DE2304420A1

DE2304420A1 - Catalytic cracking of higher hydrocarbons eg. diesel oil - to produce methane and carbon monoxide, by contacting atomised hydrocarbon with catalyst

Info

Publication number: DE2304420A1
Application number: DE19732304420
Authority: DE
Inventors: Christian Dipl Ing Koch; Herbert Stenger
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1973-01-30
Filing date: 1973-01-30
Publication date: 1974-08-01
Also published as: DE2304420C3; DE2304420B2

Abstract

Reforming of liquid higher hydrocarbons, esp. diesel or fuel oil, in cracked gas generators, by atomising the liq. hydrocarbon to a mist of droplets directly incident on the catalyst component in the cracked gas generator and by varying the path of incidence or the incident velocity of the mist as well as the preheat temp. of the liquid hydrocarbons as a function of the number of C atoms in the hydrocarbons molecule.

Description

Verfahren zum Umsetzen flüssiger, höherer Kohlenwasserstoffe in Spaltgasgeneratoren Die vorziegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Umsetzen flüssiger, höherer Kohlenwasserstoffe in Spaltgasgeneratoren.Process for converting liquid, higher hydrocarbons in cracked gas generators The preferred invention relates to a method for converting liquid, higher Hydrocarbons in cracked gas generators.

Ein Spaltgasgenerator, wie er beispielsweise zum Betrieb von Verbrennungskraftmaschinen geeignet ist, ik in der älteren Patentanmeldung P 21 03 OO8Obeschrieben. Er besteht im wesentlichen aus einem Reaktionsraum, der einen einen Katalysator enthaltenden Katalysatorträger in Form eines hochporösen Sintersteines mit einer Vielzahl von annähernd parallel zueinander angeordneten Durchtrittsöffnungen aufweist. Ein derartiger Spaltgasgenerator ist in der Lage, schadstofffreie Brennstoffe, d.h. solche, die keine Zusätze wie Blei oder ringförmige Kohlenwasserstoffe enthalten, und nur geringen Schwefelgehalt aufweisen, in ein Methan und Kohlenmonoxid enthaltendes Gasgemisch umzuwandeln. Zur rußfreien Umwandlung wird dabei der schadstofffreie, gas- oder dampfförmige Brennstoff mit einem sauerstoffhaltigen Gas bei erhöhter Temperatur über den Katalysator geleitet. Das bei der Umwandlung am Katalysator erhaltene Gasgemisch wird dann der Verbrennungskraftmaschine zugeführt und dort verbrannt, wonach ein Teil der bei der Verbrennung entstehenden Abgase dem schadstoffFeien Brennstoff wieder zugeführt wird. Vorteilhafterweise wird die zur Umwandlung des Brennstoffes am Katalysator erforderliche Temperaturdv.rch Ausnutzung des Wärmegehaltes der Abgase aufgebracht.A gap gas generator, such as that used for the operation of internal combustion engines is suitable, ik in the earlier patent application P 21 03 008O. He exists essentially from a reaction space which contains a catalyst Catalyst carrier in the form of a highly porous sintered stone with a large number of has passage openings arranged approximately parallel to one another. One of those Fission gas generator is able to produce pollutant-free fuels, i.e. fuels that contain no additives such as lead or ring-shaped hydrocarbons, and only minor ones Have sulfur content in a gas mixture containing methane and carbon monoxide to convert. For soot-free conversion, the pollutant-free, gas or vaporous fuel with an oxygen-containing gas at elevated temperature passed over the catalyst. The gas mixture obtained during the conversion over the catalyst is then fed to the internal combustion engine and burned there, after which a Part of the exhaust gases produced during combustion is the pollutant-free fuel is fed back. It is advantageous to convert the fuel Required temperature on the catalytic converter by utilizing the heat content of the exhaust gases upset.

Werden nun als Brennstoffe Kohlenwasserstoffe mit höherem Siedepunkt und niedriger Zersetzungstemperatur, wie beispielsweise Dieselöl und- Heizöl, mit Luft vermischt dem Katalysatorteil des Spaltgasgenerators zugeführt, so erfolgt bereits vor Erreichen des Katalysatorteils ein rußbildender Zerfall des Kohlenwasserstoffs infolge der Wärmerückstrahlung des Katalystorteils. Die Temperaturspanne zwischen Verdampfen und Zerfall wird mit steigender Anzahl der Kohlenstoffatome im Kohlenwasserstoffmolekül immer geringer, bis bei Schwerölen eine Verdampfung nur noch unter gleichzeitigem Zerfall erfolgt.Hydrocarbons with a higher boiling point are now used as fuels and low decomposition temperature such as Diesel oil and heating oil, mixed with air, fed to the catalytic converter part of the cracked gas generator, a soot-forming decomposition of the takes place before the catalytic converter part is reached Hydrocarbon as a result of heat reflection from the catalytic converter part. The temperature range between evaporation and disintegration becomes with increasing number of carbon atoms in the hydrocarbon molecule ever smaller, up to evaporation in the case of heavy oils only takes place with simultaneous disintegration.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren zum Umsetzen flüssiger höherer Kohlenwasserstoffe in Spaltgasgeneratoren anzugeben, bei dem kein rußbildender Zerfall der Kohlenwasserstoffe vor Erreichen des Katalysatorteils eintritt.The object of the present invention is therefore to provide a method for To indicate the conversion of liquid higher hydrocarbons in cracked gas generators, in which no soot-forming decomposition of the hydrocarbons before reaching the catalytic converter part entry.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, daß der flüssige Kohlenwasserstoff durch eine Düse zu einem Tröpfchennebel fein zerstäubt wird, daß der Tröpfchennebel den Katalysatorteil des Spaltgasgenerators direkt beaufschlagt und daß die Anflugstrecke oder die Anfluggeschwindigkeit des Tröpfchennebels sowie die Vorwärmtemperatur des flüssigen Kohlenwasserstoffs als Funktion der Anzahl der Kohlenstoffatome im Kohlenwasserstoffmolekül variiert werden.To solve this problem it is proposed that the liquid hydrocarbon is finely atomized through a nozzle to form a mist of droplets that the mist of droplets applied directly to the catalytic converter part of the gap gas generator and that the approach route or the approach speed of the droplet mist and the preheating temperature of the liquid hydrocarbon as a function of the number of carbon atoms in the hydrocarbon molecule can be varied.

Die Vorwärmung des flüssigen Kohlenwasserstoffs erfolgt vorzugsweise nur bis zu einer Temperatur, die unterhalb der Zerfallstemperatur des Kohlenwasserstoffes liegt.The liquid hydrocarbon is preferably preheated only up to a temperature below the decomposition temperature of the hydrocarbon lies.

Vorteilhaft ist es auch, wenn die Erwärmung des Katalysatorteils nur bis zu einer derartigen Temperatur erfolgt, daß die durch Rückstrahlung des Katalysatorteils erfolgende Erwärmung des Tröpfchennebels diesen nur auf eine Temperatur bringt, der unterhalb der Zerfallstemperatur liegt.It is also advantageous if the catalytic converter part is only heated takes place up to such a temperature that the back radiation of the catalyst part the resulting heating of the mist only brings it to a temperature which is below the decomposition temperature.

Je größer die Zahl der C-Atome des jeweils verwendeten Kohlenwasserstoffs ist, desto niedriger ist die Vorwärmtemperatur bzw. die Temperatur des Katalysatorteils, gegen den die Tröpfchen anfliegen, zu wählen bzw. desto kleiner ist die Anflugstrecke der Tröpfchen und desto größer die Anfluggeschwindigkeit der Tröpfchen zu wählen.The greater the number of carbon atoms in the hydrocarbon used the lower the preheating temperature or the temperature of the catalytic converter part, against which the droplets are approaching, or the smaller the approach distance of the droplets and the greater the approach speed of the droplets to choose.

Das erfindungsgemäße Verfahren weist den großen Vorteil auf, daß Spaltgasgeneratoren auch mit Kohlenwasserstoffen höheren Siedepunktes und niedriger Zersetzungstemperatur betrieben werden können und damit ein besonders schadstoffarmer Betrieb, d.h. ein Betrieb unter usweltschonenden Bedingungen, auch solcher Brennkraftmaschinen erreicht wird, in denen Schweröle verbrannt werden.The inventive method has the great advantage that gap gas generators also with hydrocarbons with a higher boiling point and lower decomposition temperature can be operated and thus a particularly low-emission operation, i.e. a Operation under environmentally friendly conditions, also achieved such internal combustion engines in which heavy oils are burned.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Figur näher erläutert, die eine schematische Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zeigt.In the following the invention is explained in more detail with reference to the figure, which is a schematic arrangement for carrying out the method according to the invention shows.

In der Figur ist mit 1 die Katalysatorkammer des Spaltgasgenerators bezeichnet, in der ein Katalysatorträger 2 aus einem hochporösen Sinterstein angeordnet ist, der mit einer Vielzahl von annähernd parallel zueinander angeordneten Durchtrittsöffnungen versehen ist. Der Brennstoff wird mit Hilfe einer Pumpe durch eine Rohrleitung 5 zu einer Düse 6 gefördert, die verschiebbar vor dem Eingang der Katalysatorkammer 1 angeordnet ist und die den ihr zugeführten Brennstoff derart fein zerstäubt, daß ein Tröpfchennebel 7 entsteht. Durch eine Rohrleitung 3 kann dem Spaltgasgenerator Frischluft zugeführt werden und durch eine Rohrleitung 8 ein Teil des Abgases der Verbrennungskrafaschine. Das Gemisch aus röpfohennebel und Frischluft tritt in den Katalysatorträger 2 ein, in dem die Umwandlung des Brennstoffes in ein Methan und Kohlenmonoxid enthaltendes Gas erfolgt. Am Ausgang der Katalysatorkammer 1 befindet sich eine Rohrleitung 14, die das so erhaltene Gasgemisch einer Verbrennungskraftmaschine 9, beispielsweise einem Verbrennungsmotor oder einer Gasturbine zuführt, wo es unter Zusatz von Frischluft verbrannt wird. Diese Abgase werden aus der Verbrennungskraftmaschine 9 durch eine Rohrleitung 10 abgeführt und in einen Wärmetauscher 11 eingeleitet, der an der Katalysatorkammer 1 angebracht ist. Durch eine Rohrleitung 12 tritt das Abgas aus dem Wärmetauscher 11 aus. Ein Teil des Abgases wird dann durch die Rohrleitung 8 dem Spaltgasgenerator zugeführt und der andere Teil tritt in einen Wärmetauscher 13 ein, der an der Brennstoffleitung 5 angeordnet ist und den Brennstoff vorwärmt.In the figure, 1 is the catalyst chamber of the gap gas generator referred to, in which a catalyst carrier 2 made of a highly porous sintered stone is arranged is, the one with a plurality of approximately parallel to each other arranged passage openings is provided. The fuel is pumped through a pipe 5 conveyed to a nozzle 6, which is displaceable in front of the entrance of the catalyst chamber 1 is arranged and the fuel supplied to it atomized so finely that a mist of droplets 7 is formed. Through a pipe 3 can the gap gas generator Fresh air are supplied and through a pipe 8 part of the exhaust gas Internal combustion engine. The mixture of head smoke and fresh air enters the A catalyst carrier 2, in which the conversion of the fuel into a methane and Gas containing carbon monoxide takes place. At the exit of the catalyst chamber 1 is located a pipeline 14, which the gas mixture thus obtained a Internal combustion engine 9, for example an internal combustion engine or a gas turbine where it is burned with the addition of fresh air. These exhaust gases are out the internal combustion engine 9 discharged through a pipe 10 and into a Introduced heat exchanger 11, which is attached to the catalyst chamber 1. By a pipe 12 exits the exhaust gas from the heat exchanger 11. Part of the exhaust is then fed through the pipe 8 to the gap gas generator and the other Part enters a heat exchanger 13 which is arranged on the fuel line 5 and preheats the fuel.

Wird nun als Brennstoff ein Schweröl, wie Dieselöl oder Heizöl, verwendet, so wird die Anflugstrecke des Tröpfchennebels 7 in Abhängigkeit vom verwendeten Brennstoff dadurch variiert, daß der Abstand zwischen der Düse 6 und dem Katalysatorträger 2 verändert wird. Die Anfluggeschwindigkeit des Tröpfchennebels 7 kann durch den Druck der Förderpumpe 4 verändert werden. Die Vorwärmtemperatur des verwendeten Brennstoffes kann durch die Menge der dem Wärmetauscher 13 oder der Brennstoffmenge zugeführten Abgase eingestellt werden. Die Temperatur des Katalysatorträgers 2 kann ferner dadurch geändert werden, daß das Verhältnis der dem Spaltgasgenerator durch die Rohrleitung 7 zugeführtenPrischluftmenge zu der durch die Rohrleitung 8 zugeführten Abgasmenge oder der Brennstoffmenge geändert wird. Bei zunehmendem Luftanteil steigt nämlich die Reaktionstemperatur und damit die Temperatur des Kataiysatorträgers 2 an.If a heavy oil such as diesel oil or heating oil is used as fuel, so the approach distance of the droplet mist 7 is a function of the used Fuel varies in that the distance between the nozzle 6 and the catalyst carrier 2 is changed. The approach speed of the droplet mist 7 can be through the Pressure of the feed pump 4 can be changed. The preheating temperature of the used Fuel can be determined by the amount of the heat exchanger 13 or the amount of fuel supplied exhaust gases can be adjusted. The temperature of the catalyst carrier 2 can can also be changed in that the ratio of the gap gas generator by The amount of prischarge air supplied through the pipeline 7 to that supplied through the pipeline 8 The amount of exhaust gas or the amount of fuel is changed. When the proportion of air increases, it increases namely the reaction temperature and thus the temperature of the Kataiysatorträgers 2 on.

Das erfindungsgemäße Verfahren verändert also zuverlässig Zerfallserscheinungen schwerer Kohlenwasserstoffe bei ihrem Umsatz in einem Spaltgasgenerator durch geeignete Einstellung der Vorwärmtemperatur des Brennstoffes, der Vorwärmtemperatur des Katalysatorteiles sowie der Anflugstrecke bzw. der Anfluggeschwindigkeit des zerstäubten flüssigen Brennstoffes.The method according to the invention therefore reliably changes the phenomena of disintegration heavy hydrocarbons when they are converted in a cracked gas generator by suitable Setting the preheating temperature of the fuel, the preheating temperature of Catalyst part and the approach route or the approach speed of the atomized liquid fuel.

3 Patentansprüche 1 Figur3 claims 1 figure

Claims

Claims; §. Process for converting liquid, higher hydrocarbons in gap gas generators, characterized in that the liquid hydrocarbon is finely atomized through a nozzle to form a mist of droplets that the mist of droplets applied directly to the catalytic converter part of the gap gas generator and that the approach route or the approach speed of the droplet mist and the preheating temperature of the liquid hydrocarbon as a function of the number of carbon atoms in the hydrocarbon molecule can be varied.

2. The method according to claim 1, characterized in that the preheating of the liquid hydrocarbon takes place only up to a temperature which is below the decomposition temperature of the hydrocarbon is.

3. Process according to Claims 1 and 2, characterized in that the catalyst part is only heated up to such a temperature, that the heating of the droplet mist caused by reflection of the catalytic converter part this only brings it to a temperature that is below the decay temperature.