DE1063126B

DE1063126B - Device and process for carrying out reactions in fluid beds between gases and liquids or fusible substances

Info

Publication number: DE1063126B
Application number: DEG22748A
Authority: DE
Inventors: Frederick James Dent; Dennis Hebden
Original assignee: Gas Council
Current assignee: Gas Council
Priority date: 1956-08-15
Filing date: 1957-08-14
Publication date: 1959-08-13

Description

Einrichtung und Verfahren zur Ausführung von Reaktionen in Fließbetten zwischen Gasen und Flüssigkeiten oder schmelzbaren Stoffen Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung und ein Verfahren zur Ausführung von Reaktionen in Fließbetten zwischen Gasen und Flüssigkeiten oder schmelzbaren Stoffen, die unter dem Einfluß von Hitze dazu neigen, feste Niederschläge zu bilden oder das Zusammenballen von festen Partikelchen in dem Fließbett verursachen. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf derartige Verfahren, die der Herstellung von gasförmige Kohlenwasserstoffe enthaltenden Gasen aus flüssigen oder schmelzbaren Kohlenwasserstoffen durch Behandlung mit Wasserstoff oder wasserstoffhaltigen Gasen dienen. Equipment and method for carrying out reactions in fluidized beds between gases and liquids or fusible substances The invention relates refers to an apparatus and method for carrying out reactions in fluidized beds between gases and liquids or fusible substances under the influence from heat tend to form solid precipitates or the agglomeration of cause solid particles in the fluidized bed. The invention particularly relates to on such processes that contain the production of gaseous hydrocarbons Gases from liquid or fusible hydrocarbons by treatment with hydrogen or hydrogen-containing gases.

Unter »kohlenwasserstoffhaltigen Ölen« wird ein Material verstanden, das bei gewöhnlicher Temperatur flüssig oder unterhalb von 5000 C schmelzbar ist und welches ganz oder hauptsächlich aus Kohlenwasserstoffen besteht, z. B. flüssige oder schmelzbare Bitumina, z. B. ein bei der Destillation von Kohle oder Erdöl gewonnenes Öl oder ein entsprechender Teer, oder eine daraus gewonnene Fraktion. "Oils containing hydrocarbons" is understood to mean a material which is liquid at ordinary temperature or meltable below 5000 C. and which consists wholly or mainly of hydrocarbons, e.g. B. liquid or fusible bitumens, e.g. B. one obtained in the distillation of coal or petroleum Oil or a corresponding tar, or a fraction obtained from it.

Bei einem bekannten Verfahren dieser Art werden die Kohlenwasserstoffe und das Wasserstoffgas oder ein wasserstoffhaltiges Gas bei Anwendung eines Druckes von mindestens 3 Atm. durch aus kleinen, festen Teilchen bestehendes und durch das strömende Gas in der Schwebe bzw. einem flüssigkeitsähnlichen Zustand gehaltenes Kontaktmaterial (Fließbett) von einer Temperatur von mindestens 5000 C geführt. Um hierbei soviel wie möglich von dem Öl in Dampfform in das Fließbett, in dem es behandelt wird, zu bringen, wird das Öl im allgemeinen in das vorgewärmte Hydriergas, welches das Fließbett durchstreicht, gespritzt. Bei Verwendung von Olen jedoch, welche Bestandteile enthalten, die bei der Temperatur, auf welche das Öl in dem Gas oder Fließbett erhitzt werden muß, eine thermische Zersetzung erleiden, wobei sie Kohlenstoff oder andere feste kohlenstoffhaltige Produkte abscheiden, können sich die festen Zersetzungsprodukte in der Gasleitung, die zum Fließbett führt, absetzen und diese verstopfen oder ein Zusammenbacken der Teilchen im Fließbett verursachen. Um diese Schwierigkeiten zu vermeiden, wird das Öl bei dem bekannten Verfahren auch in einen Strom schwebender Feststoffteilchen eingespritzt und mit dem heißen Gas dem Fließbett zugeführt. Auf diese Weise werden irgendwelche festen Zersetzungsprodukte mit den Schwebeteilchen fortgetragen und besser in dem Fließbett verteilt. Zu diesem Zweck werden die vorteilhaft aus dem Fließbett herrührenden, in Schwebe befindlichen Stoffteilchen zum Teil unter der Wirkung der Schwerkraft gezwungen, aus dem Fließbett in eine Leitung zu fließen, in welcher das Hydriergas auf seinem Wege in das Fließbett aufwärts strömt. Hierbei hat es sich gezeigt, daß es vorteilhaft ist, das C)1 in das Hydrier- gas an der Stelle seines Eintritts in die Reaktionskammer zu injizieren. Auf diese Weise wird vermieden, daß sich feste Zersetzungsprodukte an den Wänden der Zuleitungen des Hydriergases absetzen. In a known process of this type, the hydrocarbons and the hydrogen gas or a hydrogen-containing gas when a pressure is applied of at least 3 atm. by consisting of small, solid particles and by the flowing gas in suspension or a liquid-like state Contact material (fluidized bed) passed from a temperature of at least 5000 C. In order to do this as much as possible of the oil in vapor form in the fluidized bed in which it is is treated, bring the oil is generally in the preheated hydrogenation gas, which passes through the fluidized bed, injected. When using oils, however, which ingredients contain which at the temperature to which the oil in the Gas or fluidized bed must be heated, suffer a thermal decomposition, whereby they can deposit carbon or other solid carbonaceous products the solid decomposition products in the gas line leading to the fluidized bed, settle and clog them or a caking of the particles in the fluidized bed cause. In order to avoid these difficulties, the oil is used in the known Process also injected into a stream of suspended solid particles and with fed to the hot gas in the fluidized bed. This way, any will be solid Decomposition products carried away with the suspended particles and better in the fluidized bed distributed. For this purpose, the beneficial from the fluidized bed, particles of matter in suspension partly under the effect of gravity forced to flow from the fluidized bed into a line in which the hydrogenation gas flows upwards on its way into the fluidized bed. It has been shown that it is advantageous to place the C) 1 in the hydrogenation gas at the point of its entry into inject the reaction chamber. In this way it is avoided that they get stuck Decomposition products settle on the walls of the hydrogen gas feed lines.

Es ist außerdem festgestellt worden, daß rasches und sorgfältiges Mischen des Öls mit dem Hydriergas dadurch erreicht wird, daß das Unterteil der Reaktionskammer konisch ausgebildet wird, d. h., das untere Teil der Reaktionskammer verjüngt sich nach unten hin von der vollen Kammerweite bis zu einem schmalen Einlaß für das Hydriergas und das eingespritzte 01. Zufolge der dadurch bedingten Erweiterung des Querschnittes des konischen Unterteils nach oben verteilt sich das Hydriergas und das zerstäubte Öl seitlich, und es wird eine gute Durchmischung erhalten. It has also been found to be quick and careful Mixing of the oil with the hydrogenation gas is achieved in that the lower part of the Reaction chamber is conical, d. i.e., the lower part of the reaction chamber tapers downwards from the full chamber width to a narrow inlet for the hydrogenation gas and the injected 01. As a result of the resulting expansion the cross-section of the conical lower part upwards distributes the hydrogenation gas and the atomized oil laterally, and good mixing is obtained.

Die Bildung des Fließzustandes findet aber erst statt an oder nahe dem oberen Ende des konischen Unterteils, da die Gasgeschwindigkeit in seinem unteren Ende zu groß ist, um den Fließzustand zu bewirken. Dementsprechend beginnt das Fließbett erst in einiger Entfernung vom unteren Ende zu fließen, so daß die Wände der Kammer in diesem Teile bloßliegen. Da die bloßliegende untere Wand unvermeidbar nahe der Einspritzstelle des zerstäubten Öls liegt, wird die Wand mit 01, festen Zersetzungsprodukten und Staub aus dem Fließbett überzogen, und es entsteht ein zusammengebackter Niederschlag auf der Wand. Weiterhin können feste Zersetzungsprodukte in das Bett getragen werden und ein Zusammenbacken 1er Fließpartikeln verursachen. However, the formation of the flow state only takes place at or near the upper end of the conical lower part, since the gas velocity in its lower part End is too big to cause the flow state. Accordingly, the fluidized bed begins to flow only some distance from the lower end, so that the walls of the chamber lying bare in this part. Since the exposed lower wall is inevitably close to the Injection point of the atomized oil is located, the wall is filled with 01, solid decomposition products and dust from the fluidized bed coated, and it arises a caked Precipitation on the wall. Furthermore, solid decomposition products can get into the bed are worn and cause caking of 1 flow particles.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, die sefahr,- die für die störungslose Durchführung des Verfahrens in dem oben beschriebenen Absetzen dieser Teilchen in dem unteren Teil des Reaktionsraumes besteht, zu verhindern. Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß das konische Unterteil der Reaktionskammer, das von dem vollen Querschnitt der Reaktionskammer nach unten hin sich verjüngt, mit einer perforiertenWand abschließt, die ihrerseits das Fließbett trägt, und daß die Reaktionskammer an ihrem unteren Ende mit einer oder mehreren Gaszuführungsleitungen mit Einlaßstutzen in Verbindung steht und letztere in der perforierten Wand einmünden und daß sich an oder nahe der Gaszuführungsöffnung eine Zerstäubungsdüse befindet, mittels welcher die durch ein Rohr zuströmende Flüssigkeit zerstäubt wird. Ferner ist zur Einführung von Gas in die Reaktionskammer unterhalb der perforierten Wand und um den Einlaßstutzen ein Durchgangsraum angeordnet. The invention has the task of sefahr - the for the trouble-free implementation of the procedure in the settling described above these particles exist in the lower part of the reaction space. The solution to this problem is that the conical lower part of the reaction chamber, which tapers downwards from the full cross section of the reaction chamber, ends with a perforated wall, which in turn supports the fluidized bed, and that the reaction chamber at its lower end with one or more gas supply lines communicates with the inlet nozzle and the latter open into the perforated wall and that there is an atomizing nozzle at or near the gas supply opening, by means of which the liquid flowing in through a pipe is atomized. Further is for introducing gas into the reaction chamber below the perforated wall and a passage space is arranged around the inlet connection.

Die beschriebene Einrichtung wird so betrieben, daß das größere Teil des eingeführten Gases durch ein oder mehrere Einlässe in der perforierten Wand mit einer höheren Geschwindigkeit, als zur Überführung der festen Materialteilchen im konischen Apparateteil in den Fließzustand erforderlich ist, aufwärts strömt. The device described is operated so that the greater part of the introduced gas through one or more inlets in the perforated wall at a higher speed than the transfer of the solid material particles in the conical part of the apparatus in the flow state is required, flows upwards.

Die flüssigen oder schmelzbaren Stoffe werden in zerstäubtem Zustand aufwärts in das erwähnte Gas an oder nahe der Eintrittsöffnung oder den Eintrittsöffnungen eingespritzt, während der restliche Anteil des Gases durch die perforierte Wand, welche die Eintrittsöffnung oder -öffnungen umgibt, mit einer Geschwindigkeit einströmt, die ausreicht, die Materialteilchen in Fließzustand zu halten, wobei die Gasgeschwindigkeit oberhalb des konischen Teiles des Reaktionsraumes so groß ist, daß die Materialteilchen in Fließzustand gehalten werden. Auf diese Weise entsteht in dem konischen Unterteil über jeder Eintrittsöffnung bzw. den Öffnungen einer Zone, in der die Mischung zwischen dem zerstäubten Reaktionsteilnehmer und dem größeren Anteil des Gases stattfindet, während auf Grund der hohen Gasgeschwindigkeit in dem engeren Teil des Apparates die Bildung des Fließzustandes in der Mischungszone nicht eintritt. The liquid or meltable substances are in an atomized state upwards into the gas mentioned at or near the inlet opening or the inlet openings injected while the remaining portion of the gas passes through the perforated wall, surrounding the inlet opening or openings flows in at a speed which is sufficient to keep the material particles in a fluid state, with the gas velocity above the conical part of the reaction space is so large that the material particles be kept in a flowing state. This creates in the conical lower part above each inlet opening or the openings of a zone in which the mixture between the atomized reactant and the larger portion of the gas takes place, while due to the high gas velocity in the narrower part of the apparatus the formation of the flow state does not occur in the mixing zone.

Dagegen ist die Mischungszone umgeben von Materialteilchen, welche über der perforierten Wand durch das durch diese eintretende und die Eintrittsöffnungen umgebende Gas in Schwebezustand gehalten werden. Da das so in Fließzustand gebrachte Material den Raum zwischen der Mischzone und der Raumwand des konischen Teiles erfüllt, wird die Bildung von Abscheidungen auf der Wand vermieden.In contrast, the mixing zone is surrounded by material particles, which above the perforated wall through the opening through the perforated wall and the inlet openings surrounding gas are kept in suspension. Since that is brought into a state of flow Material fills the space between the mixing zone and the wall of the conical part, the formation of deposits on the wall is avoided.

Die Geschwindigkeit des Gases, das durch die Einlaßöffnungen eintritt, nimmt in dem Maße ab, als es im konischen Teil aufsteigt, bis der Gesamtgasstrom aus den Einlaßöffnungen und der perforierten Wand noch eine ausreichende Geschwindigkeit aufweist, um den Fließzustand oberhalb des konischen Teiles der Reaktionskammer aufrechtzuerhalten.The speed of the gas entering through the inlet openings, decreases as it rises in the conical part until the total gas flow there is still sufficient velocity from the inlet openings and the perforated wall has to the flow state above the conical part of the reaction chamber maintain.

Der untere Querschnitt des konischen Unterteils der Reaktionskammer kann z. B. 1/4 bis 1/io der vollen Weite des Querschnittes der Reaktionskammer sein. The lower cross section of the conical lower part of the reaction chamber can e.g. B. 1/4 to 1 / io of the full width of the cross section of the reaction chamber.

Der.Anteil des der Reaktionskammer durch den Einlaß oder die Einlässe eingeführten Gases, in welches das Öl eingespritzt wird, kann z. B. 75 bis 90°/o des Gesamtgases betragen. Die Gasgeschwindigkeit un- mittelbar über der perforierten Wand ist von derselben Größenordnung wie die Geschwindigkeit des Gesamtgases durch das Fließbett im Bereich des vollen Querschnitts des Reaktionsraumes, z. B. etwa 15,24 cm pro Sek. Die restlichen 75 bis 900/0 des Gases werden mit höherer Geschwindigkeit, z. B. 7,6 bis 9,2 m pro Sek., durch die Einlaßöffnungen eingeführt. Bei manchen flüssigen oder schmelzbaren Materialien. welche bei den vorliegenden Verfahren verwendet werden und welche einen hohen Anteil an Bestandteilen enthalten, welche feste kohlenstoffhaltige Zersetzungsprodukte bilden, besteht eine Neigung zum Zusammenballen des Fließbettes. Um diese Schwierigkeiten zu überwinden, können feste Teilchen suspendiert und in dem Gasstrom in Schwebe gehalten und hefördert werden, der durch den erwähnten Einlaß bzw. die erwähnten Einlässe zugeführt wird. Die Schwebeteilchen entstammen vorzugsweise dem Fließbett in der Reaktionskammer und werden - wie bei dem bekannten, obenerwähnten Verfahren - mit dem Gas aus den Einlaßöffnungen aufwärts und auf diese Weise in das Fließbett zurückgeführt. Bei vorliegender Erfindung wird das Öl oder anderes Material statt an einer entfernteren Stelle von dem Einlaß in den Reaktionsraum an oder nahe der Öffnung des Einlasses oder der Einlässe eingespritzt. Der.Anteil of the reaction chamber through the inlet or the inlets introduced gas into which the oil is injected may e.g. B. 75 to 90 ° / o of the total gas. The gas velocity un- indirectly over the perforated Wall is of the same order of magnitude as the velocity of the total gas through the fluidized bed in the area of the full cross section of the reaction space, e.g. B. about 15.24 cm per sec. The remaining 75 to 900/0 of the gas are released at a higher speed, z. B. 7.6 to 9.2 m per sec., Introduced through the inlet openings. With some liquid or fusible materials. which are used in the present procedures and which contain a high proportion of components, which are solid carbonaceous Form decomposition products, there is a tendency to agglomerate in the fluidized bed. To overcome these difficulties, solid particles can be suspended and in the gas stream are held in suspension and conveyed through the inlet mentioned or the mentioned inlets is supplied. The suspended particles preferably originate the fluidized bed in the reaction chamber and are - as in the known, above-mentioned Procedure - with the gas up from the inlet ports and in this way returned to the fluidized bed. In the present invention, the oil or others Material into the reaction space instead of at a remote location from the inlet injected at or near the opening of the inlet or inlets.

Wenn feste Materialteilchen mit dem durch den bzw. die Einlässe eingeführten Gasstrom in Schwebe gebracht und fortgeführt werden sollen, kann der Apparat eine Leitung erhalten, die sich aus dem inneren der Reaktionskammer nach unten erstreckt und die an ihrem unteren Ende mit der Gaszuführungsleitung bzw. mit den Gaszuführungsleitungen, welche aufwärts durch die perforierte Wand zu dem Gaseinlaß bzw. den Einlässen führen, in Verbindung steht, zum Zwecke, feinste Festteilchen aus dem Fließbett in den Gas strom einzubringen, welcher durch den Einlaß bzw. die Einlässe in die Reaktionskammer gelangt. If solid particles of material with the one introduced through the inlet (s) Gas flow to be brought into suspension and continued, the apparatus can a Obtain conduit extending downward from the interior of the reaction chamber and at their lower end with the gas supply line or with the gas supply lines, which lead upwards through the perforated wall to the gas inlet or inlets, is in connection, for the purpose, very fine solid particles from the fluidized bed into the gas introduce current, which through the inlet or the inlets in the reaction chamber got.

Hierbei gelangen somit die feinsten Festteilchen aus dem Fließbett durch Schwerkraft zu den Auslässen und werden dann aufwärts geführt durch den aufwärts steigenden Gasstrom und wieder durch den Einlaß oder die Einlässe mit dem Gas und dem zerstäubten 01 in das Fließbett zurückgebracht. Auf diese Weise findet ein kontinuierlicher Kreislauf der feinsten Festteilchen statt.In this way, the finest solid particles get out of the fluidized bed by gravity to the outlets and then guided upward through the upward increasing gas flow and again through the inlet or inlets with the gas and brought back the atomized oil in the fluidized bed. In this way it takes place on a continuous basis Cycle of the finest solid particles.

Für Großanlagen ist es vorteilhaft, in der perforierten Wand eine Mehrzahl von Gaseinlässen mit Zerstäubungsdüsen anzubringen. Vorteilhafterweise ist die nach unten führende Leitung für die Festteilchen im wesentlichen koaxial mit der Reaktionskammer angeordnet und wird von den Gaszuführungsrohren bzw. Einlässen in der perforierten Wand mit den Zerstäubungsdüsen umgeben bzw. die Gaszuführungsleitungen, welche mit dem unteren Ende der abwärts führenden Leitung in Verbindung stehen, sind um letztere herum angeordnet. Wenn erwünscht, kann auch eine Mehrzahl abwärts führender Rohre für das freie Festmaterial außerhalb der Reaktionskammer angeordnet werden, in der Weise, daß jede Leitung an ihrem oberen Ende mit der Reaktionskammer und an ihrem unteren Ende mit der aufwärts führenden, zum Einlaß führenden Gasleitung in Verbindung steht. For large systems it is advantageous to have a To attach a plurality of gas inlets with atomizing nozzles. Advantageously the downward conduit for the solid particles is essentially coaxial arranged with the reaction chamber and is from the gas supply pipes or inlets surrounded in the perforated wall with the atomizing nozzles or the gas supply lines, which are connected to the lower end of the downhill line, are arranged around the latter. If desired, a plurality downwards can also be used arranged leading tubes for the free solid material outside the reaction chamber be, in such a way that each line at its upper end with the reaction chamber and at its lower end with the upwardly leading gas line leading to the inlet communicates.

Eine weitere Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß eine einzige Reaktionskammer mit einer Mehrzahl von Einlässen, in die Öl eingespritzt wird, in zwei oder mehr Einzelabteilungen durch vertikale Teilungswände unterteilt ist, so daß jede Abteilung mit 01 oder Hydriergas durch ein oder mehrere Einlässe mit Öl und Hydriergas versorgt werden können. Auf diese Weise können verschiedene Öle in verschiedenen Abteilungen behandelt werden. Die Teilungswände können über die obere Fläche des Fließbettes hinausreichen oder können auch unterhalb der betreffenden Fläche enden, so daß die in den verschiedenen Abteilungen erzeugten Gase sich vor Verlassen der Reaktionskammer mischen können. Another embodiment of the present invention consists in that a single reaction chamber with a plurality of inlets into which oil is injected is divided into two or more individual compartments by vertical dividing walls is so that each compartment with 01 or hydrogenation gas through one or more inlets supplied with oil and hydrogenation gas can be. That way you can different oils are treated in different departments. The partition walls can extend beyond the upper surface of the fluidized bed or can also be below end of the area in question, so that the generated in the various departments Gases can mix before leaving the reaction chamber.

In letzterem Falle können, wenn eine Leitung für die Rückführung der Festteilchen im Kreislauf, wie oben beschrieben, vorgesehen ist, die Teilungswände so angeordnet werden, daß sie radial zu dieser Leitung liegen.In the latter case, if a line for the return of the Solid particles in the circuit, as described above, are provided, the partition walls be arranged so that they are radial to this line.

Auf diese Weise kann z. B. ein Öl mit reaktionsfähigeren und weniger reaktionsfähigen Bestandteilen in einem Abteil behandelt werden, welches z. B. 3/4 der Einlässe umfaßt. Die weniger reaktionsfähigen Bestandteile, welche in dieser Abteilung nicht in Reaktion getreten sind, z. B. Teer, der sich aus dem hergestellten Gas kondensiert hat, können in einem zweiten Abteil, welches nur t/4 der Einlässe umfaßt, mit getrennt zugeführten Hydriergas behandelt werden. In this way, z. B. an oil with more reactive and less reactive ingredients are treated in a compartment which, for. B. 3/4 which includes inlets. The less reactive components that are in this Department did not respond, e.g. B. tar resulting from the manufactured Gas has condensed can be in a second compartment, which only has t / 4 of the inlets includes, are treated with separately supplied hydrogenation gas.

Andererseits kann ein drittes Abteil vorgesehen sein, in welchem nur die Festteilchen, auf welchen Kohlenstoff abgelagert ist, zugeführt werden und in welchem der Kohlenstoff vergast wird. Die höheren Temperaturen, welche für die Hydrierung von Teer und abgeschiedenem Kohlenstoff erforderlich sind, können durch Zufuhr von Luft oder Sauerstoff mit dem Hydriergas erzeugt werden, welches diesem Abteil zugeführt wird. On the other hand, a third compartment can be provided in which only the solid particles on which carbon is deposited are supplied and in which the carbon is gasified. The higher temperatures required for the Hydrogenation of tar and deposited carbon may be required by Supply of air or oxygen can be generated with the hydrogenation gas, which this Compartment is fed.

Die erfindungsgemäße Einrichtung und die entsprechende Betriebsweise findet mit Vorteil Verwendung bei allen Verfahren, bei denen flüssige oder schmelzbare Stoffe in Form von Flüssigkeiten mit Gasen in der Hitze zur Reaktion gebracht werden und die Gefahr besteht, daß unter der Einwirkung von Wärme sich Abscheidungen bilden und/oder ein Zusammenbacken der Teilchen des Fließbettes verursacht wird. The device according to the invention and the corresponding mode of operation is used with advantage in all processes in which liquid or meltable Substances in the form of liquids are made to react with gases in the heat and there is a risk that deposits will form under the action of heat and / or agglomeration of the particles of the fluidized bed is caused.

Dies ist beispielsweise bei allen mit Gasen arbeitenden Spaltverfahren der Fall, bei denen aus Kohlenwasserstoffen mit höherem Molekulargewicht solche mit niedrigerem Molekulargewicht hergestellt werden.This is the case, for example, with all cracking processes that work with gases the case where hydrocarbons of higher molecular weight are made with lower molecular weight.

Die Erfindung wird mit besonderem Vorteil angewandt zur Erzeugung von Gas mit hohem Heizwert oder hohem Wasserstoffgehalt in Systemen, in welchen ein Hydriergas durch Rezirkulation und durch Zersetzung eines Teiles des erzeugten methanreichen Gases erhalten wird. Weiter kann das Verfahren und die Vorrichtung dieser Erfindung als Starkgasstufe mit einer Anlage gekoppelt werden, in der Öl oder Kohle zur Erzeugung eines wasserstoff- und kohlenoxydhaltigen Gases vergast wird, z. B. durch Vergasung mit Sauerstoff und Wasserdampf. The invention is used with particular advantage for generation of gas with high calorific value or high hydrogen content in systems in which a hydrogenation gas by recirculation and by decomposition of part of the generated methane-rich gas is obtained. Furthermore, the method and the device of this invention can be coupled as a high-gas stage with a plant in which oil or coal is gasified to produce a gas containing hydrogen and carbon oxide will, e.g. B. by gasification with oxygen and water vapor.

Das Verfahren und die Vorrichtung dieser Erfindung in Anwendung auf die Vergasung von kohlenwasserstoffhaltigem Öl sei in einem Beispiel mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. The method and apparatus of this invention in practice the gasification of hydrocarbonaceous oil is an example with reference to FIG the drawings described.

Fig. 1 zeigt im Vertikalschnitt ein Beispiel einer Reaktionskammer mit einem einzigen Einlaß für ilydriergas und zerstäubtes Öl; Fig. 2 zeigt in einem Vertikalschnitt ein Beispiel für eine Reaktionskammer mit mehreren Einlässen für Hydriergas und zerstäubtes Öl, und Fig. 3 zeigt einen Horizontalschnitt nach Linie 3-3 in Fig. 2. Fig. 1 shows in vertical section an example of a reaction chamber with a single inlet for hydrogenation gas and atomized oil; Fig. 2 shows in one Vertical section an example of a reaction chamber with multiple inlets for Hydrogenation gas and atomized oil, and Fig. 3 shows a horizontal section along the line 3-3 in Fig. 2.

Wie in Fig. 1 gezeigt, hat die Reaktionskammer 10 einen konischen unteren Teil 11, welcher von der vollen Weite der Kammer spitz nach unten zu dem äußeren Rand der perforierten Wand 12 verläuft. In der Mitte der perforierten Wand befindet sich ein Gaseinlaß 13, welchem mit hoher Geschwindigkeit Hydriergas durch das vertikale Zuführungsrohr 14 zugeführt wird. Nahe an der Offnung von Einlaßstutzen 13 ist eine Zerstäuberdüse 15 angeordnet, der das Öl durch Rohr 16 und eine kleine Menge Hydriergas zwecks Zerstäubung des Öls durch Rohr 17 zugeführt wird. Unterhalb der perforierten Wand 12 und um den Einlaß 13 herum ist eine Kammer 18 angeordnet, die einen ringförmigen Durchgangs raum bildet, in welchen das restliche Hydriergas durch Rohr 19 gelangt. As shown in Fig. 1, the reaction chamber 10 has a conical shape lower part 11, which is pointed from the full width of the chamber down to the outer edge of the perforated wall 12 runs. In the middle of the perforated wall there is a gas inlet 13, which hydrogenation gas through at high speed the vertical feed pipe 14 is fed. Close to the opening of the inlet port 13 an atomizer nozzle 15 is arranged, which the oil through tube 16 and a small Amount of hydrogenation gas is fed through pipe 17 for the purpose of atomizing the oil. Below the perforated wall 12 and around the inlet 13 a chamber 18 is arranged, which forms an annular passage space in which the remaining hydrogenation gas passes through tube 19.

Wie oben beschrieben, wird das Gas durch Einlaß 13 mit einer größeren Geschwindigkeit eingeführt, als für die Überführung in Fließzustand in dem konischen Teil 11 notwendig wäre. Es bildet sich eine Zone20, in welcher sich das Mischen von Gas und zerstäubtem Öl vollzieht. Das Gas, das durch die perforierte Wand 12 strömt, tritt in Teil 11 mit einer Geschwindigkeit ein, bei der in dem konischen Teil in der die Mischzone 21 umgebenden Region, die durch die Wand des konischen Teiles 11 und die perforierte Wand 12 begrenzt ist, die Überführung in den Fließzustand bewirkt wird. Oberhalb des konischen Teiles ist die Geschwindigkeit des gesamten Gases so, daß das feinstzerteilte Material, beispielsweise aus Kokspartikeln bestehend, in dem Hauptteil der Reaktionskammer in flüssigen Fließzustand gehalten wird, wodurch das Fließbett 21 gebildet wird. As described above, the gas is through inlet 13 with a larger Speed introduced than for the transition to the flow state in the conical Part 11 would be necessary. A zone 20 forms in which mixing takes place of gas and atomized oil. The gas that passes through the perforated wall 12 flows, enters part 11 at a rate at which in the conical Part in the region surrounding the mixing zone 21, which is defined by the wall of the conical Part 11 and the perforated wall 12 is limited, the transition to the flow state is effected. Above the conical part is the speed of the whole Gas so that the finely divided material, for example consisting of coke particles, in the main part of the reaction chamber is kept in a liquid flow state, whereby the fluidized bed 21 is formed.

Ein nach unten sich erstreckendes Rohr 22 öffnet sich an seinem oberen Ende in das Fließbett 21 und steht an seinem unteren Ende durch das Verbindungsrohr 23 mit dem Gaszuführungsrohr 14 in Verbindung. Feines Festmaterial vom Fließbett 21 fließt durch Schwerkraft durch Rohr 22 und wird, suspendiert in dem Gas, in dem Zuführungsrohr 14 in das Fließbett 21 zurücktransportiert. In dem unteren Teil des Rohres 22 wird das Festmaterial durch zusätzliches Hydriergas, das durch die Leitung 24 eingeführt wird, im Fließzustand gehalten, und dieses zusätzliche Gas bewirkt auch, daß das Fließmaterial durch das Verbindungsrohr 23 strömt. Das Endgas verläßt die Reaktionskammer 10 an deren oberem Ende durch einen nicht gezeigten Auslaß. A downwardly extending tube 22 opens at its upper one End into the fluidized bed 21 and stands at its lower end through the connecting pipe 23 with the gas supply pipe 14 in connection. Fine solid material from the fluidized bed 21 flows by gravity through pipe 22 and is suspended in the gas in which Feed pipe 14 transported back into the fluidized bed 21. In the lower part of the Tube 22 is the solid material by additional hydrogenation gas that passes through the line 24 is introduced, kept flowing, and this causes additional gas also that the flow material flows through the connecting pipe 23. The end gas leaves the reaction chamber 10 at its upper end through an outlet, not shown.

In der in den Fig. 2 und 3 gezeigten Apparatur ist die Reaktionskammer 30 an ihrem unteren Ende mit einem konischen Ringteil 31 versehen, welcher an seiner Basis eine ringförmige perforierte Wand 32 begrenzt ist. Der konische Ringteil 31 umgibt ein zentrales Zuführungsrohr 33, das dem Rohr 22 in Fig. 1 entspricht. Die ringförmig perforierte Wand 32 weist eine Mehrzahl von Gaseinlässen 34 auf, die im Kreis um das Rohr 33 angeordnet sind, wobei jeder Einlaß mit einer Zerstäuberdüse 35 versehen ist, die der Düse 15 in Fig. 1 entsprechen. Das Hydriergas wird durch Rohr 36 und das Wärmeaustauschrohr 37 einem Hauptzuleitungsrohr 38 zugeführt. Dieses Rohr leitet das Gas durch ein ringförmiges Kopfstück 39 zu einer Mehrzahl von Leitungen 40, von denen jede zu einem Einlaß 34 führt. Von einem Zweigrohr 41 und einem ringförmigen Kopfstück 42 wird Gas durch die perforierte Wand 32 zugeführt. Eine weitere Zweigleitung 43 und ein Kopfstück 44 leitet Gas zu den Zerstäuberdüsen 35. Das Öl wird den Düsen 35 aus Leitung 45, Ringstück 46 und Rohren 47 zugeführt. Das Gas, welches für die Aufrechterhaltung des Fließzustandes in Leitung 33 und für das Einströmen des Materials in Leitung 40 erforderlich ist, wird letzterem durch Zweigleitung 48 zugeführt. Das Fertiggas gelangt durch einen Zyklonscheider 49 oberhalb des Fließbettes und verläßt die Reaktionskammer durch den Auslaßstutzen 50. Feste durch das Gas mitgefühfte und durch den Zyklonscheider abgetrennte Teilchen gelangen durch Rohr 51 zurück in das Fließbett. In the apparatus shown in Figures 2 and 3 is the reaction chamber 30 provided at its lower end with a conical ring part 31, which at his Base an annular perforated wall 32 is delimited. The conical ring part 31 surrounds a central feed pipe 33, which corresponds to the pipe 22 in FIG. the annular perforated wall 32 has a plurality of gas inlets 34 which arranged in a circle around tube 33, each inlet having an atomizing nozzle 35, which correspond to the nozzle 15 in FIG. The hydrogenation gas is through Pipe 36 and the heat exchange pipe 37 are fed to a main supply pipe 38. This Tube directs the gas through an annular head piece 39 to a plurality of conduits 40, each of which leads to an inlet 34. From a branch pipe 41 and an annular one Head piece 42 is supplied with gas through perforated wall 32. Another branch line 43 and a head piece 44 directs gas to the atomizing nozzles 35. The oil is the nozzles 35 from line 45, ring piece 46 and pipes 47 are supplied. The gas that is used for the Maintaining the flow condition in line 33 and for the inflow of the material is required in line 40, the latter is fed through branch line 48. The finished gas passes through a cyclone separator 49 above the fluidized bed and leaves the reaction chamber through the outlet port 50. Solid entrained by the gas and Particles separated by the cyclone separator are returned to the through pipe 51 Fluidized bed.

Der Vorgang in der Apparatur ist ähnlich demjenigen in Fig. 1 gezeigten, mit Ausnahme dessen, daß an Stelle einer einzigen Mischzone eine Mehrzahl von Mischzonen 52 - über jedem Gaseinlaß 34 - vorhanden ist. Die Regionen auf beiden Seiten des Ringes der Mischzonen 52, zwischen ihnen und den inneren und äußeren Wänden des ringförmigen konischen Teils 31, sind gefüllt mit Fließmaterial, wodurch das Absitzen von festen kohlenstoffhaltigen Zersetzungsprodukten auf diesen Wänden vermieden wird. The process in the apparatus is similar to that shown in Fig. 1, with the exception that, instead of a single mixing zone, a plurality of mixing zones 52 - above each gas inlet 34 - is present. The regions on both sides of the Ring of the mixing zones 52, between them and the inner and outer walls of the annular conical part 31, are filled with flow material, causing the settling of solid carbonaceous decomposition products on these walls avoided will.

Eine perforierte Platte 53 unterhalb des Wärmeaustauschrohres 37 dient dazu, zu verhindern, daß das fließende Festmaterial des Fließbettes in dem oberen Teil 54 sich mischt mit dem Fließmaterial in dem Hauptfließbett 55 unterhalb der Platte. Auf diese Weise kann die Wärme aus den aufsteigenden Reaktionsprodukten in dem Teil 54 auf das Hydriergas in dem Rohr 37 übertragen werden, ohne daß durch letzteres die Temperatur in dem Hauptfließbett 55 erniedrigt wird. A perforated plate 53 below the heat exchange tube 37 serves to prevent the flowing solid material of the fluidized bed in the upper part 54 mixes with the fluidized material in the main fluidized bed 55 below the plate. In this way the heat can be removed from the rising reaction products in the part 54 to be transferred to the hydrogenation gas in the pipe 37 without through the latter the temperature in the main fluidized bed 55 is lowered.

Das folgende Beispiel illustriert das Verfahren: Roherdöl wurde in der Apparatur entsprechend Fig. 1 hydriert. Der Behälter 10 in der Apparatur hatte einen inneren Durchmesser von 30,48 cm. Der äußere Durchmesser der perforierten Platte 12 betrug 9,16 cm und sein innerer Durchmesser 4,45 cm. Der innere Durchmesser des Einlasses 13 betrug 3,50 cm. The following example illustrates the process: Crude oil was used in the apparatus according to FIG. 1 hydrogenated. The container 10 had in the apparatus an inner diameter of 12 inches. The outer diameter of the perforated Plate 12 was 9.16 cm and its internal diameter was 4.45 cm. The inner diameter of inlet 13 was 3.50 cm.

Das Öl enthielt 31,1 Gewichtsprozent bis 2680 C siedender Anteile, von denen 86 Volumprozent aus Paraffinen und Zykloparaffinen und 13,5 Volumprozent aus Aromaten bestand. Das Rohöl wies einen Conradson-Kohlenstoffwert von 5 Gewichtsprozent auf und hatte ein spezifisches Gewicht von 0,859. Das Hydriergas enthielt 97,3 Volumprozent Wasserstoff. Der Rest bestand aus Stickstoff, Kohlenmonoxyd, Methan und einer Spur von Kohlendioxyd. Das Öl wurde mit Hilfe von auf 3500 C vorerhitztem Hydriergas bis auf 3000 C vorerwärmt und in der Düse 15 atomisiert. The oil contained 31.1 percent by weight of proportions boiling up to 2680 C, of which 86 percent by volume from paraffins and cycloparaffins and 13.5 percent by volume consisted of aromatics. The crude oil had a Conradson carbon value of 5 weight percent and had a specific gravity of 0.859. The hydrogenation gas contained 97.3 percent by volume Hydrogen. The rest consisted of nitrogen, carbon monoxide, methane and a trace of carbon dioxide. The oil was with the aid of hydrogenation gas preheated to 3500.degree Preheated up to 3000 C and atomized in the nozzle 15.

Pro Stunde wurde 7,35 kg Öl und 224 cbm Gas bei einem Druck von 32 Atm. durchgesetzt. 90 ovo des Gases wurden durch Einlaß 13 mit einer Geschwindigkeit von etwa 7,62 m/Sek. und der Rest von 10 ovo mit einer Geschwindigkeit von 11,67 cm/Seh. durch die perforierte Wand 12 zugeführt. Das so eingesetzte Hydriergas wurde auf 5050 C vorerhitzt; in dem aus Kokspartikeln bestehenden Fließbett herrschte eine Temperatur von 780 bis 8200 C. Die Geschwindigkeit des Fließbettes 21 betrug 11,67 cm/Sek. oberhalb des konischen Teiles 11.7.35 kg of oil and 224 cbm of gas at a pressure of 32 Atm. enforced. 90 ovo of the gas was passed through inlet 13 at one rate of about 7.62 m / sec. and the rest of 10 ovo at a rate of 11.67 cm / eye fed through the perforated wall 12. The hydrogenation gas used in this way was preheated to 5050 C; prevailed in the fluidized bed consisting of coke particles a temperature of 780 to 8200 C. The speed of the fluidized bed 21 was 11.67 cm / sec. above the conical part 11.

Das Endgas hatte folgende durchschnittliche Zusammensetzung: Kohlendioxyd .............. 0,3 Volumprozent Ungesättigte Kohlenwasserstoffe .................... 0,15 Wasserstoff ................ 57,45 Kohlenmonoxyd ............ 1,15 Gesättigte Kohlenwasserstoffe .................... 39,2 Stickstoff ................. 1,75 " Das Gas hatte einen Heizwert von 5735 kcal/m3. Nach einem Durchsatz von 72 Stunden hatten sich keine kohlenhaltigen Zersetzungsprodukte auf den Wänden des konischen Teils 11 oder sonst irgendwo auf den inneren Flächen des Reaktionsbehälters abgesetzt. The average composition of the end gas was: carbon dioxide .............. 0.3 volume percent unsaturated hydrocarbons .................... 0.15 hydrogen ................ 57.45 carbon monoxide ............ 1.15 saturated Hydrocarbons .................... 39.2 Nitrogen ................. 1.75 " The gas had a calorific value of 5735 kcal / m3. After a throughput of 72 hours had no carbonaceous decomposition products on the walls of the conical Part 11 or elsewhere deposited on the inner surfaces of the reaction vessel.

Ein gewisses Wachstum der fließenden festen Teilchen war infolge des Absetzens von Kohlenstoff darauf ein- getreten, aber es war kein Zusammenballen der Teilchen feststellbar.Some growth of the flowing solid particles was due to the Deposition of carbon on it kicked, but it wasn't a clump of the Particles detectable.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Device for carrying out reactions in Fluidized beds between gases and liquids or fusible substances that are under the influence of heat tend to form solid precipitates or agglomerates of solid particles in the fluidized bed, especially for manufacturing of gases containing gaseous hydrocarbons from liquid or fusible Hydrocarbons by treatment with hydrogen or hydrogen-containing gases, characterized in that it consists of a reaction chamber containing the fluidized bed (21) (10) consists, which has a conical lower part (11), which is of the full cross-section the reaction chamber tapers down to the outer edge of a perforated Wall (12) extends out, which in turn carries the fluidized bed (21), and that the reaction chamber (10) at its lower end with one or more gas supply lines (14) Inlet port (13) communicates and the latter in the perforated wall (12) open and that there is an atomizing nozzle at or near the gas supply opening (15), by means of which the liquid flowing in through tube (16) is atomized is, further in that for the introduction of gas into the reaction chamber below the perforated wall (12) and around the inlet connection (13) a passage space (18) is arranged.

2. Device according to claim 1, characterized in that a tube (22) from inside the reaction chamber leads downwards and at its lower End with the gas supply line (14) or lines via line (23) in connection stands so that the gravity flows down from the fluidized bed (21) into the pipe (22) solid particles to the through the gas guide line (14) and inlet (13) (or the inlets) gas flowing upwards.

3. Device according to claim 2, characterized in that the after downward leading line arranged essentially coaxially to the reaction chamber and that the perforated wall surrounds this conduit, and that in each inlet port an atomizing nozzle is arranged, and that the gas supply lines, which communicate with the lower end of the downwardly directed tube (22) are arranged around the latter.

4. Apparatus according to claim 3, characterized in that the perforated Wall has a plurality of gas inlets and the reaction chamber by vertical Partition walls are divided into two or more departments, each department has one or more gas inlets.

5. Process for carrying out reactions in fluidized beds between Gases and liquids or fusible substances that are under the influence of heat tend to form precipitates or the agglomeration of solid particles cause in the fluidized bed, characterized in that when using the device according to claims 1 to 4 the greater part of the gas upwards through the gas inlet ports in the perforated wall with a flow velocity introduced which is larger than for transferring the solid material particles in the conical part in the flowing or floating state would be required, with the liquid or fusible substances are injected up into the gas in an atomized state and the remainder of the gas flowing upwards through the perforated Wall is introduced at a speed sufficient to remove the solid particles while keeping in the conical part on the perforated wall in flowing state the gas velocity above the conical part is so great that the material particles remain in the flowing state.

6. The method according to claim 5, characterized in that the proportion of the gas flowing through the inlet port or the inlet port in the perfo- rated Wall is introduced, 75 to 90% of the total introduced into the reaction chamber Gas is.

7. The method according to claims 5 and 6 for the production of gaseous Hydrocarbon-containing gases from liquid or fusible hydrocarbons by treatment with hydrogen or hydrogen-containing gases, characterized in that that the hydrocarbon and hydrogen or a gas containing hydrogen under a pressure of at least 3 atm. and at a temperature of at least 5000 C is passed through the fluidized bed.

Documents considered: French patent specification No. 1,089,281; U.S. Patent No. 2,711,387.