DE2041227B2 - Verfahren zur Herstellung von Wasserstoff und Kohlenmonoxid enthaltenden Gasen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Wasserstoff und £ohlei-.<nonoxid enthaltenden Gasen durch teilweise Oxidation eines ein schwe- r> res Kohlenwasserstofföl enthaltenen flüssigen Ausgangsmaterials und anschließende Wasserwäsche der erhaltenen Gase unter Bildung einer wäßrigen, Ruß und Ascheteilchen enthaltenden Suspension.

Die Verwendung schwerer Kohlenwasserstoffe, wie 4η Rückstandsfraktionen, als Ausgangsmaterial für die Herstellung von Wasserstoff und Kohlenmonoxid enthaltenden Gasen durch teilweise Oxydation bietet wegen der relativ niedrigen Kosten dieses Ausgangsmaterials wirtschaftliche Vorteile. Solche Ausgangs- v, materialien können jedoch Metallverbindungen enthalten, welche bei der Verbrennung Ascheteilchen bilden, die in feinverteilter Form gemeinsam mit dem Ruß vom Gasstrom mitgerissen werden. Beim Waschen des vorgenannten 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 Ruß 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 _M denen dies unerwünscht ist.

Es ist auch unerwüniicht, 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 Ableitung des verunreinigten Wassers häufig schwierig.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein neues Verfahren zur Herstellung von Wasserstoff und Kohlenmonoxid enthaltenden Gasen durch teilweise Verbrennung eines ein schweres Kohlenwasserstofföl enthaltenden flüssigen Ausgangsmaterials 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, Ruß und Ascheteilchen enthaltenden Suspension, welches Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß man

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

b) die in der wäßrigen Phase enthaltenen Ascheteilchen aus dieser Phase nach der Abtrennung der Rußagglomerate durch Flotation entfernt,

c) die abgetrennten Rußagglomerate dem Ausgangsmaterial für die Gasherstellung einverleibt und

d) das gereinigte Wasser neuerlich zum Waschen der erhaltenen Gase einsetzt.

Wenn im Verfahren der Erfindung als Hilfsmittel ein Kohlenwasserstofföl verwendet wird, welches leichter ist als das im Ausgangsmaterial für das Teilverbrennungsverfahren enthaltene Kohlenwasserstofföl, 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 Agglomerierung der Rußteilchen s'att, wobei nur wenige Ascheteilchen während der Agglomerierung in die wachsenden Rußagglomerate eingebaut werden. Die Ascheteilchen vereinigen sich höchstens in einem geringen Grad miteinander oder mit Rußteilchen.

Die Rußagglomerate können im Verfahren 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.

In diesem 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 werden, 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 Ausgangsmaterial 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 mit oberflächenaktiven Eigenschaften, welche beispielsweise die Rußteilchen hydrophob und oleophil macht, zugesetzt werden. Die Affinität des Hilfsmittels gegenüber dem Ruß hängt ferner von seiner Viskosität ab. Die Viskosität des während der Agglomerierung als Hilfsmittel eingesetzten Kohlenwasserstofföls beträgt vorzugsweise < 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 -sine bessere bevorzugte Benetzung der Rußteilchen sowie eine Förderung der Bildung von Agglomeraten mit einem niedrigen Gehalt an Ascheteilchen bewirkt.

Ein besonderer Vorteil vieler leichter Destillatfraktionen als Hilfsmittel für das Verfahren der Erfindung besteht darin, daß die dabei gebildeten Rußagglomerate im Durchschnitt 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 Rußagglomerate sind, in Berührung kommen. In diesem Falle ist es sehr zweckmäßig, wenn man die Agglomerierung in einer mit einem zylindrischen Rotor ausgestatteten zylindrischen Kontaktvorrichtung durchführt. Im Raum zwischen der zylindrischen Wand der Vorrichtung und dem Rotor wird ein Zentrifugalkraftfeld aufgebaut, in welchem sich die Agglomerate in der Nähe der Rotorwand ansammeln.

Als Flotierungsmittel eignen sich erfindungsgemäß bestimmte im Handel erhältliche N-Alkyl-l,3-propandiamine, deren Alkylreste (C₈__lg) sich von den in Kokosnußöl, Sojabohnenöl oder Tallöl enthaltenen Fettsäuren ableiten. Sehr gute Ergebnisse werden mit einem entsprechenden Amin (Haudelsprodukt) erzielt, dessen Alkylrest 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 stets erfüllt werden.

Besonders gut für die Durchführung der Flotationsstufe geeignete Vorrichtungen sind Plattentrennvorrichtungen. Solche Trennvorrichtungen können schräggestellte oder schrägstellbare Platten besitzen. Es handelt sich dabei um Vorrichtungen, die einen Satz Platten aufweisen, bei welchem eine Anzahl von gewellten oder im Zickzack verlaufenden Platten miteinander parallel in einer solchen Weise verbunden sind, daß die Flüssigkeit zwischen ihnen hindurchfließen kann und daß sich die Erhebungen und Vertiefungen ein und derselben Platte parallel zur Flüssigsüömungsrichtung 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 ein Einlaß für die zu behandelnde wäßrige Phase und mindestens zwei Auslässe, einen für die behandelte Flüssigkeit und einen für das von der vorgenannten wäßrigen Phase abgetrennte Material, aufweist. Trennvorrichtungen der vorgenannten Art sind beispielsweise in den britischen Patentschriften 1130620 und 1154070 beschrieben.

Der Vorteil der Durchführung der Flotation in einer Plattentrennvorrichtung besteht darin, daß Rußteilchen oder als Hilfsmittel eingesetztes Kohlenwasserstoffe}¹, weiche unter Umständen nach der Abtrennung der gebildeten Rußagglo'gerate von der wäßrigen Phase in dieser Phase vevb'eiben, gleichzeitig mit den Ascheteilchen entfernt werden.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher erläutert, welche ein Fließschema einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens darstellt.

Gemäß der Zeichnung werden ein einen Kohlenwasserstoff und freien Kohlenstoff 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 Gasstrom 5 wird im Wärmeaustauscher 6 mit dem Wasserstrom 7 in indirekte Berührung gebracht, wobei sich Wasserdampf 8 bildet. Der abgekühlte Gasstrom 9 wird in der Kontaktvorrichtung 10 mit dem Wasserstrom 11 in direkte Berührung gebracht. In dieser Vorrichtung wird ein stärker abgekühlter, vom Ruß und den Ascheteilchen befj citer Gasstrom 12 erhalten. Eine wäßrige Suspension von Ruß- und Ascheteilchen 13 wird in der mit dem Rührer 15 ausgestatteten AggJomerierungsvorrichtung 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 Rußagglomerate in der Trennvorrichtung 18 abgetrennt und anschließend über Leitung 19 in die zur Herstellung des Beschickungsstroms 2 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 Ascheteilchen 22 wird nacheinander in den Flotierungsvorrichtungen 23 und 24 einer Flotation unterworfen. Der Suspension wird der Flotierungsmittelstrom ZS zugesetzt, und in die Flotierungsvorrichtungen wird der Luftstrom 26 eingespeist. Die von der Suspension abgetrennten Ascheteilchen werden über Leitung 27 aus den Flotierungsvorrichtungen abgezogen. Der gereinigte Wasserstrom 11 wird in die Kontaktvorrichtung 10 übergeführt, während nicht verwendetes Wasser über Leitung 28 beseitigt wird.

Hierzu I Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zur Herstellung von Wasserstoff und Kohlenmonoxid enthaltenden Gasen durch teO-weise Oxidation eines ein schweres Kohlenwasserstofföl enthaltenden flüssigen Ausgangsmaterials und anschließende Wasserwäsche der erhaltenen Gase unter Bildung einer wäßrigen, Ruß und Ascheteilchen enthaltenden Suspension, da- to durch gekennzeichnet, daß man

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

   b) die in der wäßrigen Phase enthaltenen Ascheteilchen aus dieser Phase nach der Abtrennung der Rußagglomerate durch Flotation entfernt,

   c) die abgetrennten Rußagglomerate dem Ausgangsmaterial für die Gasherstellung einverleibt und

   d) das gereinigte Wasser neuerlich zum Waschen der erhaltenen Gase einsetzt.