdünnungsgas, falls vorhanden, der Zuleitung 111. Es.bildet sich dabei ein Mehrphasengemisch in dem unteren Teil der besagten Oxydations-

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zone 112. Dieses. Mehrphasengemisch steigt in einer turbulenten Parallelströmung in den oberen Teil der besagten Oxydationszone 112. Von dem oberen Teil der besagten Oxydationszone 112 aus strömt das Mehrphasengemisch über die Leitung 113 zu einer damit verbundenen Trennvorrichtung. Dabei handelt es sich um einen Zyklon 114, in welchem die gasförmigen Reaktionsprodukte der Oxydationsreaktion von der Flüssigkeit getrennt werden, bestehend aus der Schmelze und den flüssigen oder .festen Reaktionsteilnehmern. Die gasförmigen Reaktionsprodukte der Oxydationsreaktion verlassen den Zyklon 114 über die Leitung 115 zur Weiterleitung zu einer Trennvorrichtung und/oder zur weiteren Verarbeitung. Die Flüssigkeit, bestehend aus der Schmelze und den flüssigen oder festen Reaktionsteilnehmern, setzt sich im unteren Teil des Zyklons 114 ab, von wo aus der besagte Zyklon über die Leitung 117 verlassen wird. Dabei bildet sich an der Stelle 116 ein Grenzflächenniveau heraus, welches in der Leitung 117 oder im unteren Teil des Zyklons 114 aufrechterhalten werden kann. Die Flüssigkeit in Leitung 117 unterteilt sich in zwei Teile. Der eine Teil strömt durch die Leitung 103 zurück in den unteren Teil der Krackzone 100. Der zweite Teil der Flüssigkeit in der Leitung 117 gelangt über die Leitung 118 in einen Wärmeaustauscher 119, in dem die Temperatur der Schmelze durch Erwärmen eines Arbeitsmediums reduziert wird. Bei diesem Arbeitsmedium handelt sich um ein Umlauföl, das in den Wärmeaustauscher 119 über die Zuleitung 120 gelangt und aus dem besagten Wärmeaustauscher 119 über die Leitung 121 austritt. Die auf diese Weise abgekühlte Schmelze der Leitung 118 tritt nach dem erfolgten Durchgang durch den Wärmeaustauscher 119 in den unteren Teil der Karbonisierungsreaktionszone 125 über die Zuleitung 124 ein. Ein CO₂~reiches Gas tritt in diese Karbonisierungsreaktionszone 125 über die Leitung 123 ein. Dampf und Verdünnungsgas, falls vorhanden, treten in den unteren Teil der Mischphasen-COg-Anreicherungszone 125 über die Leitung 122 ein· Alternativ besteht die Möglichkeit, das CO₂-reiche Gas und/ oder den Dampf und/oder das Verdünnungsgas in die Schmelze in Leitung 118 einzuführen, bevor die besagte Schmelze in den Wärme-

austauscher 119 eintritt» Die Schmelze vermischt sich mit dem kohlendioxidreichen Gas und dem Dampf und mit dem Verdünnungsgas, falls vorhanden, im unteren Teil der Karbonisierungszone 125· Es kommt dabei zur Bildung eines Mehrphasengemisches. Dieses steigt durch die vertikal verlängerte Karbonisierungsreaktionszone 125 in den oberen Teil der besagten Zone« Aus dem oberen Teil der besagten Karbonisierungszone strömt das Mehrphasengemisch der gasförmigen Reaktionsteilnehmer und der Flüssigkeit über die Leitung 126 zu einer Trennvorrichtung, wobei wir es mit dem Zyklon 127 zu tun haben« Aus dem Zyklon 127 treten die gasförmigen Produkte in der Form eines Schwefelwasserstoff reichen Gases über die Leitung 128 zur weiteren Verarbeitung beispielsweise in einer Clausschen Anlage (nicht wiedergegeben) aus« Dabei wird elementarer Schwefel gewonnen oder es findet eine weitere Verarbeitung statt· Die in den Zyklon 127 eintretende Flüssigkeit besteht aus der Schmelze und aus unverbrauchten flüssigen oder festen Reaktionsteilnehmern, sie setzt sich im unteren Teil des besagten Zyklons 127 ab und tritt über die Leitung 130. aus dem Zyklon 127 aus. An der Stelle 129 bildet sich dabei ein Grenzflächenniveau heraus« Dieses kann in der Leitung 130 oder im unteren Teil des Zyklons 127 aufrechterhalten werden* Die Flüssigkeit in der Leitung 130, die in Abbildung 5 zu der Leitung 131 wird, kehrt zum Vermischen mit der Flüssigkeit in Leitung 108 zurück, um über die Leitung 108 zum unteren Teil der Oxydationszone 112 zurückzuströmen, wie weiter oben erwähnt wurde«

Während wir noch bei der Abbildung 5 bleiben, wie aber in Abbildung 4 gezeigt wurde, könnte die Flüssigkeit in Leitung 130 alternativ in zwei Teile unterteilt werden: Der eine Teil strömt gemäß der Wiedergabe über die Leitung 131 zu der Oxydationszone zurück und der andere Teil über eine Leitung (nicht wie*- dergegeben) in die Leitung 118 zurück, wobei eine Zurückführung durch die Karbonisierungszone 125 mit einer entsprechenden Drosselung oder einem Ventil, falls es gewünscht wird, erfolgte Siehe hierzu die Beschreibung in Verbindung mit Abbildung 4=»

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In jeder der in den Abbildungen 1-5 veranschaulichten Verkörperungen werden die Mischphasen-Reaktionszonen in der Weise ausgelegt und bemessen, daß die Mehrphasengemische eine Parallelströmung mit einer solchen Geschwindigkeit hervorrufen, daß die durchschnittliche Dichte innerhalb der besagten Reaktionszonen einen Gaslifteffekt bewirkt und eine Zirkulation der Schmelze als Reaktionsmedium bedingt. Es ist jedoch einzusehen, daß die Reaktionszonen der zweiten und/oder dritten Stufen nicht in dieser Art und Weise ausgelegt und/oder betrieben zu werden brauchen, damit jede der veranschaulichten Verkörperungen als Ganzes dem Geltungsbereich der vorliegenden Erfindung entspricht*

Wahlweise kann bei jeder der veranschaulichten Verkörperungen der Strom der Schmelze als Reaktionsmedium, der aus der Trennvorrichtung (Zyklone) zum Zwecke der Zurückführung in den Kreislauf austritt, einer zweiten oder nachfolgenden Trennbehandlung unterworfen werden, um des weiteren irgendwelche darin aufgelösten Gase zu entfernen» Eine derartige zweite Trennstufe kann die Porm einer zweiten Trennvorrichtung annehmen, wie etwa bei einem Zyklon, oder alternativ hierzu die Schmelze als Reaktionsinedium mit einem Strippmittel, wie etwa mit einem Strippgas, in Berührung gebracht werden» Ein solches Strippgas kann ebenfalls im Parallelstrom mit einem zweiten Zyklon verwendet werden.

Beispiel 1

Ein Asphalt mit einem hohen Schwefelgehalt wird gekrackt, um Äthylen nach dem Verfahren unter Bezugnahme auf Abbildung 3 herzustellen« Die Schmelze besteht aus einem eutektischen Gemisch aus Lithium-, Kalium- und Natriumkarbonaten. In diesem Gemisch wird eine Alkalimetallsulfidkonzentration von etwa 5 Masse-% aufrechterhalten. Das. Asphalt-Einsatzgut wird zunächst auf eine Temperatur von etwa 250 °c vorerwärmt. Anschließend erfolgt die Berührung mit der Schmelze als Reaktionsmedium in dem unteren Teil der Reaktionszone derart, daß die aufwärts gerichtete Geschwindigkeit dem. Bereich von 10-100 ft/s, vorzugsweise dem Bereich von 20-40 ft/s, entspricht. Dampf und/oder Verdünnungs-

gas kann ebenfalls in den unteren Teil der Krackreaktionszone. eingeführt werden und findet bei der Bestimmung der aufwärts gerichteten Geschwindigkeit Berücksichtigung» Die Zirkulationsgeschwindigkeit der Schmelze wird zwischen 1 und 15 pounds der Schmelze je pound des Gesamteinsatzgutes einschließlich des Dampfes und des Verdünnungsgases zusätzlich zu dem Asphalt aufrechterhaltene Damit wird unter stationären Betriebsbedingungen ein Transportzustand einer Schaumströmung in der Krackreaktionszone begründet. Dabei ist eine Gesamtberührungszeit zwischen den Reaktionsteilnehmern und der Salzschmelze von etwa 1-10 Sekunden, vorzugsweise von etwa 2 Sekunden, zu verzeichnen· Die Verarbeitungskapazität und die Äthylenausbeuten des vorliegenden Verfahrens werden dann mit dem bekannten Krackverfahren unter Verwendung einer Schmelze als Reaktionsmedium nach dem früheren Stand der Technik verglichen, wie es in dem U»S.-Patent Ur· 3745109 beschrieben ist. Alle anderen Reaktionszustände werden bei jedem Vorgang auf ähnlichen Werten gehalten, wobei die Temperatur etwa 850 ⁰C und der Druck etwa 1,3 Atmosphären absolut in jeder Krackzone entspricht» Im Gegensatz zu dem vorliegenden Verfahren weist das Krackverfahren nach dem Gegen-Etromprinzip gemäß dem früheren Stand der Technik Eintragmengen in der Zeiteinheit auf, die ungefähr 1/10 derjenigen Werte entsprechen, von denen bei der vorliegenden Erfindung Gebrauch gemacht wird» Die Berührungszeiten liegen bei dem alten Verfahren um ungefähr 3-5 mal so lang, wie diejenigen im Rahmen der vorliegenden Erfindung·

Beispiel 2

Ähnlich Beispiel 1 wird ein schwerer Kohlenwasserstoffrückstand, der durch Destillation gewonnen wurde, gemäß dem Verfahren in Abbildung 1 vergast« Die Ergebnisse werden mit denjenigen verglichen, die auf Grund einer bekannten Vergasungsreaktion nach dem Gegenstromprinzip erhalten wurden. Jede Reaktionszone wird auf einer Temperatur von etwa 1000 ⁰C und auf einem Druck von etwa 1,5-15 Atmosphären aufrechterhalten. Sauerstoffhaltiges

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Gas (Luft) und Dampf werden der Reaktionszone zugeführt, wobei ein Masseverhältnis zwischen dem Dampf und dem Sauerstoff von etwa 0,3-5,0 pounds Wasserdampf je pound Sauerstoff in Abhängigkeit von den Wärmeverlusten und der Reinheit des Sauerstoffes zu verzeichnen ist. Die Eintragmenge in der Zeiteinheit des Kohlenwasserstoffrückstandes und des sauerstoffhaltigen Gases und des Dampfes im Rahmen des Verfahrens der vorliegenden Erfindung wird so einreguliert, unter stationären Betriebsbedingungen einen Transportzustand der Schaumströmung innerhalb der Reaktionszone zu ergeben. Die Eintragmenge in der Zeiteinheit entspricht etwa 10-100 ft/s und vorzugsweise etwa 20-40 ft/s· Um im Gegensatz dazu eine Strömung nach dem Gegenstromprinzip zwischen der Schmelze und dem Kohlenwasserstoffrückstand nach dem Verfahren der früheren Art aufrechtzuerhalten, wird die Eintragmenge in der Zeiteinheit an dem Einsatzgut des Kohlenwasserstoffrückstandes und des sauerstoffhaltigen Gases und des Dampfes auf etwa 2,0 ft/s gehalten« Die weiter oben erwähnten Eintragmengen in der Zeiteinheit sind ausreichend, um Berührungszeiten von etwa 0,5 Sekunden bei dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung und von etwa 3-5 Sekunden bei dem Vergasungsprozeß der früheren Art zu bekommen. Ein Vergleich der beiden Verfahren zeigt, daß weit größere Mengenanteile an Kohlenwasserstoffrückstand in der Größenordnung des etwa lOfachen Wertes nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung verarbeitet werden können, vergleicht man die Verarbeitungsmöglichkeiten nach dem Verfahren des Gegenströmens gemäß dem früheren Stand der Technik. Hinzukommt der größere Umfang der technischen Ausrüstung gemäß dem früheren Stand der Technik· Die prozentualen Gesamtwärmeverluste durch die Behälterwände sind dabei etwa 4 mal größer.

Es läßt sich somit den obigen Beispielen entnehmen, daß durch die Berührung eines kohlenwasserstoffhaltigen Einsatzgutes mit der Schmelze als Reaktionsraedium bei einem Transport im Rahmen einer Mehrphasen-Gleichstrom-Schaumströmung eine signifikante Zunahme der Verarbeitungskapazität entsteht. Hierdurch besteht

2 2 0172

die Möglichkeit, erstmalig die konkurrierende, kommerzielle Verwendung der Technologie mit der Schmelze als Reaktionsmedium bei der Umwandlung von kohlenwasserstoffhaltigen Einsatzmaterialien zu realisieren« Darüber hinaus sind bei vielen Reaktionen infolge der dabei möglichen viel kürzeren Berührungszeiten verbesserte Produktausbeuten zu erzielen. Demzufolge handelt es sich bei der vorliegenden Erfindung um ein verbessertes und in hohem Grade wirkungsvolles Verfahren zur Umwandlung von kohlenstoffhaltigen Einsatzmaterialien*

Wenn auch die vorliegende Erfindung an Hand von bevorzugten Verkörperungen beschrieben und durch Beispiele veranschaulicht worden ist, können verschiedene Modifikationen, Sub&titutionen, Auslassungen und Änderungen vorgenommen werden, ohne dabei vom Geist der Erfindung'abzuweichen» Demgemäß wird bezweckt, daß der .Geltungsbereich der vorliegenden Erfindung allein durch den Anwendungsbereich der weiter unten folgenden Punkte des Erfindungsanspruches definiert wird.

Claims

17, 9. 80 AP C 10 G/220 172 GZ 57 266 12 - 220172 Erfindunqsanspruch Verfahren zur Umwandlung eines kohlenstoffhaltigen Einsatzgutes in wertvollere Produkte mit Hilfe einer Schmelze als Reaktionsmedium, gekennzeichnet dadurch, daß es die folgenden Schritte aufweist: a) Berührung eines kohlenstoffhaltigen Einsatzgutes mit einer Schmelze als Reaktionsmedium unter Aufrechterhaltung auf einer Temperatur über dem Schmelzpunkt des Mediums im unteren Teil einer im wesentlichen vertikalen verlängerten Reaktionszone zwecks Bildung eines Gemisches aus dem kohlenstoffhaltigen Einsatzgut und der Schmelze als dem Reaktionsmedium, wobei wenigstens ein gasförmiges Material unter den Bedingungen der Reaktionszone vorhanden ist und ein Mehrphasengemisch gebildet wird; b) hydraulischer Transport des Mehrphasengemisches im wesentlichen in Richtung nach oben durch die Reaktionszone in den oberen Teil davon im Rahmen einer Parallelströmung der Komponenten des Gemisches und mit einer Geschwindigkeit, die ausreicht, um einen Gaslifteffekt in der Reaktionszone hervorzurufen, wobei eine chemische Umwandlungsreaktion zur Herstellung eines Mehrkomponentengemisches stattfindet; c) Weiterleitung des Mehrkomponentengemisches vom oberen Teil der Reaktionszone zu einer Trennvorrichtung; d) Trennung des Mehrkomponentengemisches in einen gasförmigen Produktstrom und einen Flüssigkeitsstrom, bestehend aus der Schmelze mit einem Gehalt wenigstens eines nicht- • 17, 9β 80 AP C 10 G/220 172 57 266 12 gasförmigen Produktes; Weiterleitung wenigstens eines Teiles des Flüssigkeitsstromes der Schmelze als dem Reaktionsmedium mit einem Gehalt eines nichtgasförmigen Produktes zu einer Wiedergewinnungsanlage; f) Entfernung wenigstens eines Teiles des nichtgasförmigen Produktes aus dem Flüssigkeitsstrom der Schmelze als dem Reaktionsmedium und g) Rückführung der Schmelze als Reaktionsmedium nach erfolgter Entfernung wenigstens eines Teiles des nichtgasförmi- . gen Produktes daraus zu der vertikalen verlängerten Reaktionszonet

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2. Verfahren gemäß Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Rest des getrennten Flüssigkeitsstromes der Schmelze als Reaktionsmedium in den unteren Teil der Reaktionszone zurückgeführt wird*
3. Verfahren gemäß Punkt 2, gekennzeichnet dadurch, daß ein gasförmiger Reaktionsteilnehmer in den unteren Teil der vertikalen, verlängerten Reaktionszone eingeführt wird.

4_e Verfahren gemäß Punkt 3, gekennzeichnet dadurch, daß der gasförmige Reaktionsteilnehmer aus der Gruppe ausgewählt wird, bestehend aus einem sauerstoffhaltigen Gas, Dampf, Halogen, Leichtkohlenwassorstoff, Wasserstoff oder Gemischen davon«

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4-S

Flüssigkeitsstrom mit Kohlendioxid und Dampf in Berührung gebracht wird zwecks Einstellung der Konzentration der Schwefelverbindungen in dem Flüssigkeitsstrom und Entfernung eines Teiles des Schwefelgehaltes der Schmelze als Schwefelwasserstoff reiches Gas.

34» Verfahren gemäß Punkt 30, gekennzeichnet dadurch, daß wenigstens ein Teil des ersten Flüssigkeitsstromes zu einer dritten Reaktionszone zugeführt wird und der erste Flüssigkeitsstrom mit Kohlendioxid und Dampf in Berührung gebracht wird zwecks Einstellung der Konzentration der Schwefelverbindungen in dem Flüssigkeitsstrom und Entfernung eines Teiles des Schwefelgehaltes der Schmelze als Schwefelwasserstoff reiches Gas.

35o Verfahren gemäß Punkt 30, gekennzeichnet dadurch, daß der erste Flüssigkeitsstrom mit einem sauerstoffhaltigen Gas in der zweiten Reaktionszone in Berührung gebracht wird, um wenigstens partiell die kohlenstoffhaltigen Reaktionsteilnehmer, die in dem ersten Flüssigkeitsstrom vorhanden sind, zu oxydieren»

36, Verfahren gemäß Punkt 33 oder 34, gekennzeichnet dadurch, daß die Stufe der Schwefeleinstellung im Anschluß an die Abkühlung des ersten Flüssigkeitsstromes geschieht«,

37. Verfahren gemäß Punkt 1 oder 30, gekennzeichnet dadurch, daß das kohlenstoffhaltige Einsatzmaterial aus der Gruppe ausgewählt wird, bestehend aus Rohöl, Schieferöl, natürlichen Teeren, Kohle, Pech, Teersandölon, aus den Fraktionen, Rückständen, Produkten, Polymeren, Harzen,

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synthetischen Teeren und Abfällen daraus sowie aus Gemischen davon,

38, Verfahren gemäß Punkt 37, gekennzeichnet dadurch, daß es sich bei dem Einsatzgut um einen Asphalt oder um einen Kohlenwasserstoff rückstand handelt, hergestellt durch Destillation oder Destillation und Lösungsmittelextraktion von Rohöl,

39, Verfahren gemäß Punkt 1 oder 30, gekennzeichnet dadurch, daß die Schmelze als Reaktionsmedium ein katalytisches Material als Beimischung enthält,

40, Verfahren gemäß Punkt 39, gekennzeichnet dadurch, daß die Schmelze als Reaktionsmedium etwa O bis 50 Masse-% des katalytischen Materials enthält,

41, Verfahren gemäß Punkt 39, gekennzeichnet dadurch, daß die Schmelze als Reaktionsmedium etwa 10 bis 25 Masse-% des katalytischen Materials enthält,

42, Verfahren gemäß Punkt 30, gekennzeichnet dadurch, daß die Schmelze als Reaktionsmedium ein Gemisch aus einem Alkalimetall bzw, aus Alkalimetallen darstellt, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Natrium, Kalium und Lithium, den Karbonaten, Sulfiden, Chloriden, Sulfaten und Sulfiten dieser Alkalimetalle oder aus Gemischen davon,

43, Verfahren gemäß Punkt 30, gekennzeichnet dadurch, daß die Transportgeschwindigkeit des ersten Mehrphasengemisches in der ersten Reaktionszone derart groß ist, daß die Ge-

17. 9. 30

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samtberührungszeit zwischen dem Einsatzgut und der Schmelze als Reaktionsmedium kleiner als etwa 5 Sekunden ist.

44· Verfahren gemäß Punkt 30, gekennzeichnet dadurch, daß die Umivandlungsreaktion wenigstens eine Vergasungsreaktion umfaßt, bei der ein kohlenstoffhaltiges Einsatzmaterial zu einem Gas mit geringen oder mittleren ßtu-LVerten umgewandelt wird.

45» Verfahren gemäß Punkt 30, gekennzeichnet dadurch, daß . die Umwandlungsreaktion aus einer Dehydrierungsreaktion besteht,

46. Verfahren gemäß Punkt 30, gekennzeichnet dadurch, daß die Umwandlungsreaktion aus der Dehydrierung von Ethylbenzol besteht,

47. Verfahren gemäß Punkt 30, gekennzeichnet dadurch, daß die Umwandlungsreaktion aus der Reformierung von Naphtha besteht*

48» Verfahren gemäß Punkt 13 oder 30, gekennzeichnet dadurch» daß die Umwandlungsreaktion zur Umwandlung des kohlenstoffhaltigen Einsatzgutes aus der Vergasung von Kohle, Asphalt, Umlauföl, Teersandöl, Schieferöl oder Kohlenwasserstoff rückständen besteht*

49« Verfahren gernäß Punkt 30, gekennzeichnet dadurch, daß die zweite Reaktionsbehandlung der Schmelze als Reaktionsmedium eine Schwefelgehalteinstellungsstufe umfaßt, Wobei die Schmelze als Reaktionsmedium mit CO₉ und Dampf

• 17. 9* 80 AP C 10 G/220 172 GZ 57 266 12

in Berührung gebracht wird, um einen Teil der in der Schmelze enthaltenen Schwefelverbindungen in ein Schwefelwasserstoff reiches Gas umzuwandeln,

50_e Verfahren gemäß Punkt 49, gekennzeichnet dadurch, daß die Schmelze als Reaktionsmedium ebenfalls einen Gehalt an Kohlenstoff oder an einem kohlenstoff reichen Material aufweist und der Gehalt an Kohlenstoff oder an dem kohlenstoffhaltigen Material während der gesamten Schwefelgehalteinstellungsstufe vorhanden bleibt.

51. Verfahren gemäß Punkt 49, gekennzeichnet dadurch, daß der Schwefelgehalt der Schmelze als Reaktionsmediurn derart eingestellt wird, daß die Schmelze weniger als etwa 25 Masse-% an Schwefelverbindungen aufweist«,

52. Verfahren gemäß Punkt 30, gekennzeichnet dadurch, daß die Schmelze als Reaktionsmedium zwischen den Reaktionszonen ohne die Hilfe einer Pumpe zur Zirkulation gebracht wird.

53* Verfahren gemäß Punkt 30, gekennzeichnet dadurch, daß jede Trennstufe darin besteht, mit Hilfe eines Zyklons das gasförmige Produkt und die Schmelze zu trennen.

54, Verfahren gemäß Punkt 30, gekennzeichnet dadurch, daß das Verhältnis der Schmelze als Reaktionsmedium zu dem Einsatzmaterial, das in jeder der ersten und zweiten Reaktionszonen zur Umsetzung gebracht werden muß, unabhängig geregelt wird.

55, Verfahren gemäß Punkt 30, gekennzeichnet dadurch, daß die erste Reaktionszorie auf einem Druck gehalten wird, der

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sich von dem Druck der zweiten Reaktionszone unterscheidet.

56, Vorrichtung zur Umwandlung eines kohlenstoffhaltigen Einsatzgutes in wertvollere Produkte unter Verwendung einer Schmelze als Reaktionsmedium in einem.geschlossenen Kreislauf nach dem Verfahren gemäß Punkt 1 - 55,'gekennzeich» net dadurch, daß sie folgende Bestandteile aufweist:

a) Einrichtungen zur Berührung eines kohlenstoffhaltigen Einsatzgutes mit einer ersten Schmelze als Reaktionsmedium unter Aufrechterhaltung auf einer Temperatur über dem Schmelzpunkt der Schmelze in dem ersten unteren Teil einer im wesentlichen vertikalen verlängerten ersten Reaktionszone zwecks Bildung eines Gemisches aus dem kohlenstoffhaltigen Einsatzmaterial und der Schmelze als Reaktionsmedium, wobei wenigstens ein gasförmiges Material unter den Bedingungen der ersten Reaktionszone vorhanden ist und ein erstes Mehrphasengemisch gebildet wird;

b) Einrichtungen zum hydraulischen Transport des ersten Mehrphasengemisches im wesentlichen in Richtung nach oben durch die erste Reaktionszone in den ersten oberen Teil davon im Rahmen einer Parallelströmung der Komponenten des ersten Gemisches und mit einer Geschwindigkeit, die ausreicht, um einen Gaslifteffekt in der besagten ersten Reaktionszone zu bewirken;

c) Einrichtungen zur Weiterleitung des ersten Mehrphasengemisches aus dem ersten oberen Teil der ersten Reaktionszone zu einer ersten Trennvorrichtung,

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Sl .

d) Einrichtungen zur Trennung des ersten Mehrphasengemisches in einen ersten gasförmigen Produktstrom und einen ersten Flüssigkeitsstrom, bestehend aus der Schmelze als Reaktionsmedium;

e) Einrichtungen zur Zuführung wenigstens eines Teiles des ersten Flüssigkeitsstromes zu einer zweiten Reaktionszone; · '

• f) Einrichtungen zur Durchführung einer zweiten chemischen Reaktion in der Schmelze als Reaktionsmedium des ersten Flüssigkeitsstromes in der zweiten Reaktionszone und

g) Einrichtungen zur Zurückführung wenigstens eines Teiles der Schmelze als Reaktionsmedium aus der zweiten Reaktionszone zurück zu dem ersten unteren Teil der ersten Reaktionszone«

57« Vorrichtung gemäß Punkt 56, gekennzeichnet dadurch, daß sie folgende Bestandteile aufweist:

a) Einrichtungen zur Berührung wenigstens eines Teiles des ersten Flüssigkeitsstromes, der der Schmelze als Reaktionsmedium entspricht, mit einem sauerstoffhaltigen Gas in dem zweiten unteren Teil der zweiten, im wesentlichen vertikalen verlängerten Reaktionszone zwecks Bildung eines zweiten Mehrphasengemisches innerhalb des unteren Teiles, wobei'wenigstens'ein gasförmiges Material unter den Bedingungen der zweiten Reaktionszone vorhanden ist;

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c) Mittel zur Weiterleitung des zweiten Mehrphasengemisches aus dem zweiten oberen Teil der zweiten Reaktionszone zu' einer zweiten Trennvorrichtung;

d) Einrichtungen zur Trennung des zweiten Mehrphasengemisches in einen zweiten gasförmigen Produktstrom und einen zweiten Flüssigkeitsstrom, bestehend aus der Schmelze als Reaktionsmedium und

e) Einrichtungen zur Zuführung wenigstens eines Teiles des zweiten Flüssigkeitsstromes, der der Schmelze als Reaktionsmedium entspricht, zu dem ersten unteren Teil der ersten Reaktionszone.

58. Vorrichtung gemäß Punkt 57, gekennzeichnet dadurch, daß sie Einrichtungen aufweist zur Zuführung wenigstens eines Teiles des zweiten Flüssigkeitsstromes zu einer dritten Reaktionszone und Einrichtungen zur Berührung des Flüssigkeitsstromes mit Kohlendioxid und Dampf zwecks Einstellung der Konzentration der darin enthaltenen Schwefelverbindungen und Entfernung eines Teiles des Schwefelgehaltes der Schmelze als Schwefelwasserstoff reiches Gas.

59* Vorrichtung gemäß Punkt 57, gekennzeichnet dadurch, daß sie Einrichtungen aufweist zur Zuführung wenigstens eines Teiles des ersten Flüssigkeitsstromes zu einer dritten Reaktionszone und Einrichtungen zur Berührung des ersten Flüssigkeitsstrornes mit Kohlendioxid und Dampf zwecks Einstellung der Konzentration der darin enthaltenen Schwefelverbindungen und Entfernung eines Teiles des

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Schwefelgehaltes der Schmelze als schwefelwasserstoffreiches Gas.

60, Vorrichtung gemäß Punkt 58 oder 59, gekennzeichnet dadurch, daß sich die Einrichtungen zur Berührung zwecks Schwefeleinstellung einer Einrichtung zur Abkühlung für die dritte Reaktionszone anschließen.

61o Verfahren, nach Punkt 1 zur Umwandlung eines kohlenstoff-. haltigen Einsatzmaterials in andere Produkte mit Hilfe einer Schmelze als Reaktionsmedium, gekennzeichnet dadurch, daß es folgende Schritte aufweist:

a) Berührung eines kohlenstoffhaltigen Einsatzmaterials mit einer Schmelze als Reaktionsmedium unter Aufrechterhaltung auf einer Temperatur über dem Schmelzpunkt des Mediums im unteren Teil einer im wesentlichen vertikalen verlängerten Reaktionszone zwecks Bildung •eines Gemisches aus dem kohlenstoffhaltigen Einsatzgut und der Schmelze als dem Reaktionsmedium, wobei wenigstens ein gasförmiges Material unter den Bedingungen der Reaktionszone vorhanden ist und ein Mehrphasengemisch gebildet wird,*

b) hydraulischer Transport des Mehrphasengemisches im wesentlichen in Richtung nach oben durch die Reaktionszone in den oberen Teil davon im Rahmen einer Parallelströmung der Komponenten des Gemisches und mit einer Geschwindigkeit, die ausreicht, um einen Gaslifteffekt in der·Reaktionszone hervorzurufen, wobei die zugeführten Kohlenwasserstoffe chemisch zu einem
5, Verfahren gemäß Punkt 2, gekennzeichnet dadurch, daß ein Verdünnungsgas in den unteren Teil der vertikalen verlängerten Reaktionszone eingeführt wird,
6« Verfahren gemäß Punkt 5, gekennzeichnet dadurch, daß das Verdünnungsgas aus Stickstoff oder Dampf besteht.
7. Verfahren gemäß Punkt 2, gekennzeichnet dadurch, daß der gasförmige Produktstrom einer zusätzlichen Gas/Flüssigkeits-Trennstufe unterworfen wird zwecks Wiedergewinnung zusätzlicher Schmelze als Reaktionsmedium, die mit dem Strom mitgerissen wurde.
8. Verfahren gemäß Punkt 2, gekennzeichnet dadurch, daß der getrennte Flüssigkeitsstrom der Schmelze als Reaktionsmedium mit einem Strippgas zwecks Entfernung des aufgelösten Gases daraus in Kontakt gebracht wird*
9· Verfahren gemäß Punkt 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Umwandlungsreaktion des kohlenstoffhaltigen Einsatzgutes im Cracken eines weniger wertvollen kohlenstoffhaltigen Einsatzmaterials wenigstens teilweise in ein wertvolleres gasförmiges Kohlenwasserstoffprodukt besteht.
10. Verfahren gemäß Punkt 2, gekennzeichnet dadurch, daß das kohlenstoffhaltige Einsatzgut aus einer Gruppe ausgewählt wird, bestehend aus pflanzlichen und mineralischen ölen, Rohölen, Schieferöf, natürlichen Teeren, Kohle, Pech, Teersandöle; aus den Fraktionen, Rückständen, Produkten, Polymeren, Harzen, synthetischen Teeren und Abfallstoffen daraus; und aus Gemischen davon.

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11· Verfahren gemäß Punkt 9, gekennzeichnet dadurch, daß es sich bei dem minderwertigeren Kohlenwasserstoff-Einsatzgut um einen Asphalt oder einen Kohlenwasserstoff rückstand handelt, hergestellt durch Destillation oder Destillation und Lösungsmittelextraktion von Rohöl, Schieferöl, Teersandölen oder Kohle in flüssiger Phase,
12* Verfahren gemäß Punkt 2, gekennzeichnet dadurch, daß das kohlenstoffhaltige Einsatzmaterial aus Kautschuk, Ruß und Schmierölen besteht sowie aus Abfällen oder Fraktionen daraus oder einer Kombination davon«,
13* Verfahren gemäß Punkt 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Umwandlungsreaktion zur Umwandlung des kohlenstoffhaltigen Einsatzgutes aus der partiellen Oxydation eines weniger wertvollen kohlenstoffhaltigen Einsatzmaterials in ein wertvolleres Gas besteht*
14. Verfahren gemäß Punkt 13, gekennzeichnet dadurch, daß die Umwandlungsreaktion zur Umwandlung des kohlenstoffhaltigen Einsatzgutes aus der partiellen Oxydation von Koks besteht.
15. Verfahren gemäß Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß wenigstens ein Teil des getrennten Flüssigkeitsstromes der Schmelze als Reaktionsmedium in der Weise behandelt wird, um einen Teil des vorhandenen Schwefelgehaltes zu entfernen, bevor die Schmelze zur Reaktionszone zurückgeführt wird.
16. Verfahren gemäß Punkt 15, gekennzeichnet dadurch, daß der

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Schwefelgehalt der Schmelze als Reaktionsmedium reduziert wird, indem die Schmelze mit Kohlendioxid und Dampf in Berührung gebracht wird, um auf chemischem Wege die in der Schmelze vorhandenen Alkalinietall-Schwefel-Verbindungen in Alkalimetallkarbonate und Schwefelwasserstoffgas umzuwandeln, und anschließend das Schwefelwasserstoffgas von der Schmelze abgetrennt wird,

17, Verfahren gemäß Punkt 15 oder 16, gekennzeichnet dadurch, daß die Schmelze als Reaktionsmedium ebenfalls einen Gehalt an Kohlenstoff oder an einem kohlenstoffhaltigen Material aufweist und der Gehalt an Kohlenstoff oder an dem kohlenstoffhaltigen Material während der gesamten Behandlung in der Schmelze verbleibt.

18« Verfahren gemäß Punkt 15, gekennzeichnet dadurch, daß die Menge der Schmelze, die der Behandlung zur Entfernung der Schwefelverbindungen unterworfen wird, in der Weise ausreicht, daß unter stationären Betriebsbedingungen der Mengenanteil an Schwefelverbindungen in der Schmelze unter etwa 25 Masse-% davon gehalten wird,

19. Verfahren gemäß Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß relativ zu dem Teil des abgetrennten Flüssigkeitsstromes der Schmelze als Reaktionsmedium eine Wärmeübertragung erfolgt,

20, Verfahren gemäß Punkt 19, gekennzeichnet dadurch, daß der nichtgasförmige Produktgehalt des Teiles des abgetrennten Flüssigkeitsstromes der Schmelze als Reaktionsmedium durch die folgenden Schritte behandelt wird:

17. 9. 80 AP C 10 G/220 172 GZ 57 266 12 Hl

a) Zuführung des Teiles des abgetrennten Flüssigkeitsstromes der Schmelze als Reaktionsmedium in den unteren Teil einer zweiten, im wesentlichen vertikalen verlängerten Reaktionszone;

b) Berührung des abgetrennten Flüssigkeitsstromes der Schmelze als Reaktionsmedium mit einem CO₂- und dampfhaltigen Gas zwecks Bildung eines zweiten Mehrphasengemisches ;

c) hydraulischer Transport des zweiten Mehrphasengemisches aus dem CO₂- und dampfhaltigen Gas und der Schmelze in Richtung nach oben durch die zweite Reaktionszone in den oberen Teil davon im Rahmen einer Parallelströmung aus Gas und Flüssigkeit, um auf diesem Wege das nichtgasförmige Produkt zu karbonisieren, wobei das zweite Mehrphasengemisch mit einer Geschwindigkeit transportiert wird, die ausreicht, um einen Gaslifteffekt in der zweiten Reaktionszone zu bewirken;

d) Weiterleitung des zweiten Mehrphasengemisches aus dem oberen Teil der zweiten Reaktionszone zu einer zweiten Trennvorrichtung und

e) Trennung des zweiten Mehrphasengemisches in einen zweiten gasförmigen Produktstrom und ©inen zweiten Flüssigkeitsstrom der hinsichtlich des nichtgasförmigen Produktgehaltes reduzierten Schmelze.

21. Verfahren gemäß Punkt 19, gekennzeichnet dadurch, daß die Menge des Teiles des abgetrennten Flüssigkeitsstromes

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der Schmelze als Reaktionsmedium, die den Behandlungsstufen unterworfen wird, einen derartigen Anteil ausmacht, der. ausreicht, um ein stationäres Gleichgewicht des Schwefelgehaltes des Verfahrens während eines kontinuierlichen Betriebes aufrechtzuerhalten,

22, Verfahren gemäß Punkt 2 oder 9, gekennzeichnet dadurch, daß die Schmelze als Reaktionsmedium aus ein.em Alkalimetall besteht, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus

. Natrium, Kalium und Lithium, den Karbonaten, Sulfiden, Sulfaten, Sulfiten und Chloriden dieser Alkalimetalle sowie aus Gemischen davon«

23, Verfahren gemäß Punkt 22, gekennzeichnet dadurch, daß die Schmelze als Reaktionsmedium aus einem Alkalimetallkarbonat, einem Alkalimetallsulfid oder einem Gemisch davon besteht,

24, Verfahren gemäß den Punkten 1, 9 oder 13, gekennzeichnet dadurch, daß die Transportgeschwindigkeit des Mehrphasengemisches derart groß ist, daß die Gesarntberührungszeit zwischen dem kohlenstoffhaltigen Einsatzgut und der Schmelze als Reaktionsmedium kleiner als etwa 3 Sekunden ist.

25, Verfahren gemäß Punkt 24, gekennzeichnet dadurch, daß die Berührungszeit kleiner als etwa 1 Sekunde ist,

26, Verfahren gemäß Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß sich die Schmelze aus einem elementaren Metall, einem Gemisch von elementaren Metallen, einem Metallsalz,

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einem Gemisch von Metallsalzen und einem Gemisch des Metallsalzes und des elementaren Metalles zusammensetzt.

27, Verfahren gemäß Punkt 26, gekennzeichnet dadurch, daß sich die Schmelze als Reaktionsmedium aus einem Alkalimetall, einem Gemisch von Alkalimetallen, einem Alkalimetallsalz, einem Gemisch von Alkalimetallsalzen oder einem Gemisch eines Alkalimetalles und eines- Alkalimetallsalzes zusammensetzt,

28.. Verfahren gemäß Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Verfahren kontinuierlich betrieben wird,

29* Verfahren gemäß Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Verfahren ohne die Benutzung einer mechanischen Pumpe betrieben wird,

30» Verfahren nach Punkt 1 zur Umwandlung eines kohlenstoffhaltigen Einsatzgutes in wertvollere Produkte im Rahmen eines geschlossenen Kreislaufes unter Verwendung einer Schmelze als Reaktionsmedium, gekennzeichnet dadurch, daß es folgende Schritte aufweist;

a) Berührung eines kohlenstoffhaltigen Einsatzgutes mit einer ersten Schmelze als Reaktionsmedium unter Aufrechterhaltung auf einer Temperatur über dem Schmelzpunkt der Schmelze in dem ersten unteren Teil einer im wesentlichen vertikalen verlängerten ersten Reaktionszone zwecks Bildung eines Gemisches aus dem kohlenstoff haltiger.· Einsatzmaterial und der Schmelze als Reaktionsmedium, wobei wenigstens ein gasförmiges Material unter den Bedingungen der ersten Reaktions-

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zone vorhanden ist und ein erstes Mehrphasengemisch gebildet wird;

b)hydraulischer Transport des ersten Mohrphasengemisches im wesentlichen in Richtung nach oben durch die erste Reaktionszone in den ersten oberen Teil davon im Rahmen einer Parallelströmung der Komponenten des ersten Gemisches und mit einer Geschwindigkeit, die ausreicht, um einen Gaslifteffekt in der ersten Reaktionszone zu bewirken;

c) Weiterleitung des ersten Mehrphasengemisches aus dem ersten oberen Teil der ersten Reaktionszone zu einer ersten Trennvorrichtung;

d) Trennung des ersten Mehrphasengemisches in einen ersten gasförmigen Produktstrom und einen ersten Flüssigkeitsstrom, bestehend aus der Schmelze als Reaktionsmedium ;

e) Zuführung wenigstens eines Teiles des ersten Flüssigkeitsstromes in den unteren Teil einer zweiten, im wesentlichen vertikalen verlängerten Reaktionszone zwecks Bildung eines zweiten Mehrphasengemisches innerhalb des unteren Teiles, wobei wenigstens ein gasförmiges Material unter den Bedingungen der zweiten Reaktionszone vorhanden ist;

f) hydraulischer Transport des zweiten Mehrphasengemisches im wesentlichen in Richtung nach oben durch die

. zweite Reaktionszone zu dem zweiten oberen Teil davon im Rahmen einer Parallelströmung der Komponenten des

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zweiten Mehrphasengemisches und mit einer Geschwindigkeit, die ausreicht, um einen Gaslifteffekt in der zweiten Reaktionszone zu bewirken;

g) Weiterleitung des zweiten Mehrphasengemisches aus dem zweiten oberen Teil der zweiten Reaktionszone zu einer zweiten Trennvorrichtung;

h) Trennung des zweiten Mehrphasengemisches in einen zweiten gasförmigen Produktstorm und einen zweiten Flüssigkeitsstrom, bestehend aus der Schmelze als Reaktionsmedium und

i) Zuführung wenigstens eines Teiles des zweiten Flüssigkeitsstromes der Schmelze als Reaktionsmedium zu dem unteren Teil der ersten Reaktionszone«

31» Verfahren gemäß Punkt 30, gekennzeichnet dadurch, daß in der ersten Reaktionszone auch eine Krackreaktion stattfindet«

32. Verfahren gemäß Punkt 30 oder 31, gekennzeichnet dadurch, daß die zweite chemische Reaktion wenigstens eine partielle Oxydationsreaktion umfaßt, wobei der Sauerstoff eines sauerstoffhaltigen Gases mit den Reaktionsteilnehmern zur Umsetzung gebracht wird, die sich in dem ersten Flüssig- « keitsstrom befinden«.

33, Verfahren gemäß Punkt 30, gekennzeichnet da-durch, daß wenigstens ein Teil des zweiten Flüssigkeitsstromes zu einer dritten Reaktionszone zugeführt wird und der zweite

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Mehrkomponentengemisch reagieren;

c) Weiterleitung des Mehrkcmponentengemisches vom oberen Teil der Reaktionszone zu einer Trennvorrichtung;

d) Trennung des Mehrkomponentengernisches in einen gasförmigen Produktstrom und einen Flüssigkeitsstrom _t der die Schmelze umfaßt, wobei alle in die Schmelze eingebrachten Reaktionsteilnehmer parallel zu dem Medium fließen, und'die gasförmigen Reaktionsprodukte getrennt von dem Mehrkomponentengemisch ohne Passieren einer flüssigen Phasengrenzfläche fließen«

Hierzu .3 .Seiten Zeichnungen