DE2041227A1

DE2041227A1 - Verfahren zur Herstellung von Wasserstoff und Kohlenmonoxid enthaltenden Gasen

Info

Publication number: DE2041227A1
Application number: DE19702041227
Authority: DE
Inventors: Pieter Visser
Original assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Current assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Priority date: 1969-08-21
Filing date: 1970-08-19
Publication date: 1971-02-25
Also published as: NO130678B; DE2041227B2; ZA705704B; CA928072A; BE755008A; SE367175B; FR2060645A5; GB1321069A; NL6912802A; DE2041227C3; NO130678C

Description

SHELL IHTERNATIOHALE RESEARCH MAATSCHAPPIJ N. V., Den Haag, Niederlande

¹¹ Verfahren zur Herstellung von Wasserstoff und Kohlenmonoxid enthaltenden Gasen »

Priorität: 21. August 1969, Niederlande, Hr. 6912 802

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Wasserstoff und Kohlenmonoxid enthaltenden Gasen durch teilweise Oxy-

ein
dation eines ν schweres Kohlenwasserstofföl . enthaltenden .fluss igen Ausgangsmaterials und anschliessende Wasserwäsche· der erhaltenen Gase unter Bildung einer wässrigen, Ruß und Asicheteilchen enthaltenden Suspension.

Die Verwendung schwerer Kohlenwasserstoffe, wie Ruckstandsfraktionen, als Ausgangsmaterial für die Herstellung von Wasserstoff und Kohlenmonoxid enthaltenden Gasen durch teilweise Oxydation

relativ
bietet wegen der/niedrigen Kosten dieses Ausgangsmaterials " wirtschaftliche Vorteile. Solche Ausgangsraaterialien können jedoch Metallverbindungen enthalten, welche bei der Verbrennung Ascheteilchen bilden, die in feinyerteilter Form gemeinsam mit dem Ruß vom Gasstrom mitgerissen werden. Beim Waschen des vorge-

nannten Gasstroms gelangen die Ascheteilchen in die wässrige Suspension. Wenn eine Abtrennung des Rußes von der wässrigen Suspension gewünscht wird, damit man ihn dem Ausgangsmaterial für das Teilverbrennungsverfahren einverleiben kann, muss verhindert werden, dass die Ascheteilchen mit dem abzutrennenden RuB vermengt werden, da sie sich andernfalls im Verbrennungsverfahren ansammeln würden. Dies würde jedoch eine Bildung von Metallablagerungen an solchen Stellen der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens bewirken, an denen dies unerwünscht ist.

Es ist auch unerwünscht, dass die Ascheteilchen in der Wasserphase verbleiben, da diese Phase dann nicht in das Verfahren •zur Wiederverwendung zurückgeführt werden kann. In einem solchen Falle wäre eine kostspielige kontinuierliche Frischwasserzufuhr erforderlich. Ferner ist die /bleitung des verunreingten Wassers häufig schwierig.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein neues Verfahren zur Herstellung von Wasserstoff und Kohlenmonoxid enthaltenden Gasen durch

ein

teilweise,Verbrennung einesyschweresKohlenwasserstofföl enthaltenden flüssigen Ausgangsmaterialβ zur Verfügung zu stellen, bei welchem die vorgenannten Schwierigkeiten überwunden werden.

Gegenstand der Erfindung ist somit ein Verfahren zur Herstellung von Wasserstoff und Kohlenmonoxid enthaltenden Gasen durch teilweise Oxidation eines ein schweres Kohlenwasserstofföl enthaltenden flüssigen Ausgangsmaterials und anschliessende Wasserwäsche der erhaltenen Gase unter Bildung einer wässrigen, RuS und Ascheteilchen enthaltenden Suspension, welches Verfahren

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dadurch gekennzeichnet ist, dass man

a) den Ruß von der wässrigen Suspension albtrennt! indem man ihn mit einem als Hilfsmittel dienenden Kohlenwasserstofföl, welches leichter ist als das im Ausgangsmaterial enthaltene schwere Kohlenv?asserstofföl, agglomeriert und die erhaltenen Ru&gglomerate von einer wässrigen Phase abtrennt;

Ii) die in der wässrigen Phase enthaltenen Äsche teilchen aus dieser Phase nach der Abtrennung der Rußagglomerate durch Flotation entfernt, wobei gereinigtes Wasser entsteht, *'

c) zumindest einen Teil der abgetrennten Hui agglomerate dem ' Ausgangsmaterial für die Gasherstellung einverleibt und

d) zumindest einen Teil des gereinigtem Wassers neuerlich zum Waschen der erhaltenen Gase einsetzt·

Wenn im Verfahren der Erfindung als Hilfsmittel ein'Kohlenwasserstofföl verwendet wird, welches leichter ist ale'das im Air»·* gangsmaterial für das Teilverbrennungsverfahren enthaltene Kon- · lenwasse-rstofföl, kann der Ruß aus einer nicht nur diesen,, sondern auch Ascheteilchen enthaltenden Suspension in Agglomerate übergeführt werden. Unter dem Einfluss des vorgenannten ' Hilfsmittels findet eine bevorzugte Ag-glomerierung der HuB-teilchen statt, wobei nur wenige Ascheteilchen während der

Lomerierung in die wachsenden Buflagglomerate eingebaut wer.~ i. Die Aacheteilchen vereinigen sich höchstens in einem geringen Grad miteinander oder mit Rußteilciaen«, ■

lie Muß agglomerate können im Yerfahren der Erfindung, von"'der die Ascheteilchen enthaltenden wässrigen Phase in einfacher Weise, abgetrennt werden,' beispielsweise-'mittels- eines Siebes."Sie

können 'zur'Herstellung von frischem Ausgangsmaterial-verwendet-

■werden.» - ■ -' '...-''■'■'"'

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ORIGINAL INSPECTED

in
^dieaem Falle kann es notwendig sein, die Agglomerate zuerst zu • trocknen, insbesondere, wenn die Temperatur der anderen Komponenten des Ausgangsmaterials hoch ist, da sich bei der

plötzlichen Verdampfung des in den vorgenannten Agglomeraten vorhandenen Wassers Schaum bilden würde.

Nach der Abtrennung der Rußagglomerate können die noch im Wasser suspendierten Ascheteilchen durch Flotation abgetrennt v/erden, wonach das erhaltene gereinigte Wasser neuerlich zum Waschen der gebildeten Gase eingesetzt werden kann. Die Flotation kann durch Vermischen der wässrigen Phase mit einem Flotierungsmittel und Durchleiten eines feinverteilten Gases, wie Luft, durch die vorgenannte Phase durchgeführt werden. Das suspendierte Material wird anschließend in eine Schaumschicht übergeführt und kann danach abgetrennt und verwendet werden, beispielsweise als Ausgangematerial für die Herstellung von Metallen.

Der Grad, bis zu welchem die Abtrennung des Rußes von den Ascheteilchen in der Stufe der Agglomerierung mit dem Hilfsmittel fortschreitet, kann in verschiedener Weise verbessert werden. Die Affinität der Ascheteilchen hinsichtlich eines bestimmten Hilfsmittels kann z.B. dadurch verringert werden, dass man vor der Zugabe des Hilfsmittels durch die Suspension Luft oder ein freien Sauerstoff enthaltendes Gas in feinverteilter Form leitet.

Ausser dem als Hilfsmittel zugesetzten und als Bindemittel dienenden Kohlenwasserstofföl kann noch eine weitere Hilfssubstanz Bit oberflächenaktiven Eigenschaften, welche beispielsweise die Ru8teilchen hydrophob und oleophil macht, zugesetzt werden,

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Me Affinität des Hilfsmittels gegenüber dem Ruß hängt ferner von seiner Viskosität ab. Die Viskosität des während der Agglomerierung als Hilfsmittel eingesetzten Kohlenwasserstofföle beträgt vorzugsweise . <C 1000 cS. Es ist sehr zweckmässig, wenn als Hilfsmittel eine Destillatfraktion, z.B. eine GasÖl- oder Kerosinfraktion, eingesetzt wird. Bei Verwendung eines Hilfsmittels mit niedriger Viskosität werden eine bessere bevorzugte-Benetzung der Rußteilchen sowie eine Förderung der Bildung von Agglomeraten mit einem niedrigen Gehalt an Aseheteilchen

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bewirkt. . ' .

Ein besonderer Vorteil vieler leichter Destillatfraktionen als Hilfsmittel für das Verfahren der Erfindung besteht darin, dass

im Durchschnitt

die dabei gebildeten Rußagglomerate/leichter als das als Suspensionsmedium dienende Wasser sind und daher die Möglichkeit geringer ist, dass/sie mit den Ascheteilchen, welche in der Regel schwerer als die RuBagglomerate sind, in Berührung kornmen. In diesem Falle ist es sehr zweckmässig, wenn man die Agglomerierung in einer mit einem zylindrischen Rotor ausgestatteten zylindrischen Kontaktvorrichtung durchführt. Im Räume zwischen der zylindrischen Viand der Vorrichtung und dem Rotor

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wird ein Zentrifugalkraft-/aufgebaut, in welchem sich die Agglomerate in der Nähe der Rotorwand ansammeln«.

Als Flotierungsmittel_eignen sich erfindungsgemäss bestimmte im Handel erhältliche N-Alkyl-1,3-propandiamine, deren Allqrlreste (OQ_-^g) sich γση den in K-okosnussöl₉ 'So^abo-haeäb"! oder Tallöl enthaltenen- Fettsäuren ableiten,, tS-elar gut© EsgeMiss© vjerdan mit einem entsprechenden .AmIn (Handelsprochilcfe) ©raisltj,' dessen

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Alky!rest sich von Tallölfettsäure ableitet.

Die Flotation kann erfindungsgemäss kontinuierlich und in mindestens zwei Stufen durchgeführt werden. Bei der kontinuierlichen Ausführungsform, des Verfahrens der Erfindung genügt eine relativ kleine« wenig zu beaufsichtigende und leicht automatisierbare Vorrichtung. Bei Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens in mindestens zwei Stufen können die Anforderungen bezüglich der Reinheit des Wassers stet· erfüllt werden.

Besonders gut für die Durchführung der Flotationsstufe geeignete Vorrichtungen sind Plattentrennvorrichtungen. Solche Trennvorrichtungen können βchräggesteilte oder schrägstellbar ,Platten besitzen. Es handelt sich dabei um Vorrichtungen, die einen Satz Platten £-ufweisen, bei welchem: eine Anzahl von gewellten oder im Zlckzaek verlaufenden Platten miteinander parallel in einer solchen Weise verbunden sind, daß die Flüssigkeit zwischen ihnen hindurchfliessen kann und dass sieb die Erhebungen und Ver- '. tiefungen ein und derselben Platte parallel zur Flüssigströmungsrichtung erstrecken, wobei die Erhebungen.bzw. Vertiefungen der verschiedenen Platten sich senkrecht oberhalb bzw. unterhalb der entsprechenden Erhebungen bzw. Vertiefungen der anderen Platten befinden. Im allgemeinen befindet sich ein solcher Plattensatz in einem Behälter, welcher einen Einlass für die zu behandelnde wässrige Phase und mindestens zwei Auslässe, einen fürdie behandelte Flüssigkeit und einen für das '.von der vorgenannten wässrigen Phase abgetrennte Matei iai,, aufweist. Trenrivorric^tungen der vor genannten Art Bin¹ ieio[t)< ι * \m in * br t ' t M-» Patentschriften 11 (<· ( ι 11 λ t ' t Iw

1 0 S S Q 9 ' 1 8 4 6 ^{ßAD 0RIGiNAL}

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Der Vorteil der Durchführung der Flotation in einer Plattentrennvorrichtung besteht-darin, dass Rußteilchen oder als Hilfe-* mittel eingesetztes Kohlenwasserstofföl, welche unter Umständen nach der Abtrennung der gebildeten RuSagglomerate von der wässrigen Phase in dieser Phase verbleiben, gleichzeitig mit den Ascheteilchen entfernt werden. V

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher erläutert,

Fließschema einer .

welche ein-/Ausführungeform des erfindungsgemässen Verfahrens

darstellt. <|

Gemäsa der Zeichnung werden ein einen Kohlenwasserstoff und freien Kohlenetoff enthaltender Beschickungsstrom 2 sowie ein Sauerstoffstrom oder ein freien Sauerstoff enthaltender Gasstrom 3 in den Reaktor 1 eingespeist. Der Reaktor 1 kann zusätzlich mit einem Wasserdampfstrom 4 beschickt werden« Der im Reaktor 1 durch teilweise Verbrennung des Ausgangsmaterials gebildete Gas strom 5 wird im Wärmeaustauscher 6 mit dem Wasser** strom 7 in indirekte Berührung gebracht, wobei sich Wasserdampf β bildet. Der abgekühlte Gasstrom 9 wird in der Kontakt- { vorrichtung 10 mit dem Wasserstrom 11 in direkte Berührung gebracht. In dieser Vorrichtung wird ein stärker abgekühlter, vom Ruß und den Ascheteilchen befreiter Gasstrom 12 erhalten* Eine wässrige Suspension von Ruß - und Ascheteilchen 13 wird in der

. mit dem Rührer 15 ausgestatteten Agglomerierungsvorrichtung 14 mit dem Hilfsmittelstrom 16 in Berührung gebracht. Aus dem Strom 17» welcher aus Wasser und Rußagglomeraten sowie höchstens zu einem geringen Grad in Agglomerate übergeführten

■' Ascheteilchen besteht, werden die Rußaggloaerate in der Trenn-

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vorrichtung 18 abgetrennt und anschliessend über Leitung 19 in die zur Herstellung des Beschickungssiroms2 dienende Vorrichtung 20 übergeführt. Die anderen, zur Herstellung des Ausgangsmaterials dienenden Komponenten werden mit dem Strom 21 in die Vorrichtung 20 eingespeist.

Die aus der Trennvorrichtung 18 abziehende Suspension der
Aecheteilchen 22 wird nacheinander in den Flotierungsvorrichtungen 23 und 24 einer Flotation unterworfen. Der Suspension
wird der Plotierungsmittelstrom 25 zugesetzt, und*die Plotierungsvorrichtungen wird der Luftstrom 26 eingespeist. Die von der Suspension abgetrennten Ascheteilchen werden über Leitung

27 aus den Plotierungsvorrichtungen abgezogen. Der gereinigte Wasserstrom 11 wird in die Kontaktvorrichtung 10 übergeführt, während nicht verwendetes Wasser über Leitung

28 beseitigt wird.

1 C ί $ 0 9 t 0 i g

Claims

Patentansprüche

. 1. ■ Verfahren, zur Herstellung von Wasserstoff und Kohlenmonoxid enthaltenden Gasen durch teilweise Oxidation eines ein öchweres Kohlenwasserstofföl enthaltenden flüssigen Ausgangsmaterials und anschliessende Wasserwäsche der erhaltenen Gase unter Bildung einer wässrigen, Ruß und Ascheteilchen enthaltenden Suspension, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t, dass man '

a) den Ruß von der wässrigen Suspension abtrennt, indem man ihn mit einem als Hilfsmittel dienerden Kohlenwasserstofföl, welches leichter ist als das im Ausgangsmaterial enthaltene schwere Kohlenwasserstofföl, agglomeriert und die erhaltenen Rußagglornerate von einer wässrigen Phase abtrennt,

b) die in der wässrigen Phase enthaltenen Ascheteilchen aus dieser Phase nach der Abtrennung der Rußagglomerate durch PIo- " t'ation entfernt, wobei gereinigtes Wasser entsteht,

c) zumindest einen Teil der abgetrennten Rußagglomerate dem Ausgangsmaterial für die Gasherstellung einverleibt und

d) zumindest einen Teil des gereinigten Wassers neuerlich zum Waschen der erhaltenen Gase einsetzt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Viskosität des als Hilfsmittel eingesetzten Kohlenwasserstofföls weniger alslOOO cS beträgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das als Hilfsmittel eingesetzte Kohlenwasserstofföl eine Destillatfraktion ist.

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- ίο -
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Flotation durch Zusetzen eines Plotierungsmittels und Leiten eines feinverteilten Gases durch die wässrige Phase durchgeführt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Plotierungsmittel ein N-Alkyl-lj3-propandiamin verwendet wird, dessen Alkylrest sich von den in Kokosnussöl, Sojabohnenöl oder Tallöl enthaltenen Fettsäuren ableitet.
6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, dass die Flotation kontinuierlich und In mindestens zwei Stufen durchgeführt wird.
7. Verfahren nach Anspruch lbia 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Flotation in einer Plattentrennvorrichtung durchgeführt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, dass vor der Agglomerierung dee Rußes Luft oder ein . freien Sauerstoff enthaltendes Gas in feinverteilter Form durch die wässrige Suspension geleitet wird·

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