DE1255847C2 - PROCESS FOR THE PRODUCTION OF METHANE CONTAINING GASES FROM HYDROCARBONS - Google Patents
PROCESS FOR THE PRODUCTION OF METHANE CONTAINING GASES FROM HYDROCARBONSInfo
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Description
Wasserdampf über ein Nickelkatalysatorbett, bei dem der gesamte Wasserdampf mit einem Teil der insgesamt umzusetzenden Kohlenwasserstoffdämpfe in einer ersten Stufe und anschließend das Gemisch nach Zufügung der restlichen Menge der Kohlenwasserstoffdämpfe weiter zur Reaktion gebracht wird, ist dadurch gekennzeichnet, daß man in mindestens zwei Stufen arbeitet, wobei man in der ersten Stufe ein auf mindestens 350° C vorerhitztes Gemisch aus Wasserdampf und einem Teil der verdampften Kohlenwasserstoffe durch ein Nickelkatalysatorbett leitet, dessen Temperatur durch die darin erfolgende Umsetzung auf 400 bis 550° C gehalten wird, und wobei man in mindestens einer weiteren Stufe einen weiteren Teil der verdampften Kohlenwasserstoffe mit den Gasen der ersten Stufe vermischt und das so gebildete Gemisch durch ein weiteres Nickelkatalysatorbett, dessen Temperatur durch die darin erfolgende Umsetzung auf 400 bis 600° C gehalten wird, leitet, und daß man das Gewichtsverhältnis zwischen dem gesamten, jedem Katalysatorbett zugeführten Wasserbett und dem gesamten Destillatdampf höher als 1,6 wählt.Water vapor over a nickel catalyst bed, in which all of the water vapor is with part of the total to be converted hydrocarbon vapors in a first stage and then the mixture after the remaining amount of hydrocarbon vapors has been added, the reaction is continued, is characterized in that one works in at least two stages, one being in the first stage a mixture of steam and some of the evaporated hydrocarbons preheated to at least 350 ° C passes through a nickel catalyst bed, the temperature of which is determined by the reaction taking place therein is kept at 400 to 550 ° C, and in at least one further stage a further part of the evaporated hydrocarbons with the gases of the first stage are mixed and the mixture thus formed is passed through a further nickel catalyst bed, the temperature of which is kept at 400 to 600 ° C by the reaction taking place in it, and that the weight ratio between the total water bed fed to each catalyst bed and selects the total distillate vapor higher than 1.6.
Wird der gesamte Dampf, aber nur ein Teil des Ausgangsdestillats der ersten Stufe zugeführt, so ist das Verhältnis zwischen Wasserdampf und Kohlenwasserstoff hoch, wodurch auf dieser Stufe die Lebensdauer des Katalysators erhöht wird. In einem Zweistufenverfahren werden dann die restlichen Kohlenwasserstoffe mit dem erzeugten Gas und dem nicht gespaltenen Wasserdampf aus der ersten Stufe vermischt, und diese Maßnahme ermöglicht es, den Anteil Wasserdampf in Berührung mit dem Katalysator zu erhöhen, ohne die Gesamtmenge Wasserdampf, bezogen auf das Ausgangsmaterial, zu erhöhen. Die Lebensdauer des Katalysators auf der zweiten Stufe wird dadurch, verglichen mit einem Einstufenverfahren, in ähnlicher Weise verlängert.If all of the steam, but only part of the initial distillate, is fed to the first stage, then is the ratio between water vapor and hydrocarbon is high, which at this stage makes the Life of the catalyst is increased. The remaining Hydrocarbons with the gas produced and the non-split water vapor from the first stage mixed, and this measure makes it possible to reduce the proportion of water vapor in contact with the catalyst without increasing the total amount of water vapor based on the starting material. The life of the catalyst on the second stage is thereby compared to a One-step procedure, extended in a similar manner.
Vorzugsweise werden zwei Stufen angewendet, und ungeachtet dieser Tatsache steht der vor jeder Stufe zugemischte Anteil an verdampften Kohlenwasserstoffen vorzugsweise im umgekehrten Verhältnis zu der Zahl der angewendeten Stufen.Preferably two stages are used and regardless of this, the precedes each stage admixed proportion of evaporated hydrocarbons preferably in the inverse proportion to the number of levels applied.
Die Abschnitte können in einem einzigen Gefäß oder auch in getrennten Gefäßen angeordnet sein, vorausgesetzt, daß immer eine gründliche Vermischung des verdampften Kohlenwasserstoffes mit den Gasen aus dem vorhergegangenen Abschnitt gewährleistet ist.The sections can be arranged in a single vessel or in separate vessels, provided that there is always a thorough mixing of the vaporized hydrocarbon with the gases from the previous section is guaranteed.
Um Kohlenstoffabscheidungen auf den Katalysator zu vermeiden, kann es in einigen Fällen nötig sein, die Katalysatorentemperatur nicht über 5750C ansteigen zu lassen.To avoid carbon deposits on the catalyst, it may be necessary not to let the catalyst temperature rise above 575 0 C in some cases.
Das Gewichtsverhältnis zwischen Wasserdampf und verdampften Kohlenwasserstoffen in den über den Katalysator geleiteten Gasen darf nicht unter 1,6, vorzugsweise nicht unter 2,0, liegen. Diese Verhältniszahl erhöht sich, sobald die verdampften Kohlenwasserstoffe gespalten sind, und wird unendlich, wenn die Umsetzung vollständig ist.The weight ratio between water vapor and evaporated hydrocarbons in the over The gases passed through the catalyst must not be less than 1.6, preferably not less than 2.0. This ratio increases as soon as the evaporated hydrocarbons are split and becomes infinite, when the implementation is complete.
Die in das Katalysatorbett eintretenden Gase müssen auf eine Temperatur von mindestens 350° C vorerhitzt sein, um eine ausreichende Katalysatoraktivität zu gewährleisten. Die Vorerhitzungstemperatur ist nach oben durch die Gefahr einer thermischen Zersetzung der verdampften Kohlenwasserstoffe und durch die Bedingung, daß der Katalysator durch die Reaktionswärme innerhalb eines bestimmten Temperaturbereiches gehalten werden soll, begrenzt und hängt vom Anteil der vorhandenen verdampften Kohlenwasserstoffe ab.The gases entering the catalyst bed must be at a temperature of at least 350 ° C be preheated to ensure sufficient catalyst activity. The preheating temperature is up through the risk of thermal decomposition of the evaporated hydrocarbons and by the condition that the catalyst by the heat of reaction within a certain temperature range should be kept limited and depends on the proportion of existing vaporized Hydrocarbons.
Erfindungsgemäß kann man auch den Heizwert eines durch die Vergasung des Destillates mit Wasserdampf erhaltenen Gases erhöhen, da durch Zugabe von Destillat auf jeder Stufe der Methangehalt im gasförmigen Endprodukt laufend erhöht wird.According to the invention, the calorific value of a by the gasification of the distillate with steam Increase the gas obtained, since by adding distillate at each stage the methane content in the gaseous end product is continuously increased.
Die Wirkung der stufenweisen Zugabe des Destil-LO lats zum Katalysator auf die Dampfmenge in Berührung mit dem Katalysator ist in der nachstehenden Tabelle angegeben.The effect of the gradual addition of the Destil-LO lats to the catalyst based on the amount of steam in contact with the catalyst is given in the following Table given.
(Mol) \Reactant dimer
(Mole) \
StufeOne
step
erste
StufeTwo
first
step
zweite
Stufestages
second
step
9,75
9,751.0
9.75
9.75
9,75
19,500.5
9.75
19.50
7,97
15,940.5
7.97
15.94
Verhältnis Wasserdampf zu
Destillat Steam
Ratio of water vapor to
distillate
Der in dem zweiten Abschnitt des Zweistüfenverfahrens eintretende Dampf, nämlich 7,97 Mol, stellt den nicht gespaltenen Teil des der ersten Stufe zugeführten Wasserdampfes dar. Die Werte beziehen sich auf eine Betriebstemperatur von 500° C beim Einstufenverfahren und auf 4600C bzw. 5000C auf der ersten bzw. zweiten Stufe des Zweistufenverfahrens. Das Gewichtsverhältnis zwischen Wasserdampf und Destillat beträgt 2. Die Anwendung einer größeren Zahl von Stufen ermöglicht es, höhere Dampfmengen mit dem Katalysator in Berührung zu bringen, was besonders vorteilhaft ist, wenn hochsiedende Destillate mit einer sehr kleinen Menge Wasserdampf vergast werden. Das Patent 1 227 603 hat Verbesserungen und Abwandlungen des in der britischen Patentschrift 820 257 beschriebenen Verfahrens, das auf die Verlängerung der Lebensdauer des Katalysators abgestellt ist, zum Gegenstand. Das Verfahren gemäß der Erfindung kann, falls gewünscht, auch zusammen mit dem in diesem Patent geschützten Verfahren durchgeführt werden.The steam entering the second portion of Zweistüfenverfahrens, namely, 7.97 mol, represents the non-split portion of the current supplied to the first stage of water vapor. The values refer to an operating temperature of 500 ° C in one-step and to 460 0 C and 500 0 C on the first or second stage of the two-stage process. The weight ratio between steam and distillate is 2. The use of a larger number of stages makes it possible to bring higher amounts of steam into contact with the catalyst, which is particularly advantageous when high-boiling distillates are gasified with a very small amount of steam. The subject of patent 1,227,603 is improvements and modifications of the process described in British patent specification 820,257, which is aimed at extending the life of the catalytic converter. The process according to the invention can, if desired, also be carried out together with the process protected in this patent.
Nachstehend werden zwei Verfahren gemäß der Erfindung als Beispiele beschrieben.Two methods according to the invention are described below as examples.
Ein Erdöldestillat mit im Mittel 6,1 Kohlenstoffatomen je Molekül, einem Siedebereich von 26 bis 140° C und einem spezifischen Gewicht von 0,68 bei 20° C wurde in beiden Teilen des Beispiels verwendet. Das Erdöldestillat wurde bis auf weniger als 0,00002'% von Schwefelverbindungen befreit und zum Vergleich mit Wasserdampf in Mengen von 2 Gewichtsteilen je Gewichtsteil Destillatdampf vermischt. Das Gemisch wurde auf 450° C vorerhitzt und unter einem Druck von etwa 24,5 atü abwärts durch ein etwa 30 cm tiefes Bett aus einem Nickel-Tonerde-Katalysator geleitet. Das Katalysatorbett wurde durch die Reaktionswärme auf einer Temperatur von 506° C gehalten. Das Gemisch wurde mit einer Raumgeschwindigkeit von 44 000 Volumteile Gemisch je Volumteil Katalysator und Stunde und mit einer Lineargeschwindigkeit von etwa 50 cm/sec geleitet, bis erstmals unzersetztes Destillat in den aus dem Bett austretenden Gasen auftrat, was als An-A petroleum distillate with an average of 6.1 carbon atoms per molecule, a boiling range from 26 to 140 ° C and a specific gravity of 0.68 at 20 ° C was used in both parts of the example. The petroleum distillate was freed from sulfur compounds to less than 0.00002% for comparison mixed with steam in amounts of 2 parts by weight per part by weight of distillate steam. The mixture was preheated to 450 ° C and downward under a pressure of about 24.5 atmospheres passed through a bed of nickel-alumina catalyst about 30 cm deep. The catalyst bed was kept at a temperature of 506 ° C. by the heat of reaction. The mixture was with a space velocity of 44,000 parts by volume of mixture per part by volume of catalyst per hour and passed at a linear speed of about 50 cm / sec until undecomposed distillate in the out for the first time gases escaping from the bed occurred, which
zeichen für die Beendigung des Versuchs gewertet wurde. .sign for the end of the experiment was counted. .
In einem zweiten Versuch wurde das gleiche Destillat mit' 4 Gewichtsteilen Wasserdampf je Gewichtsteil Destillatdampf vermischt. Das Gemisch wurde auf 450° C vorerhitzt und unter einem Druck von etwa 24,5 atü abwärts durch ein etwa 15 cm tiefes Bett des gleichen Katalysators wie im ersten Versuch geleitet. Das gasförmige Produkt und unzersetzter Wasserdampf traten mit einer Temperatur von 460° C aus dem Bett aus und" wurden mit der gleichen Gewichtsmenge Destillatdampf wie im ersten Bett vermischt und durch ein zweites, etwa 15 cm tiefes, unter dem ersten Bett angeordnetes Nickel-Tonerde-Katalysatorbett geleitet. Die Temperatur des Katalysators im zweiten Rohr wurde durch die Umsetzung auf 502° C gehalten. Die Gemische wurden mit einer Lineargeschwindigkeit von etwa 50 cm/sec und einer kombinierten Raumgeschwindigkeit von 44 000 Volumteilen Gemisch je Volumteil Katalysator und Stunde durch jedes Bett geleitet, bis erstmals unzersetztes Destillat in den aus dem unteren Rohr austretenden Gasen auftrat, was als Anzeichen für die Beendigung des Versuches gewertet wurde. Die Ergebnisse der beiden Versuche sind in der nachstehenden Tabelle II miteinander verglichen. In a second experiment, the same distillate was mixed with 4 parts by weight of steam per part by weight of distillate vapor. The mixture was preheated to 450 ° C. and passed under a pressure of about 24.5 atmospheres downward through a bed about 15 cm deep of the same catalyst as in the first experiment. The gaseous product and undecomposed water vapor emerged from the bed at a temperature of 460 ° C and "were mixed with the same amount by weight of distillate vapor as in the first bed and passed through a second, approximately 15 cm deep, nickel-alumina- The temperature of the catalyst in the second tube was maintained by the reaction at 502 ° C. The mixtures were passed through each bed at a linear velocity of about 50 cm / sec and a combined space velocity of 44,000 parts by volume of mixture per part by volume of catalyst per hour , until undecomposed distillate appeared for the first time in the gases emerging from the lower tube, which was taken as an indication of the end of the experiment.The results of the two experiments are compared with one another in Table II below.
Versuchattempt
, Zeit bis zum Auftreten von unzersetztem Destillat, Time until undecomposed distillate appears
260 Stunden
1520 Stunden260 hours
1520 hours
Die Zusammensetzung der in den beiden Versuchen erhaltenen Gase war wie folgt:The composition of the gases obtained in the two experiments was as follows:
Ein Erdöldestillat mit im Mittel 10,0 Kohlenstoffatomen je Molekül, einem Siedebereich von 112 bis 245° C und einem spezifischen Gewicht von 0,79 bei 20° C, das bis auf weniger als 0,00002°/o von Schwefelverbindungen befreit war, wurde in zwei Vergleichsversuchen verwendet. Im ersten Versuch wurde das Erdöldestillat mit 2 Gewichtsteilen Wasserdampf je Gewichtsteil Destillatdampf vermischt. Das Gemisch wurde unter einem Druck von etwa 24,5 atü auf 530° C vorerhitzt und abwärts durch ein etwa 30 cm tiefes Bett aus einem Nickel-Tonerde-Katalysator geleitet. Das Katalysatorbett wurde durch die auftretenden Umsetzungen auf 535° C gehalten. Das Gemisch wurde mit einer Raumgeschwindigkeit von 11 000 Volumteilen je Volumteil Katalysator pnd Stunde und einer Lineargeschwindigkeit von etwa 13,5 cm/sec durch das Bett geleitet, bis erstmalsA petroleum distillate with an average of 10.0 carbon atoms per molecule, a boiling range from 112 to 245 ° C and a specific gravity of 0.79 at 20 ° C, which is down to less than 0.00002 ° / o of sulfur compounds was used in two comparative experiments. In the first experiment, the petroleum distillate was steamed with 2 parts by weight mixed per part by weight of distillate vapor. The mixture was under a pressure of about Preheated 24.5 atmospheres to 530 ° C and down through a 30 cm deep bed of nickel-alumina catalyst directed. The catalyst bed was kept at 535 ° C. by the reactions that occurred. The mixture became catalyst at a space velocity of 11,000 parts by volume per part by volume pnd hour and a linear velocity of about 13.5 cm / sec passed through the bed until the first time
ίο unzersetztes Destillat in den aus dem Bett austretenden Gasen auftrat, was als Anzeichen für die Beendigung des Versuchs gewertet wurde.ίο undecomposed distillate in the emerging from the bed Gassing occurred, which was taken as an indication of the termination of the experiment.
Im zweiten Versuch wurde das gleiche Destillat mit 4 Gewichtsteilen Wasserdampf je Gewichtsteil Destillatdampf vermischt. Das Gemisch wurde auf 530° C vorerhitzt und unter einem Druck von etwa 24,5 atü abwärts durch ein etwa 15 cm tiefes Bett des gleichen Katalysators wie im ersten Versuch geleitet. Das gasförmige Produkt und unzersetzter Wasserdampf traten mit einer Temperatur von 500° C aus dem Bett aus und wurden mit der gleichen Gewichtsmenge Destillatdampf wie vor Eintritt in das erste Rohr in ein zweites, etwa 15 cm tiefes, unter dem ersten Bett angeordnetes Nickel-Tonerde-Katalysaas torbett geleitet. Die Temperatur des zweiten Katalysatorbettes wurde durch die nachfolgende Umsetzung auf 535° C gehalten. Die Gemische wurden mit einer kombinierten Raumgeschwindigkeit von 11 000 Volumteilen je Volumteil Katalysator und Stunde und einer Lineargeschwindigkeit von etwa 13,5 cm/sec durch jedes Bett geleitet, bis erstmals unzersetztes Destillat in den aus dem unteren Bett austretenden Gasen auftrat, was als Anzeichen für die Beendigung des Versuchs gewertet wurde. Die Ergebnisse der beiden Versuche sind in der nachstehenden Tabelle miteinander verglichen:In the second experiment, the same distillate was treated with 4 parts by weight of water vapor per part by weight Distillate vapor mixed. The mixture was preheated to 530 ° C and under a pressure of about 24.5 atmospheres downward through an approximately 15 cm deep bed of the same catalyst as in the first experiment. The gaseous product and undecomposed water vapor emerged at a temperature of 500 ° C the bed and were with the same amount of weight of distillate vapor as before entering the first Tube into a second nickel-alumina catalyst located under the first bed, about 15 cm deep headed through the bed. The temperature of the second catalyst bed was determined by the subsequent reaction held at 535 ° C. The mixtures were at a combined space velocity of 11,000 parts by volume per part by volume of catalyst and hour and a linear speed of about 13.5 cm / sec passed through each bed until the first undecomposed distillate in the emerging from the lower bed Gassing occurred, which was taken as an indication of the termination of the experiment. The results of the both experiments are compared in the table below:
Versuch Zeit bis zum Auftreten von unzersetztem DestillatAttempt Time until undecomposed distillate appears
152 Stunden
602 Stunden152 hours
602 hours
Die Zusammensetzung der in den beiden Versuchen erhaltenen Gase war wie folgt:The composition of the gases obtained in the two experiments was as follows:
Claims (3)
kann aber auch, wenn es gewünscht wird, höher sein. Das erfindungsgemäße Verfahren zur HerstellungThe pressure can be up to 50 atmospheres, the first section is initiated
but can also be higher if desired. The inventive method for production
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