DE1093039B

DE1093039B - Verfahren zur Spaltung von Kohlenwasserstoffen zur Erzeugung eines an Kohlenoxyd und Wasserstoff reichen Brenngases

Info

Publication number: DE1093039B
Application number: DEK38479A
Authority: DE
Inventors: Dr Alfred Karl; Dr Kurt Von Kessel; Albert Haeberle; Guenter Hackstein
Original assignee: Heinrich Koppers GmbH
Current assignee: Heinrich Koppers GmbH
Priority date: 1957-07-31
Filing date: 1957-07-31
Publication date: 1960-11-17

Description

Verfahren zur Spaltung von Kohlenwasserstoffen zur Erzeugung eines an Kohlenoxyd und Wasserstoff reichen Brenngases Die vorliegende Erfindung betrifft ein Spaltverfahren unter Bildung an Kohlenoxyd und Wasserstoff reichen Brenngasen, bei dem der Ausgangskohlenwasserstoff durch ein Glimmentladungsfeld geleitet wird, wie es an sich aus dem deutschen Patent 580 261 bekannt ist.
Nach einem nicht zum Stand der Technik gehörenden Vorschlag spaltet man Kohlenwasserstoffe in der Weise, daß man den Kohlenwasserstoff mit einer normalen bzw. nur vergleichsweise wenig oberhalb seiner Siedetemperatur liegenden Temperatur durch eine Zone leitet, in der bei im wesentlichen atmosphärischem oder mäßig überatmosphärischem Druck eine elektrische Glimmentladung mit einer Feldstärke von wenigstens 500 Volt/cm aufrechterhalten wird, wobei die Strömungsgeschwindigkeit so gewählt wird, daß die Verweilzeit des Ausgangsgutes bzw. der Reaktionsprodukte im Bereich der Entladung zwischen 0,5 und 2 Millisekunden beträgt.
Es hat sich nun gezeigt, daß auch die Umformung von Kohlenwasserstoffen zwecks Erzeugung eines an Kohlenoxyd und Wasserstoff reichen Gases selbst bei Verwendung von vergleichsweise hochmolekularen Kohlenwasserstoffen im Glimmentladungsfeld ohne nennenswerte Rußbildung durchgeführt werden kann, wenn man den Ausgangskohlenwasserstoff zunächst mit Wasserdampf vermischt und erst dann der Einwirkung des Glimmentladungsfeldes unter den vorstehend angegebenen Bedingungen unterwirft.
Zur Dämpfung von Temperaturspitzen im Entladungsfeld trägt noch bei, daß bei der Umformung von Kohlenwasserstoffen mit Wasserdampf im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens mit starkem Wasserdampfüberschuß gearbeitet werden kann, vorzugsweise mit einem Überschuß von 25 bis 75 % über die theoretisch für die beabsichtigte Umsetzung benötigte Wasserdampfmenge. Bei der Umformung von Kohlenwasserstoffen arbeitet man bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens im (schwach) exothermen Bereich, so daß man wirtschaftlich günstiger liegt als bei allen im Hochtemperaturbereich ablaufenden Umformungsverfahren, die bekanntlich endotherm arbeiten.
Die untere Grenze von 500 Volt/cm für die Feldstärke ist dadurch bedingt, daß, wie die Untersuchungen ergeben haben, bei kleineren Feldstärken keine für die beabsichtigten Reaktionen ausreichende elektrische Energiemenge innerhalb der Glimmentladung umgesetzt werden kann. Nach oben ist die Feldstärke an sich nur durch die zum Lichtbogen führende Durchbruchsfeldstärke begrenzt; jedoch hat sich gezeigt, daß Feldstärken von 3000 bis 5000 Volt/cm praktisch immer ausreichen, um auch bei höhermolekularen Kohlenwasserstoffen ausreichende Umsetzungen zu erzielen.
Die Erfindung arbeitet mit atmosphärischem Druck im Entladungsbereich der Glimmentladung. Eine an sich geringfügige Unterschreitung des atmosphärischen Drukkes, etwa bis zu absoluten Drücken von 500 mm Hg, schränkt die Anwendungsmöglichkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens praktisch nicht ein. Nach oben ist der Druck in erster Linie durch den Einfluß des Gasdruckes einer Glimmentladungsstrecke auf die absolute Spannung sowie die Form der Entladungsbahn begrenzt. Es konnte festgestellt werden, daß höhere Drücke als etwa 2 atü technisch und wirtschaftlich keine Vorteile mehr bringen.

Im folgenden sind zahlenmäßige Beispiele von Umformungen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren angegeben, wobei die Bildung eines Brenngases, welches im wesentlichen, d. h. zum mindesten zu 850/" aus Kohlenoxyd + Wasserstoff besteht, Ziel der Umformung ist. Beispiel 1 Es wurde ein Gemisch aus Propan und Butan (Flüssiggas) als Ausgangsprodukt verwendet. Der Wasserdampfbedarf bei der Umsetzung betrug etwa 5 Mol/Mol Ausgangsgut und war damit um etwa 40 % größer als der theoretische Wasserdampfbedarf. Die Verweilzeit des Dämpfegemisches innerhalb der Glimmentladung, die mit einer Feldstärke von 4000 Volt/cm und einer Stromstärke von etwa 170 mA betrieben wurde, betrug etwa 1 Millisekunde. Der Umsatz betrug 620/,. Es ergab sich ein Endgas folgender Zusammensetzung:

C02 .................... 3,1 Volumprozent

C O ..................... 24,9 Volumprozent

Ha ..................... 61,5 Volumprozent

C,H8 + C,H4 ........... 1,9 Volumprozent

CH 4 .................... 8,6 Volumprozent

Beispiel 2 Bei einem weiteren Versuch wurde von Oktan ausgegangen. Der Oktandampf wurde bei einer Temperatur von 160°C mit 10,1 Mol Wasserdampf je Mol Oktan vermischt und dann durch die bei den gleichen Bedingungen, wie im Beispiel 1 angegeben, betriebene Glimmentladung geführt. Die Verweilzeit innerhalb der Glimmstrecke betrug etwa 1,5 Millisekunden, wobei 78,6°/o umgesetzt wurden.

Das Spaltgas hatte folgende Zusammensetzung:

C02 .................... 3,7 Volumprozent

CO ..................... 27,0 Volumprozent

H2 ..................... 65,0 Volumprozent

C,HB + C,H4 ........... 3,4 Volumprozent

C H4 .................... 0,9 Volumprozent

Beispiel 3 Dekan wurde bei einer Temperatur von 200°C mit 1,40 Mol Wasserdampf je Mol Dekan gemischt und durch die Glimmentladung unter den angegebenen Bedingungen geführt. Die Umsetzung betrug bei einer Verweilzeit von 2 Millisekunden 76,801, Das Nutzgas hatte folgende Zusammensetzung:

C02 .................... 5,9 Volumprozent

C O ..................... 27,4 Volumprozent

H2 ..................... 64,6 Volumprozent

C3 He -f- C2 H4 ........... 0,8 Volumprozent

CH4 .................... 1,3 Volumprozent

Beispiel 4 Es wurde ein Dampf von technischem Benzol bei einer Temperatur von 120° C mit Wasserdampf in einer Menge von 10,0 Mol Wasserdampf je Mol Benzol gemischt. Der Wasserdampfanteil am Gemisch war damit um 660/, größer, als der theoretisch erforderlichen Wasserdampfmenge entspräche. Nach dem Durchgang des Gemisches durch die Glimmentladung konnte ein Umsatz von 94,8 festgestellt werden.

In allen Fällen war keinerlei Rußbildung zu beobachten. Auch hochsiedende Teere oder Öle fielen bei der Umsetzung nicht an. Es wurden vielmehr ausschließlich permanente Gase bzw. niedrigsiedende Kohlenwasserstoffe als Reaktionsprodukte gebildet.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Spaltung von Kohlenwasserstoffen zur Erzeugung eines an Kohlenoxyd und Wasserstoff reichen Brenngases unter Verwendung elektrischer Entladungen, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgangskohlenwasserstoff in dampfförmigem Zustand zunächst mit Wasserdampf gemischt und dann durch eine Zone geleitet wird, in der bei im wesentlichen atmosphärischem oder mäßig überatmosphärischem Druck eine elektrische Glimmentladung mit einer Feldstärke von wenigstens 500 Volt/cm aufrechterhalten wird, wobei die Strömungsgeschwindigkeit so gewählt wird, daß die Verweilzeit des Ausgangsgutes bzw. der Reaktionsprodukte imBereich derEntladungzwischen 0,5 und 2 Millisekunden beträgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit einer größeren, vorzugsweise um 25 bis 75 °/o größeren Wasserdampfmenge als die für die beabsichtigte Umsetzung theoretisch benötigte gearbeitet wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 580261.