DE2311756A1 - PROCESS FOR THE PRODUCTION OF GASES RICH IN METHANE, CARBON OXIDES AND HYDROGEN - Google Patents

PROCESS FOR THE PRODUCTION OF GASES RICH IN METHANE, CARBON OXIDES AND HYDROGEN

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Description

Badische Anilin- 3b Soda-ifebrix a'J 2311756Badische Anilin- 3b Soda-ifebrix a'J 2311756

Unser Zeichen: O.Z. 29 709 Vo/AR 6700 Ludwigshafen, 5. 3 = 1973Our reference: O.Z. 29 709 Vo / AR 6700 Ludwigshafen, 5. 3 = 1973

Verfahren zur Herstellung methanreicher, Kohlenoxide und Wasserstoff enthaltender GaseProcess for the production of methane-rich, carbon oxides and Gases containing hydrogen

Die vorliegende Erfindung "betrifft ein Verfahren zur Herstellung methanreicher, Kohlenoxide und Wasserstoff enthaltender Gase durch Umsetzung von Methanol an Katalysatoren, die Elemente der 8. Nebengruppe des Periodischen Systems,The present invention "relates to a method of manufacture methane-rich, carbon oxides and hydrogen-containing gases by conversion of methanol over catalysts that Elements of the 8th subgroup of the periodic system,

enthalten. Bei dieser Umsetzung können auch Gemische eingesetzt werden, in denen Methanol enthalten ist, beispielsweise Methanol-Wasser-Gemische oder Gemische von Methanol/Wasser und.Kohlenwasserstoffen.contain. Mixtures containing methanol can also be used in this reaction, for example methanol-water mixtures or mixtures of methanol / water and hydrocarbons.

Bei der Energieversorgung der Industrieländer hat der Bedarf an Erdgas in den letzten Jahren immer mehr zugenommen. In manchen Ländern, wie z.B. in den USA, hat der Bedarf an Erdgas die natürlich zur Verfugung stehenden Mengen "bereits überschritten. Um den Fehlbedarf für die zukünftigen Jahre an Erdgas zu decken ist geplant, Erdgas einmal durch Tieftemperatür-Spaltung von · leichten Erdöldestillaten, wie Naphtha, oder durch Vergasung von billiger Tagebaukohle und anschließende Methanisierung der Kohlenoxide enthaltenden Gase zu decken. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, Erdgas dort, wo es im Überschuß anfällt, zu verflüssigen und mit Tiefkühlschiffen an den Ort des potentiellen Bedarfs zu transportieren, dort zu lagern und zur Dekkung des Spitzenbedarfs zu entnehmen. Es werden gegenwärtig auch andere Modelle untersucht, um der steigenden Energienachfrage gerecht zu werden. Beispielsweise wird in Betracht gezogen, in Ländern mit billigem Erdgas Methanol herzustellen und dieses, in den hochindustrialisierten Ländern, wie USA, für die Unterfeuerung in Kraftwerken, oder gegebenenfalls für die Spitzenbedarfsdeckung in Großstädten nach vorheriger Umwandlung in Methan zu benutzen.When it comes to the energy supply of the industrialized countries, the need has Natural gas has increased more and more in recent years. In some countries, such as the USA, the demand for natural gas has already exceeded the "naturally available" quantities. In order to cover the shortfall in natural gas demand for the future years, it is planned to use natural gas once through the low-temperature splitting of light petroleum distillates, such as naphtha, or through the gasification of cheap open-cast coal and subsequent methanation to cover the gases containing carbon oxides. Another possibility is to use natural gas where it is available in excess, to liquefy and to be transported by deep freeze ships to the place of potential need, to be stored there and for covering of the peak demand. Other models are currently being investigated to respond to increasing energy demand meet. For example, it is considered to produce methanol in countries with cheap natural gas and this, in the highly industrialized countries, such as the USA, for underfiring in power plants or, if necessary, to cover peak demand to be used in large cities after prior conversion into methane.

Es ist daher davon auszugehen, daß bei der Herstellung von methanreichen Gasen bzw. gegen Erdgas austauschbaren Gasen in zunehmendem Maße außer den leichteren Kohlenwasserstoffen, wieIt can therefore be assumed that in the production of methane-rich Gases or gases that can be exchanged for natural gas are increasingly used in addition to the lighter hydrocarbons, such as

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Äthan, Propan, Butan, oder leichten Naphtha- bzw. schweren Naphtha-Fraktionen zunehmend schwerere Kohlenwasserstoff-Fraktionen, beispielsweise Mitteldestillate oder gar Rückstandsöle nach entsprechender Vorbehandlung (im allgemeinen Spaltung) und andere Rohstoffe, die leicht und relativ billig zur Verfügung gestellt werden können, wie Methanol, als Ausgangsstoff für die Herstellung von synthetischem Erdgas, in Betracht gezogen werden müssen.Ethane, propane, butane, or light naphtha or heavy naphtha fractions, increasingly heavier hydrocarbon fractions, for example middle distillates or even residual oils after appropriate pretreatment (generally Cleavage) and other raw materials that can be easily and relatively cheaply made available, such as methanol, as a starting material for the production of synthetic natural gas, must be considered.

Das grundlegende Verfahren zur Herstellung von methanreichen Gasen durch Tieftemperatur-Spaltung von Kohlenwasserstoffen (Naphtha an Nickelkatalysatoren mit Wasserdampf) ist bereits seit Ende der fünfziger Jahre bekannt (vgl. DAS .1 180 481). Die weitere Ausgestaltung dieses Verfahrens betrifft im wesentlichen die Verwendung verbesserter Katalysatoren (vgl. DAS 1 199 427 und 1 227 603) und die Durchführung dieses Verfahrens in mehreren Reaktionszonen (vgl. DOS 1 922 182).The basic process for the production of methane-rich gases by the low-temperature cracking of hydrocarbons (Naphtha on nickel catalysts with steam) has been known since the end of the 1950s (see DAS .1 180 481). The further development of this process essentially relates to the use of improved catalysts (cf. DAS 1 199 427 and 1 227 603) and the implementation of this process in several reaction zones (cf. DOS 1 922 182).

Andererseits sind zur Herstellung von Gasen, die außer Wasserstoff noch Kohlenoxide und geringe Mengen Methan enthalten, Verfahren bekannt, die von Kohlenwasserstoffen, wie Methan, LPG, und leichten bzw. schweren Naphtha-Praktionen ausgehen. Durch Umsetzung dieser Kohlenwasserstoffe in Gegenwart von Wasserdampf an Nickelkatalysatoren bei Temperaturen im Bereich zwischen 700 und 9000C werden aus diesen Rohstoffen im wesentlichen wasserstoffreiche Spaltgase erhalten. (Über die Durchführung der Hochtemperatür-Spaltung von Naphtha und die bei der Spaltung zu verwendenden Katalysatoren vgl. die britischen Patentschriften 1 029 235, 1 022 978, 1 032 756, 1 752, 916 216, 953 877, 1 003 702 und 1 032 755 bzw. 1 040 066, sowie die deutsche Patentschrift J 26 540 IVa/12g).On the other hand, processes are known for the production of gases which, in addition to hydrogen, also contain carbon oxides and small amounts of methane, which proceed from hydrocarbons, such as methane, LPG, and light or heavy naphtha traces. By converting these hydrocarbons in the presence of water vapor over nickel catalysts at temperatures in the range between 700 and 900 ° C., these raw materials produce essentially hydrogen-rich fission gases. (For information on carrying out the high-temperature cleavage of naphtha and the catalysts to be used for the cleavage, see British patents 1,029,235, 1,022,978, 1,032,756, 1,752, 916 216, 953 877, 1 003 702 and 1 032 755 or 1 040 066, as well as the German patent specification J 26 540 IVa / 12g).

In der offengelegten deutschen Anmeldung 1 645 844 ist ein Wasserdampfreformierungsverfahren beschrieben. Dieses Verfahren hat die Erzeugung von Brenngasen, z.B. Stadtgas, zum Gegenstand. Bei bestehenden Stadtgas-Anlagen, die nach einem Hochtemperatur-Steamreforming-Verfahren betrieben werden, reichen die ausgestossenen Mengen an Brenngas im allgemeinen nicht aus, um den Spitzenbedarf zu decken. Hier soll das in derA steam reforming process is described in the laid-open German application 1 645 844. This method deals with the generation of fuel gases, e.g. town gas. In the case of existing town gas systems that are after a High-temperature steam reforming processes are operated, The quantities of fuel gas emitted are generally sufficient not enough to meet peak demand. This is supposed to be in the

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- > - O.Z. 29 709-> - O.Z. 29 709

genannten Anmeldung beschriebene Verfahren Abhilfe schaffen. Zur Steigerung des Ausstoßes an Brenngasen wird den gasförmigen oder flüssigen Kohlenwasserstoffen in der Umwandlungszone Methanol (75O0C) zugesetzt. Dabei werden im allgemeinen Armgase erhalten, aus denen durch Zugabe eines anreichernden Gases, z.B. Methan oder LPG, heizwertreichere Gase erhalten werden. Eine weitere Möglichkeit, um den Ausstoß von Gaserzeugungsanlagen zu erhöhen besteht darin, Methanol dem in der Hochtemperatur- Spa It stufe erzeugten Rohgas nach dessen Abkühlung, jedoch vor Eintritt in die Konvertierungsstufe, zuzusetzen. In der Konvertierungsstufe werden bevorzugt Katalysatoren angewendet, die die Spaltung des Methanols in die Bestandteile CO + Hg begünstigen. Sem Gaswerden auch hier nach dem Verlassen der Konvertierungsstufe anreichernde Gase, z.B. CH. oder LPG, zugesetzt, um den Heizwert zu erhöhen.procedure described above. To increase the emission of combustion gases the gaseous or liquid hydrocarbons in the conversion zone methanol (75O 0 C) is added. In general, lean gases are obtained from which gases with a higher calorific value are obtained by adding an enriching gas, for example methane or LPG. Another way to increase the output of gas generation systems is to add methanol to the raw gas generated in the high-temperature Spa It stage after it has cooled, but before entering the conversion stage. In the conversion stage, preference is given to using catalysts which promote the splitting of the methanol into the constituents CO + Hg. Here too, after leaving the conversion stage, the gas becomes enriching gases, e.g. CH. or LPG, added to increase the calorific value.

Zusammenfassend kann daher festgestellt werden, daß es bereits bekannt war, bei der Hochtemperatür-Spaltung von gasförmigen bzw. flüssigen Kohlenwasserstoffen Methanol zuzusetzen, um den Ausstoß von Gaserzeugungsanlagen zu erhöhen. Gleichermaßen war es bekannt, in der Konvertierungsstufe einer Gaserzeugungs-Anlage Methanol zuzusetzen, ebenfalls mit dem Ziel, den Ausstoß der Gaserzeugungs-Anlage zu erhöhen. Bei der Erhöhung des Ausetosses der Gaserzeugungs-Anlage bewirkt der Methanöl-Zusatz im wesentlichen keine Änderung der Zusammensetzung des Gases, lediglich die Menge des erzeugten Gases erhöht sich. In beiden Fällen wird nämlich der gewünschte Heizwert des Gases durch eine nachbehandlung (Zumischung von Methan bzw. LPG) eingestellt. In summary, it can therefore be stated that it was already known in the high-temperature cracking of gaseous or to add liquid hydrocarbons to the Increase emissions from gas generation plants. Equally was it is known to add methanol in the conversion stage of a gas generation plant, also with the aim of reducing the output to increase the gas generation plant. When increasing the The addition of methane oil causes emissions from the gas generation system essentially no change in the composition of the gas, only the amount of gas generated increases. In both In some cases, the desired calorific value of the gas is set by post-treatment (adding methane or LPG).

Es ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, um aus Methanol durch katalytische Spaltung direkt heizwertreiche Gase (methanreiche Gase), insbesondere gegen Erdgas austauschbare Gase, herzustellen.It is the object of the present invention to provide a process available to convert from methanol by catalytic cleavage to produce gases with a high calorific value (methane-rich gases), in particular gases that can be exchanged for natural gas.

Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, in einem bekannten Verfahren zur katalytischen Tieftemperatur-Spaltung von Kohlenwasserstoffen zu methanreiohen Gasen dem Rohstoff Methanol zuzusetzen. -4-It is another object of the invention in a known method to add methanol to the raw material for the catalytic low-temperature cleavage of hydrocarbons to form methane-rich gases. -4-

409837/0189409837/0189

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Durch den Zusatz von Methanol kann einmal der für die Spaltung des Naphthas benötigte Wasserdampf reduziert werden, zum anderen kann bei Verwendung von Naphtha-Methanol-Gemischen die Vorwärmtemperatur erniedrigt werden, da die Umsetzung von Methanol zu methanreichen Gasen an Tieftemperatur-SpaItkatalysatoren bei erheblich tieferen Temperaturen einsetzt als bei Verwendung von reinen Kohlenwasserstoffen (Naphtha).By adding methanol, the water vapor required for the cleavage of the naphtha can be reduced Others can lower the preheating temperature when using naphtha-methanol mixtures, since the conversion of Methanol to methane-rich gases on low-temperature split catalysts starts at considerably lower temperatures than when using pure hydrocarbons (naphtha).

Die vorliegende Erfindung betrifft daher ein Verfahren zur Herstellung methanreicher, Kohlenoxide und Wasserstoff enthaltender Gase. Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß man Methanol, gegebenenfalls zusammen mit Wasser, verdampft und die so erhaltenen Dämpfe an eineiu Katalysator umsetzt, der mindestens ein Element der 8. Nebengruppe des Periodischen Systems, einschließlich der Edelmetalle, enthält.The present invention therefore relates to a method of manufacture gases rich in methane, carbon oxides and hydrogen. This method is characterized in that one Methanol, optionally together with water, is evaporated and the vapors thus obtained are converted to a catalyst which Contains at least one element of the 8th subgroup of the periodic system, including precious metals.

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung methanreicher, Kohlenoxide und Wasserstoff enthaltender Gase. Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß man Gemische von Kohlenwasserstoffen, Methanol und Wasser in Dampfform an einen Katalysator umsetzt, der Nickel und/oder Kobalt enthält.The invention also relates to a method for producing methane-rich gases containing carbon oxides and hydrogen. This process is characterized in that mixtures of hydrocarbons, methanol and water are produced in vapor form converts a catalyst containing nickel and / or cobalt.

Es war dabei überraschend, daß Methanol bzw. Wasser-Methanol-Mischungen bereits wenig oberhalb des jeweiligen Taupunktes an den üblicherweise für die Tieftemperatur-Spaltung von Naphtha verwendeten Nickel- bzw. Kobaltkatalysatoren in methanreiche Gase umgewandelt wird bzw. werden. (Die Umwandlung von Methanol an Tieftemperatur-Spaltkatalysatoren verläuft vermutlich in zwei Schritten. Der Primärschritt ist wohl in der Spaltung des Methanols zu CO + Hp zu sehen. Im Anschluß an diesen Primärschritt setzen sich dann die Spaltprodukte am Katalysator ins thermodynami8che Gleichgewicht).It was surprising that methanol or water-methanol mixtures already a little above the respective dew point on the ones usually used for the low-temperature cleavage of naphtha used nickel or cobalt catalysts in methane-rich Gases is or are converted. (The conversion of methanol on low-temperature cleavage catalysts presumably takes place in two steps. The primary step can be seen in the splitting of the methanol to CO + Hp. Following this primary step The cleavage products then set themselves into thermodynamic equilibrium on the catalyst).

Die Umsetzung von Methanol an Katalysatoren zu methanreichen Gasen ist im Gegensatz zur Spaltung von Methanol zu CO + H2 exotherm. Sie kann daher in dem wirtschaftlich vorteilhaften Schachtofen durchgeführt werden. Bei Verwendung entsprechend aktiver Katalysatoren kann die Reaktion bereits bei Temperaturen umThe conversion of methanol over catalysts to methane-rich gases is, in contrast to the splitting of methanol to CO + H 2, exothermic. It can therefore be carried out in the economically advantageous shaft furnace. When using appropriately active catalysts, the reaction can already take place at temperatures around

b( -5- b ( -5-

oder sogar unterhalb 1000C durchgeführt werden. Da jedoch bei or even below 100 0 C can be carried out. However, since

409837/0189409837/0189

- 5· - O.Z. 29 709- 5 · - O.Z. 29 709

der katalytischen Umsetzung von Methanol an diesen Katalysatoren neben Methan und Wasserstoff auch Kohlenmonoxid entsteht, wird man wegen der bei einigen Elementen der 8. Nebengruppe des Periodischen Systems zu erwartenden Carbonylbildung (insbesondere z.B. bei Nickel und Kobalt) bei solchen Temperaturen arbeiten, bei denen keine Carbonylbildung eintritt, weil sonst ein Austrag der Aktivkomponente aus dem Katalysatorbett zu befürchten ist.the catalytic conversion of methanol on these catalysts In addition to methane and hydrogen, carbon monoxide is also formed, because of the fact that some elements belong to the 8th subgroup of the periodic System expected carbonyl formation (especially e.g. with nickel and cobalt) work at such temperatures where no carbonyl formation occurs, because otherwise the active component is likely to be discharged from the catalyst bed.

Für die Umsetzung von Methanol oder Methanol-Wasser-Gemischen zu methanreichen Gasen sind daher Temperaturen von 200 bis 3000C, insbesondere solche von 250 bis 2800C, geeignet. Man geht zweckmäßigerweise so vor, daß man Methanol bzw. Methanol-Wasserdampf-Gemische auf Temperaturen in dem oben genannten Bereich vorerhitzt und die Dämpfe mit dieser Temperatur in das Katalysatorbett einleitet. In der Katalysatorschicht bildet sich ein Temperatürprofil aus, wobei die maximale Temperatur der Reaktionstemperatur entspricht. Dies besagt: bei idealer Isolierung des Reaktors ist die erreichte Maximaltemperatur gleichzeitig die Ausgangstemperatur des Gases aus der Kontaktschicht und damit die Gleichgewichtstemperatur.For the conversion of methanol or methanol-water mixtures to methane-rich gases, temperatures of 200 to 300 ° C., in particular those of 250 to 280 ° C., are therefore suitable. It is expedient to proceed in such a way that methanol or methanol / steam mixtures are preheated to temperatures in the range mentioned above and the vapors are introduced into the catalyst bed at this temperature. A temperature profile forms in the catalyst layer, the maximum temperature corresponding to the reaction temperature. This means: with ideal insulation of the reactor, the maximum temperature reached is at the same time the exit temperature of the gas from the contact layer and thus the equilibrium temperature.

Bei Verwendung von reinem Methanol als Rohstoff und bei einer Vorwärmtemperatur von 2000C erhält man eine Reaktionstemperatur von 7080C. Bei dieser Temperatur erhält man ein Gas folgender Zusammensetzung (alle Angaben in Volumenprozent):When using pure methanol as a raw material and at a preheating temperature of 200 0 C to obtain a reaction temperature of 708 0 C. At this temperature, one obtains a gas of the following composition (all figures in percent by volume):

Vor der Trocknung Nach der TrocknungBefore drying After drying

CH4 CH 4 33,6033.60 42,542.5 COCO 9,49.4 11,911.9 H2 H 2 23,423.4 29,129.1 co2 co 2 12,712.7 16,516.5 H2OH 2 O 20,920.9 --

Gase dieser Zusammensetzung können zur weiteren Erhöhung des Methangehaltes nach der teilweisen oder vollständigen Entfernung des Wassers in bekannter Weise bei Temperaturen unterhalb von 4000C bzw. 3000C durch Überleiten über Nickelkatalysatoren methanisiert werden. Nach der Entfernung von CO2 erhält man auf diese Weise Gase, die weniger als 1 Volumenprozent CO + H2 ent-Gases of this composition can be methanated at temperatures below 400 0 C and 300 0 C by passing it over nickel catalysts to further increase the methane content after partial or complete removal of water in known manner. After removing CO 2 , gases are obtained that contain less than 1 percent by volume of CO + H 2.

409837/0189 -6-409837/0189 -6-

- if - O.Z. 29 709- if - OZ 29 709

schalten und aus fast reinem Methan bestehen (Erdgas-Austauschgas). Diese Gase können durch Beimischung von Flüssiggas oder gegebenenfalls Stickstoff zu einem Erdgas gewünschter Qualität modifiziert werden.switch and consist of almost pure methane (natural gas substitute gas). These gases can be modified by adding liquefied petroleum gas or, if necessary, nitrogen to a natural gas of the desired quality will.

Als Rohstoff für die Erzeugung methanreicher Gase eignen sich neben reinem Methanol auch Gemische von Methanol mit Wasser. Vorzugsweise werden 30 bis 80 folge wäßrige Lösungen von Methanol verwendet. Selbstverständlich treten bei Verwendung von Methanol-Wasser-Mischungen in Abhängigkeit vom Methanolgehalt dieser Mischungen bei adiabatischer Reaktionsführung geringere Temperaturanstiege im Reaktor auf. Dementsprechend ändert sich die Zusammensetzung des erhaltenen Gases. Bei geringerem Temperaturanstieg im Reaktor steigt der Methangehalt des Spaltgases an. (Außerdem spielt der verwendete Katalysator ein Rolle).In addition to pure methanol, mixtures of methanol with water are also suitable as raw materials for the generation of methane-rich gases. Preferably 30 to 80 follow aqueous solutions are used by methanol. Of course, when using methanol-water mixtures, depending on the methanol content of these mixtures, lower temperature rises occur in the reactor when the reaction is carried out adiabatically. The composition of the gas obtained changes accordingly. If the temperature in the reactor increases less, the methane content of the cracked gas increases. (The catalyst used also plays a role).

Als Rohstoffe für die Spaltung kommen ferner Gemische von Methanol, Kohlenwasserstoffen und Wasser in Betracht. Wie bereits eingangs erwähnt, hat es sich als sehr vorteilhaft erwiesen, bei der Tieftemperatur-SpaItung von Kohlenwasserstoffen Methanol in der Spaltzone zuzusetzen. Als Kohlenwasserstoffe kommen solche mit 2 bis 30 C-Atomen, insbesondere deren Mischungen in Betracht. Diese weisen einen Siedebereich von 30 bis 3000C auf.Mixtures of methanol, hydrocarbons and water can also be used as raw materials for the cleavage. As already mentioned at the beginning, it has proven to be very advantageous to add methanol in the cleavage zone during the low-temperature splitting of hydrocarbons. Suitable hydrocarbons are those with 2 to 30 carbon atoms, in particular mixtures thereof. These have a boiling range of 30 to 300 0 C.

Der Methanolanteil in der Methanol/Kohlenwasserstoff-Mischung soll bezogen auf die Gesamtmenge 10 bis 90 $ betragen, vorzugsweise sollen jedoch Mischungen angewendet werden, die 20 bis 60 i> Methanol enthalten. Bei der TieftemperatürspaItung von Kohlenwasserstoffen mit Wasserdampf werden bei einstufiger Durchführung der Spaltung (vgl. DAS 1 180 481 British Gas Council) im allgemeinen Werte von nicht unter 1,6 für das Verhältnis Wasserdampf zu Kohlenwasserstoff eingehalten, um eine Rußbildung zu verhindern. Etwas geringere Werte von 1,4 bis 1,6 für dieses Verhältnis lassen sich nur bei besonderer Verfahrensführung (Hydrogasifikation vgl. DOS 1 922 182) anwenden. Es hat sich nun überraschend gezeigt, daß eine Rußbildung bei der Tieftemperatur-NaphthaspaItung in Gegenwart von Methanol auch bei wesentlich geringeren Werten dieses Verhältnisses nicht auftritt. -7-The proportion of methanol in the methanol / hydrocarbon mixture should be 10 to 90% based on the total amount, but mixtures should preferably be used which contain 20 to 60% methanol. In the case of low-temperature natural splitting of hydrocarbons with steam, values of not less than 1.6 for the ratio of steam to hydrocarbon are generally adhered to in order to prevent soot formation when the splitting is carried out in one stage (cf. DAS 1 180 481 British Gas Council). Somewhat lower values of 1.4 to 1.6 for this ratio can only be used when the process is carried out in a special way (hydrogasification cf. DOS 1 922 182). It has now been found, surprisingly, that soot formation does not occur during the low-temperature naphtha cleaning in the presence of methanol, even with significantly lower values of this ratio. -7-

409837/0189409837/0189

- ψ - O.Z. 29 709- ψ - OZ 29 709

Bei Anwendung einer Mischung von 50 Methanol und 50 $> Kohlenwasserstoffen braucht man lediglich ein Verhältnis von größer als 0,6 bis 0,8 kg Wasserdampf/kg Kohlenwasserstoff bei der einstufigen Spaltung einzuhalten, ohne daß Rußbildung auftritt. Der Zusatz von Methanol bei der Tieftemperatur-Spaltung von Kohlenwasserstoffen zeichnet sich daher durch eine hohe Wirtschaftlichkeit aus, da geringere Werte für das Verhältnis Wasserdampf zu Kohlenwasserstoff angewendet werden müssen, und aus dem für die Spaltung zu verdampfenden Methanol ein methanreiches Gaβ als Gegenwert erhalten wird.When using a mixture of 50 i »methanol and 50 $> hydrocarbons it takes only a ratio of greater than 0.6 to 0.8 kg of steam / kg of hydrocarbon in the one-step cleavage observed, occurs without soot formation. The addition of methanol in the low-temperature cracking of hydrocarbons is therefore characterized by high economic efficiency, since lower values have to be used for the ratio of water vapor to hydrocarbon, and a methane-rich gas is obtained from the methanol to be evaporated for the cracking.

Bei den zu verwendenden Kohlenwasserstoffen sollte der Chlor- und Schwefelgehalt den Wert von je 0,5 ppm nicht überschreiten, da Chlor- und Schwefelverbindungen Katalysatorgifte darstellen. Methanol kann ohne Reinigung direkt verwendet werden, da bereits bei der der Synthese vorgeschalteten Konvertierung Chlor- bzw. Schwefelverbindungen wegen der verwendeten Kupferkatalysatoren entfernt werden. Im allgemeinen wird man das bei der Synthese anfallende Rohmethanol, das ca. 20 % Wasser enthält, verwenden.For the hydrocarbons to be used, the chlorine- and sulfur content do not exceed the value of 0.5 ppm each, since chlorine and sulfur compounds are catalyst poisons. Methanol can be used directly without purification, since chlorine resp. Sulfur compounds are removed because of the copper catalysts used. Generally one will do so in synthesis Use any raw methanol that contains approx. 20% water.

Als Katalysatoren für das erfindungsgemäße Verfahren sind die Metalle der 8. Nebengruppe des Periodischen Systems geeignet. Insbesondere werden Nickel und Kobalt oder Mischungen der beiden genannten Metalle verwendet. Gleichermaßen können jedoch auch die Edelmetalle oder Mischungen der vorgenannten Metalle mit Edelmetallen angewendet werden. Besonders bevorzugt werden jedoch ganz allgemein Nickelkatalysatoren für das erfindungsgemäße Verfahren angewendet.The catalysts for the process according to the invention are Metals of the 8th subgroup of the periodic system are suitable. In particular, nickel and cobalt or mixtures of the two are used mentioned metals are used. However, the noble metals or mixtures of the aforementioned metals with noble metals can also be used in the same way be applied. In general, however, nickel catalysts are particularly preferred for the inventive method Procedure applied.

Die Katalysatoren werden bevorzugt auf einem Träger angewendet. Ale Katalysatorträger eignen sich insbesondere inerte, keramische Materialien, die unter den Reaktionsbedingungen stabil sind. Als Träger für die Aktivkomponente kommen in Betracht: Aluminiumoxide, insbesondere Böhmit, Bayerit, Hydrargillit oder die aus den Oxidhydraten des Aluminiums gewonnenen oberflächenreichen J- bzw. ^-Aluminiumoxide, ferner Spinelle, TiOp» ZrO2» synthetisches oder natürliches Magnesiumsilikat, Aluminiumsilikate oder Mischungen der vorgenannten Träger.The catalysts are preferably used on a carrier. In particular, inert ceramic materials that are stable under the reaction conditions are suitable for all catalyst supports. Suitable carriers for the active component are: aluminum oxides, in particular boehmite, bayerite, hydrargillite or the surface- rich J or ^ aluminum oxides obtained from the oxide hydrates of aluminum, also spinels, TiOp »ZrO 2 » synthetic or natural magnesium silicate, aluminum silicates or mixtures of the aforementioned carriers.

-8--8th-

409837/0189409837/0189

-er - ο.ζ. 29 709 -er - ο.ζ. 29 709

Die Aktivkomponente wird zweckmäßig zu 20 bis 80 #, bezogen auf den fertigen Katalysator, gewählt, vorzugsweise werden Gehalte des aktiven Metalles, insbesondere des Nickels, zwischen 30 und 64 #♦ berechnet als Nickel im reduzierten Zustand, angewendet. Wie bereite erwähnt, werden besonders bevorzugt Nickelkatalyeatoren und vor diesen wiederum die für die Tieftemperatur-Naphtha-Spaltung her bekannten Katalysatoren, wie sie in den deutschen Auelegeschriften 1 180 481, 1 199 427, 1 227 603 (Brit. Gas Council) und den offengelegten deutschen Anmeldungen 1 417 798 (Pullmans) und 1 545 428 (BASF/Lurgi) beschrieben sind, angewendet. Bevorzugt werden jedoch Katalysatoren verwendet, die wie in Beispiel 1 unter 0 angegeben, hergestellt worden sind.The active component is expediently 20 to 80 #, based on the finished catalyst, selected, preferably contents of the active metal, in particular of nickel, between 30 and 64 # ♦ calculated as reduced nickel, applied. As already mentioned, nickel catalysts are particularly preferred and, in turn, the catalysts known for low-temperature naphtha cleavage, as described in US Pat German Auelegeschriften 1 180 481, 1 199 427, 1 227 603 (Brit. Gas Council) and the published German applications 1,417,798 (Pullmans) and 1,545,428 (BASF / Lurgi) are used. However, preference is given to using catalysts which are prepared as indicated in Example 1 under 0 have been.

Die Erzeugung methanreicher Gase kann drucklos oder bei Drucken bis zu 150 at durchgeführt werden; bevorzugt werden Drucke von 20 bis 100 at, insbesondere solche von 20 bis 80 at, angewendet.The generation of methane-rich gases can be pressureless or under pressure can be carried out up to 150 at; preferably pressures of 20 to 100 at, in particular those of 20 to 80 at, are used.

Bei Verwendung von Methanol bzw. Methanol-Wasser-Gemischen sind Vorwärmtemperaturen von 200 bis 3000C zu empfehlen. Wie bereits erwähnt, sind die für die Tieftemperatur-Naphtha-Spaltung bekannten Katalysatoren bereits so aktiv, daß die Spaltung des Methanols bereite bei wesentlich tieferen Temperaturen erfolgt, jedoch ist insbesondere bei Verwendung von Nickel- oder Kobalt-Katalysatoren die Gefahr des Austrage der Katalysatorkomponente durch Carbonylbildung bei wesentlich unter 2000C liegenden Temperaturen gegeben, so daß aus diesem Grunde zweckmäßig der vorerwähnte Bereioh für die Vorwärmung des Rohstoffs eingehalten werden soll. Bei Verwendung von Kohlenwasserstoff-Methanol-Waeser-Gemischen, d.h. bei der Tieftemperatur-Spaltung von Kohlenwasserstoffen unter Zusatz von Methanol werden die Einsatzstoffe auf Temperaturen von 250 bis 4000C vorgewärmt. Es ist dabei möglich, alle drei Komponenten oder wahlweise zwei der drei Komponenten aufzuwärmen und die dritte Komponente in Dampfform beizumischen. Die Vorwärmtemperatur ist von der Aktivität des Katalysators abhängig. Bei einem geringen Methanolgehalt in der Mischung werden höhere Temperaturen in dem vorgenannten Bereich angewendet, bei einem hohen Methanolgehalt der Mischung können entsprechend niedrigere Temperaturen angewendet werden. Bevorzugt werden Vorwärmtemperaturen von 250 bis 35O0C ange-When using methanol or methanol-water mixtures, preheating temperatures of 200 to 300 ° C. are recommended. As already mentioned, the catalysts known for the low-temperature naphtha cleavage are already so active that the cleavage of the methanol already takes place at significantly lower temperatures, however, especially when using nickel or cobalt catalysts, there is a risk of the catalyst component being carried off carbonyl formation given at substantially below 200 0 C temperatures, so that the aforementioned Bereioh to be maintained for the preheating of the raw material useful for this reason. With the use of hydrocarbon-methanol Waeser mixtures, ie, in the low-temperature cracking of hydrocarbons with the addition of methanol, the starting materials are preheated to temperatures from 250 to 400 0 C. It is possible to warm up all three components or optionally two of the three components and mix in the third component in vapor form. The preheating temperature depends on the activity of the catalyst. In the case of a low methanol content in the mixture, higher temperatures in the aforementioned range are used; in the case of a high methanol content in the mixture, correspondingly lower temperatures can be used. Preheating temperatures of 250 to 35O 0 C are preferred.

ο·23 ?* 796ο 23? * 796

wendet.turns.

Bei Verwendung von reinem Methanol oder Methanol-Wasser-Gemischen kommen Katalysatorbelastungen von 1,5 bis 3,5 kg Mischung/l Katalysator in Betracht. Bei Verwendung von Kohlenwasserstoff -Methanol-Wasser-Gemischen können Je nach der Aktivität des verwendeten Katalysators und der Zusammensetzung der Mischungen Belastungen von 1 bis 3 kg Methanol + Naphtha/kg Katalyse tor (Stunde gewählt werden. Z.B. wird bei Verwendung von Kohlenwasserstoff-Methanol-Gemischen von 1:1 eine Belastung von 2, bezogen auf die Summe von Methanol und Kohlenwasserstoff, gewählt.When using pure methanol or a methanol-water mixture A catalyst space velocity of from 1.5 to 3.5 kg of mixture / l of catalyst can be considered. When using hydrocarbon -Methanol-water mixtures can depending on the activity of the catalyst used and the composition of the mixtures, loads of 1 to 3 kg of methanol + naphtha / kg of catalysis tor (hour can be selected. E.g. if a hydrocarbon-methanol mixture of 1: 1 is used, a load of 2, based on the sum of methanol and hydrocarbon, selected.

In den beiden nachfolgenden Versuchen wurde Naphtha einmal mit und einmal ohne Methanol-Zusatz (Standard-Verfahren) an demselben Nickelkatalysator zu einem methanreichen Gas in einer Stufe umgesetzt. Die Versuche wurden so durchgeführt, daß max. Reaktionstemperatüren und Belastung des Katalysators gleich gewählt wurden. Ea wurden folgende Ergebnisse erhalten:In the two subsequent experiments, naphtha was used once with and once without the addition of methanol (standard method) Nickel catalyst converted into a methane-rich gas in one step. The tests were carried out so that max. Reaction temperatures and loading of the catalyst chosen to be the same became. Ea the following results were obtained:

KWKW KW + Methanol 1:1HC + methanol 1: 1 a)a) b)b) H20/KW-Verhältni s:H 2 0 / KW ratio: 1,4 kg/kg1.4 kg / kg 1,0 kg/kg1.0 kg / kg KatalysatorbelastungSpace velocity over the catalyst 2 kg/1 Kat.h2 kg / 1 cat 2 kg/lKat.h2 kg / lKat.h VorwärmtemperaturPreheating temperature 39O0C39O 0 C 3000C300 0 C max.Reaktionstemperatürmax reaction temperature 5140C514 0 C 5170C517 0 C GaszusammensetzungGas composition CH4 CH 4 67,467.4 72,772.7 H2 H 2 9,29.2 2,72.7 COCO 1,21.2 0,40.4 co2 co 2 22,222.2 24,224.2 (Beispiel 6)(Example 6) (Beispiel 4)(Example 4)

Aus den Ergebnissen geht hervor, daß bei Methanol-Zusatz die Vorwärmtemperatur des eingesetzten Rohstoffes beträchtlich abgesenkt werden kann. Außerdem ist die bei der Spaltung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erzielte Methankonzentration beträchtlich' höher; Rußbildung konnte nicht beobachtet werden· The results show that when methanol is added, the preheating temperature of the raw material used can be reduced considerably. In addition, the methane concentration achieved in the cracking by the process according to the invention is considerably higher; Soot formation could not be observed

409837/0189409837/0189

ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED

- 10 -- 10 -

- ie - ο.ζ. 29 709- ie - ο.ζ. 29 709

Die beiden vorgenannten Versuche wurden unter höherer Belastung wiederholt (Katalysatorbelastung 5 kg/lh). Nach einer Laufzeit von 186 Stunden wurde im Falle a) ein Durchbruch an ungespaltenem Benzinkohlenwasserstoff festgestellt. Im Falle b) traten erste, nichtumgesetzte Kohlenwasserstoffe am Ausgang des Reaktors erst nach 252 Stunden auf. Aus diesen Ergebnissen folgt, daß bei Durchführung der Tieftemperatur-Spaltung unter Zusatz von Methanol neben der Herabsetzung der. Vorwärmtemperatur für die Ausgangsgemische auch der Katalysator geschont wird.The two aforementioned experiments were repeated under a higher load (space velocity over the catalyst 5 kg / lh). After a term of 186 hours in case a) there was a breakthrough of uncleaved Petrol hydrocarbons detected. In case b) the first unconverted hydrocarbons appeared at the exit of the reactor only after 252 hours. From these results it follows that when carrying out the low-temperature cleavage with the addition of methanol in addition to reducing the. Preheating temperature for the starting mixtures and the catalyst are spared.

Die Erfindung soll Jedoch nicht durch die vorstehenden Ausführungen limitiert sein. So läßt sich beispielsweise die Spaltung von Methanol bzw. Methanol-Wasser-Gemischen in einer Reaktionszone wie folgt durchführen:However, the invention is not intended to be limited by the foregoing be limited. For example, methanol or methanol-water mixtures can be split in one reaction zone perform as follows:

Ein Teil des Methanols bzw. Methanol-Wasser-Dampf-Gemisches wird an einer Stelle in den Reaktor eingeführt, ein weiterer Teil dient zur Kühlung, beispielsweise wird dieser Teil in eine Quenchzone eingeführt oder an anderen Stellen des Reaktors eingeführt. Durch diese Maßnahme kann der Temperaturanstieg im Reaktor begrenzt werden. Es ist dadurch möglich, die Gaszusammensetzung zu ändern (vgl. Beispiel 8).Part of the methanol or methanol-water-steam mixture is Introduced at one point into the reactor, another part is used for cooling, for example, this part is in a Quench zone introduced or introduced at other points in the reactor. This measure can reduce the temperature rise are limited in the reactor. This makes it possible to change the gas composition (see Example 8).

Es ist gleichermaßen möglich, die Spaltung in mehr als einer Stufe durchzuführen und zwischen den einzelnen Stufen eine Quenchung mit Methanol bzw. Wasser vorzunehmen.It is equally possible to carry out the cleavage in more than one stage and one between the individual stages Make quenching with methanol or water.

Bei Verwendung von Kohlenwasserstoff-, Methanol- und Wasser-Gemischen sind ebenfalls vielfältige Abwandlungen der Erfindung möglich. Neben der bereits beschriebenen einstufigen Durchführung der Spaltung kann eine Begrenzung des Temperaturanstieges in einem Reaktor durch Kühlung bzw. Quenchung mit einem der Einsatzstoffe, d.h. Methanol, Kohlenwasserstoff oder Wasserdampf, vorgesehen werden. Die Spaltung kann auch in zwei Reaktionszonen durchgeführt werden, wobei in die erste Reaktionszone Methanol und in die zweite Reaktionszone Naphtha eindosiert wird. Diese Anordnung ist aus folgenden Gründen günstig:When using hydrocarbon, methanol and water mixtures Various modifications of the invention are also possible. In addition to the one-step implementation already described the cleavage can limit the temperature rise in a reactor by cooling or quenching with a the input materials, i.e. methanol, hydrocarbons or water vapor, are provided. The cleavage can also take place in two reaction zones be carried out, with methanol being metered into the first reaction zone and naphtha into the second reaction zone will. This arrangement is beneficial for the following reasons:

409837/0189409837/0189

- 11 -- 11 -

- Η - O.Z. 29 709- Η - O.Z. 29 709

Bei der Spaltung τοη Methanol tritt eine sehr hohe Wärmetönung auf; die die erste Reaktionszone rerlassenden gespaltenen Gase können dann mit flüssigem oder verdampftem Haphtha gekühlt werden, wobei letzteres auf die für die Durchführung der Spaltung in der zweiten Reaktionszone erforderliche Temperatur aufgeheizt wird.In the splitting of τοη methanol, a very high heat release occurs on; the split gases releasing the first reaction zone can then be cooled with liquid or vaporized haphtha, the latter being used to carry out the cleavage in the second reaction zone required temperature is heated.

Für die Durchführung der Naphtha-Spaltung in der zweiten Reaktionszone ergehen sich dabei folgende Vorteile: Einsparung an Kosten für die Vorwärmung der Kohlenwasserstoffe, Verwendung eines geringeren Wasserdampf-/Kohlenwasserstoff-Verhältnisses und eine Schonung des Katalysators durch die Anwesenheit von Methan bzw. Wasserstoff und Kohlenmonoxid in der zweiten Reaktionszone. Auf weitere Einzelheiten zu dieser Verfahrensvariante sei auf die einschlägigen Ausführungen bei der Tieftemperatur-Spaltung τοη Haphjtha (vgl. DOS 1 922 182 - British Gas Council) hingewiesen.The following advantages result for carrying out the naphtha cleavage in the second reaction zone: Saving Costs for preheating the hydrocarbons, using a lower water vapor / hydrocarbon ratio and protecting the catalyst through its presence of methane or hydrogen and carbon monoxide in the second reaction zone. For further details on this process variant, refer to the relevant statements in the case of the low-temperature cleavage τοη Haphjtha (cf. DOS 1 922 182 - British Gas Council).

Die Erfindung wird durch die nachstehenden Beispiele erläutert. In Beispiel 1 wird die Herstellung τοη drei Katalysatoren beschrieben, τοη denen zwei bereits als geeignet für die Tieftemperatur-Spaltung τοη Benzin-Kohlenwaseerstoffen bekannt sind. In den nachfolgenden Beispielen 2 bis 4- werden diese Katalysatoren für die Umwandlung τοη Methanol bzw. Methanol enthaltenden Kohlenwasseretoffgemischen in methanreiche Gase angewendet.The invention is illustrated by the following examples. Example 1 describes the production of three catalysts, two of which are already known to be suitable for the low-temperature cracking of gasoline-hydrocarbons. In the following examples 2 to 4- these catalysts are used for the conversion of τοη methanol or hydrocarbon mixtures containing methanol into methane-rich gases.

Beispiel 1example 1

A) Es werden ca. 7,5 1 Tollentsalztes Wasser in einem Gefäß vorgelegt, dazu läßt man unter Rühren bei 20 bis 400C innerhalb τοη ca. einer Stunde und bei einem pH-Wert τοη 7 bis 7,5 nachstehende Lösungen zufließen:A) There are introduced into a vessel about 7.5 1 Tollentsalztes water, this is allowed with stirring at 20 to 40 0 C within τοη about one hour and at a pH of 7 τοη accrue to 7.5 following solutions:

1) 0,218 kg SiO2 in ca. 1,45 1 verdünnter Wasserglaslösung mit einem SiO2-Gehalt τοη 15 Gew.-^;1) 0.218 kg SiO 2 in approx. 1.45 1 dilute waterglass solution with an SiO 2 content τοη 15 wt .- ^;

2) 0,146 kg MgO in ca. 2,5 1 verdünnter Magnesiumnitratlösung mit einem MgSO,-Gehalt τοη ca. 20 Gew.-^;2) 0.146 kg MgO in approx. 2.5 1 dilute magnesium nitrate solution with a MgSO, content τοη approx. 20 wt .- ^;

3) 0,718 kg HaOH als 25-gewichtsprozentige Hatronlauge.3) 0.718 kg of HaOH as 25 percent strength by weight hatron hydroxide solution.

409837/0189 _12-409837/0189 _ 12 -

O.Z.O.Z.

Danach wird auf 5O0C erhitzt und bei einem pH von 7 bis 7,5 innerhalb von ca. einer Stunde unter Rühren die nachstehend angegebenen weiteren Lösungen zu dem ausgefallenen, suspendierten amorphen Magnesiumsilikat (Träger) zugegeben:Thereafter, it is heated to 5O 0 C and at a pH of 7 to 7.5 within approximately one hour under stirring, the solutions specified below further to the failed amorphous magnesium silicate suspended (carrier) added:

a) 0,637 kg NiO in ca. 4,0 1 ca. 15-gewichtsprozentiger Nitratlösung, a) 0.637 kg NiO in approx. 4.0 1 approx. 15 weight percent nitrate solution,

b) 1,25 kg-Na2CO3 in ca. 1,250 1 H2O gelöst.b) 1.25 kg Na 2 CO 3 dissolved in about 1,250 1 H2O.

Der ausgefallene Niederschlag wird auf der Filterpresse sorgfältig alkalifrei gewaschen. Der Filterkuchen wird bei 20O0C getrocknet, gemahlen, mit 2 $> Graphit vermengt und zu 5 χ 5 mm Tabletten verpreßt.The deposited precipitate is carefully washed free of alkali on the filter press. The filter cake is dried at 20O 0 C, ground, mixed with 2 $> graphite and pressed to form 5 × 5 mm tablets.

Der tablettierte Katalysator wurde 6 Stunden bei 45O°C kalziniert und weist einen Ni-Gehalt von 40 Gew.-^, bezogen auf NiO, auf; Rest amorphes Mg-Silikat. The pelletized catalyst was calcined for 6 hours at 450 ° C. and has a Ni content of 40% by weight, based on NiO; The remainder is amorphous Mg-silicate.

B) 2,4 kg einer Nickeloxidpaste (25 # NiO) werden zusammen mit 1,48 kg Böhmit (dieses Aluminiumoxidhydrat enthält 27 # Al2O3) in 6 1 H2O aufgeschlämmt und 1 Stunde bei 600C gerührt, danach abfiltriert, über Nacht bei 950C getrocknet, bei 4500C 6 Stunden kalziniert und unter Zusatz von 2 $> Graphit zu 5 x 5 mm Tabletten verpreßt. Es wurden 1,02 kg Katalysator (oxidisch) erhalten, der # Ni, berechnet als NiO enthielt und ein Schüttgewicht von 0,96 kg/1 aufwies.B) 2.4 kg of a nickel oxide paste (25 # NiO) are slurried together with 1.48 kg of boehmite (this aluminum oxide hydrate contains 27 # Al 2 O 3 ) in 6 1 H 2 O and stirred at 60 ° C. for 1 hour, then filtered off , dried overnight at 95 0 C, calcined for 6 hours at 450 0 C and pressed with the addition of $ 2> graphite to 5 x 5 mm tablets. 1.02 kg of catalyst (oxidic) were obtained which contained # Ni, calculated as NiO, and had a bulk density of 0.96 kg / l.

C) Zur Herstellung des Katalysatorvorläufers Ni5MgAl2(OH)1^.C) For the preparation of the catalyst precursor Ni 5 MgAl 2 (OH) 1 ^.

CO3 · 4H2O wurden die folgenden zwei molaren Lösungen bereitet: CO 3 4H 2 O the following two molar solutions were prepared:

1) 0,463 kg Mg(NO3J2 · 6 H2O wurden in einer solchen Menge H2O gelöst, so daß eine Lösung von insgesamt 0,9 1 entstand.1) 0.463 kg of Mg (NO 3 I 2 · 6 H 2 O were dissolved in such an amount of H 2 O that a total solution of 0.9 1 was formed.

2) 2,845 kg Ni(NO3J2 · 6 H2O und 1,450 kg Al(NO3J3 ' 9 H2O wurden in H3O gelöst, so daß eine Lösung von 7,0 1 entstand. 2) 2.845 kg Ni (NO 3 J 2 · 6 H 2 O and 1.450 kg Al (NO 3 J 3 '9 H 2 O) were dissolved in H 3 O to make a solution of 7.0 1.

3) 1,85 kg Na2CO3 wurden in 9 1 H3O gelöst.3) 1.85 kg of Na 2 CO 3 were dissolved in 9 1 H 3 O.

In einem Rührkessel, der mit einer Glaselektrode zur kontinuierlichen pH-Messung versehen war, wurden 2,5 1 H2O vorgelegt, auf 500C erhitzt und mit einer geeigneten Menge Lösung 3 auf 2.5 1 of H 2 O were placed in a stirred kettle which was provided with a glass electrode for continuous pH measurement, heated to 50 ° C. and a suitable amount of solution 3 was added

409837/0189409837/0189

-13--13-

- ΐ3 - O.Z. 29 709- ΐ3 - O.Z. 29 709

den pH-Wert von 10 eingestellt.adjusted the pH value of 10.

Bei konstantem pH-Wert und gleichbleibender Temperatur wurde Magnesium als Hydroxid bzw. als basisches Carbonat durch kontinuierliches Vereinigen von Lösung 1 und 3 ausgefällt. Nachdem Lösung 1 vollständig zugelaufen war, wurde die weitere Zugabe von Lösung 3 eingestellt.At a constant pH value and constant temperature, magnesium was continuously converted into the hydroxide or basic carbonate Combining solution 1 and 3 precipitated. After solution 1 had run in completely, the other Addition of solution 3 stopped.

Mit einer kleinen Menge der Lösung 2 wurde nun der pH-Wert in der Vorlage auf 8 eingestellt und bei diesem pH-Wert und einer Temperatur von 500C Lösung 2 und 3 kontinuierlich innerhalb von 40 Minuten vereinigt. Der ausgefallene, teilkristalline Niederschlag wurde abfiltriert. Der Filterkuchen wurde erneut in 12 1 Wasser bei 500C suspendiert und über einen längeren Zeitraum gerührt. Nach etwa 4 bis 5 Stunden wurde der Niederschlag abgesaugt, 5 Stunden bei 950C, 5 Stunden bei 11O0C getrocknet und anschließend 4 Stunden bei 5000C kalziniert, wobei von der Trocknungs- zur Kalzinierungstemperatur innerhalb von 2 Stunden hochgeheizt wurde. Sie Analyse ergab 50,3 Gew.-# Ni, bezogen auf den oxidischen Kontakt· Durch Reduktion erhält man den gebrauchsfertigen Katalysator (s. Beispiel 4).With a small amount of solution 2, the pH value in the receiver was now adjusted to 8 and at this pH value and a temperature of 50 ° C., solutions 2 and 3 were continuously combined over the course of 40 minutes. The partially crystalline precipitate which separated out was filtered off. The filter cake was again suspended in 12 l of water at 50 ° C. and stirred for a longer period of time. After about 4 to 5 hours, the precipitate was sucked off, for 5 hours at 95 0 C, 5 hours at 11O 0 C dried and then calcined 4 hours at 500 0 C while heated by the drying to calcination temperature within 2 hours. The analysis showed 50.3 wt .- # Ni, based on the oxidic contact · The ready-to-use catalyst is obtained by reduction (see Example 4).

D) Zunächst wurden folgende 2 molaren Lösungen hergestellt: Lösung 1:D) First, the following 2 molar solutions were prepared: Solution 1:

873,0 g Co(N03)2' 6 H2O
512,8 g Mg(N03)2· 6 H2O
825,4 g Al(NOj)3- 9 H2O
und in 5 1 H2O gelöst.
873.0 g Co (NO 3 ) 2 '6 H 2 O
512.8 g of Mg (NO 3 ) 2 · 6H 2 O
9 H 2 O - 825.4 Al (NOj) 3 g
and dissolved in 5 1 H 2 O.

Lösung 2: 1,6 kg K2CO3 werden in 5 1 H2O gelöst.Solution 2: 1.6 kg of K 2 CO 3 are dissolved in 5 1 of H 2 O.

In einem Fällgefäß versehen mit Rührer und pH-Elektrode wurden 3 1 H2O vorgelegt und auf 4O0C erhitzt. Lösung 1 und 2 wurden bei konstanter Temperatur und einem pH von 9*0 kontinuierlich innerhalb von 30 Min. vereinigt. Danach wurde auf einer Nutsche abgesaugt und alkalifrei'gewäsehen. Der Filterkuchen wurde bei 1100C 12 Stunden getrocknet und 4 Stunden bei 4000C kalziniert. Anschließend wurde mit 2 $> Graphit zu 5 χ 5 mmIn a precipitation vessel provided with a stirrer and pH electrode was added 3 1 H 2 O and heated to 4O 0 C. Solutions 1 and 2 were continuously combined within 30 minutes at constant temperature and a pH of 9 * 0. It was then filtered off with suction on a suction filter and washed free of alkali. The filter cake was dried at 110 ° C. for 12 hours and calcined at 400 ° C. for 4 hours. Subsequently, with 2 $> graphite became 5 χ 5 mm

409837/0189 -H-409837/0189 -H-

-K- O.Z. 29 709-K- O.Z. 29 709

Tabletten verpreßt. Der Katalysator hatte im oxydischen Zustand einen Kobaltgehalt von 35 $.Compressed tablets. The catalyst had a cobalt content of $ 35 in the oxidic state.

Beispiel 2Example 2

In ein Reaktionsrohr von 24 mm Durchmesser wurden 200 ml Katalysator A (Beispiel 1) eingefüllt. Das Reaktionsrohr wurde außen von einem Aluminiumblock beheizt,- Nach der Reduktion des Katalysators mit Wasserstoff bei 4500C und etwa 30 ata H2 wurde die Katalysetorschüttung wieder auf 2000C abgekühlt. Dann wurde reines Methanol verdampft und mit einer Temperatur von 2400C durch das Bett von Katalysator A geleitet. Die adiabatische Reaktionstemperatur betrug 7150C, die Belastung 2 kg Methanol/Liter und Stunde. Man erhielt bei der Reaktion 415 Nl/ Stunde eines Trockengases, das die folgende analytische Zusammensetzung hatte (alle Angaben in Volumenprozent): CH. = 41,54; CO - 13,43; H2 = 30,06; CO2 = 15,07.200 ml of catalyst A (Example 1) were introduced into a reaction tube with a diameter of 24 mm. The reaction tube was heated externally by an aluminum block. After the catalyst had been reduced with hydrogen at 450 ° C. and about 30 atmospheres of H 2 , the catalyst bed was cooled down to 200 ° C. again. Then, pure methanol was evaporated and passed at a temperature of 240 0 C through the bed of catalyst A. The adiabatic reaction temperature was 715 0 C, the loads 2 kg of methanol / liter and hour. The reaction gave 415 standard l / hour of a drying gas which had the following analytical composition (all data in percent by volume): CH. = 41.54; CO - 13.43; H 2 = 30.06; CO 2 = 15.07.

Beispiel 3Example 3

In ein Reaktionsrohr von 32 mm lichter Weite wurden 200 ml Katalysator B (Beispiel 2) eingefüllt und bei einem H2-Druck von 30 ata 20 Stunden bei 4500C reduziert. Danach wurde ein Gemisch von Methanol/Wasser 1 : 1 mit einer Belastung von 2 kg/Liter Katalysator und Stunde und einer Temperatur von 2800C über den Kontakt geleitet. Die adiabatische Endtemperatur stieg bis auf 5880C an. Das aus der Reaktionszone austretende Gas hatte nach dem Trocknen folgende analytische Zusammensetzung (alle Angaben in Volumenprozent): CH4 = 39,03; CO = 2,24; H2 = 35,13; CO2 = 23,60.In a reaction tube of 32 mm inside diameter 200 ml of catalyst B (Example 2) was charged, and 2 pressure of 30 ata for 20 hours at 450 0 C at a reduced H. A mixture of methanol / water 1: 1 with a loading of 2 kg / liter of catalyst and hour and a temperature of 280 ° C. was then passed over the contact. The final adiabatic temperature rose up to 588 0 C. After drying, the gas emerging from the reaction zone had the following analytical composition (all data in percent by volume): CH 4 = 39.03; CO = 2.24; H 2 = 35.13; CO 2 = 23.60.

Beispiel 4Example 4

In ein Reaktionsrohr von 32 mm lichter Weite werden 200 ml Kontakt C (Beispiel 1) eingefüllt und mit 30 ata H2 12 Stunden lang bei 45O0C reduziert. Anschließend wird ein Gemisch gleicher Gewichteteile Methanol, Naphtha und Wasser verdampft und mit einer Vorwärmtemperatur von 3000C in das Kontaktbett geleitet. Das verwendete Naphtha hatte einen Siedebereich von 80 bis 1550C undIn a reaction tube of 32 mm inside diameter 200 ml contact C (Example 1) are charged and reduced long with 30 ata of H 2 for 12 hours at 45O 0 C. A mixture of equal parts by weight of methanol, naphtha and water is then evaporated and passed into the contact bed at a preheating temperature of 300 ° C. The naphtha used had a boiling range from 80 to 155 0 C and

409837/0189 -15-409837/0189 - 1 5-

O.Z. 29 709O.Z. 29 709

eine Dichte von 0,727 kg/l. Die Katalysatorbelastung betrug 1 kg Methanol + 1 kg Naphtha/Liter Katalysator und Stunde.a density of 0.727 kg / l. The space velocity over the catalyst was 1 kg Methanol + 1 kg naphtha / liter of catalyst and hour.

Die maximale Temperatur im Kontaktbett betrug 5170C. Am Ende des Kontaktbettes wurden wegen der ungenügenden Isolierung des Reaktors 428°C gemessen. Das aus dem Reaktor austretende Spaltgas wurde getrocknet und hatte danach die folgende analytische Zusammensetzung (alle Angaben in Volumenprozent): CH, = 72,7; CO = 0,4; H2 = 2,7; CO2 = 24,2.The maximum temperature in the contact bed was 517 0 C. At the end of the contact bed were measured 428 ° C because of the insufficient insulation of the reactor. The cracked gas emerging from the reactor was dried and then had the following analytical composition (all data in percent by volume): CH, = 72.7; CO = 0.4; H 2 = 2.7; CO 2 = 24.2.

Beispiel 5Example 5

In ein Reaktionsrohr mit einer lichten Weite von 24 mm wurden 200 ml Katalysator C (Beispiel 1) eingebaut und, wie in Beispiel 2, 3 \bmAbeschrieben, reduziert. Bei 30 ata und mit einer Vorwärmtemperatur von 2500C wurde ein Gemisch von Methanol und Wasser im Verhältnis von 1 : 2 durch das Bett des Katalysators geleitet. Die Raumgeschwindigkeit betrug 2 kg Methanol/Liter Katalysator und Stunde. Die adiabatische Reaktionstemperatür betrug 500°C. Eine entnommene Probe des Spaltgases hatte folgende analytische Zusammensetzung (alle Angaben in Volumenprozent): CO = 0,10; CO2 = 6,7; CH4 = 12,00; H2 = 8,5; H2O = 72,7.200 ml of catalyst C (Example 1) were installed in a reaction tube with a clearance of 24 mm and reduced as described in Example 2, 3 \ bmA. At 30 ata and with a preheating temperature of 250 ° C., a mixture of methanol and water in a ratio of 1: 2 was passed through the bed of the catalyst. The space velocity was 2 kg of methanol / liter of catalyst and hour. The adiabatic reaction temperature was 500 ° C. A sample of the cracked gas taken had the following analytical composition (all data in percent by volume): CO = 0.10; CO 2 = 6.7; CH 4 = 12.00; H 2 = 8.5; H 2 O = 72.7.

Dieses Spaltgas wird mit 4 kg Benzindampf gemischt (Spezifikation wie in Beispiel 4) und mit einer Vorwärmtemperatur von 3000C in einen zweiten Reaktor eingefahren, der ebenfalls 200 ml Katalysator C in reduziertem Zustand enthält. Die adiabatische Reaktionstemperatür dieser Stufe beträgt 472,00C, der Druck 30 ata. Das die Katalysatorschicht verlassende Gas hat nach dem Trocknen folgende Zusammensetzung (alle Angaben in Volumenprozent): CH4 = 70,3; CO2 = 23,56; CO = 0,7; H2 = 5,4.This reformed gas is mixed with 4 kg of gasoline vapor (specification as in Example 4) retracted and with a preheating temperature of 300 0 C in a second reactor, also containing 200 ml of catalyst C in a reduced state. The adiabatic reaction temperature door of this stage is 472.0 0 C, pressure 30 ata. The gas leaving the catalyst layer has the following composition after drying (all data in percent by volume): CH 4 = 70.3; CO 2 = 23.56; CO = 0.7; H 2 = 5.4.

Beispiel 6Example 6

In ein Reaktionsrohr von 24 mm lichter Weite wurden 200 ml Kontakt C (Beispiel 1) und wie im Beispiel 2, 3 bzw. 4 beschrieben reduziert. Anschließend wurde ein Gemisch von Wasser und Naphtha im Verhältnis 1,4 : 1 kg/kg verdampft und mit einer Vorwärmtemperatur von 3900C und einem Druck von 30 ata durch das Ka ta-200 ml of contact C (Example 1) and as described in Examples 2, 3 and 4 were reduced into a reaction tube with an internal diameter of 24 mm. Then a mixture of water and naphtha in the ratio 1.4: 1 kg / kg was evaporated and with a preheating temperature of 390 0 C and a pressure of 30 ata through the Ka ta

409837/0189 _16_409837/0189 _ 16 _

- f6 - O.Z. 29 709- f6 - OZ 29 709

lysatorbett geleitet. Die adiabatische Reaktionstemperatur betrug 5150C (Die Spezifikation des Naphthas ist die gleiche wie in Versuch 4).led lysatorbett. The adiabatic reaction temperature was 515 ° C. (the specification of the naphtha is the same as in experiment 4).

Das aus dem Reaktor austretende trockene Spaltgas hatte folgende analytische Zusammensetzung (alle Angaben in Volumenprozent): CO = 1,15; CO2 = 22,25; CH4 = 67,36; H2 = 9,24.The dry cracked gas emerging from the reactor had the following analytical composition (all data in percent by volume): CO = 1.15; CO 2 = 22.25; CH 4 = 67.36; H 2 = 9.24.

Beispiel 7Example 7

200 ml Katalysator Nr. D (Beispiel 1) wurden in ein Reaktionsrohr mit einer lichten Weite von 24 mm eingebaut und 10 Stunden bei 4000C reduziert.200 ml of catalyst no. D (Example 1) were installed in a reaction tube with a clearance of 24 mm and reduced at 400 ° C. for 10 hours.

Danach wurde ein Gemisch aus 2 kg Methanol und 4 kg H2O verdampft und im Zeitraum von 1 Stunde über den Kontakt geleitet. Bei adiabatischer Reaktionsführung stieg die Maximaltemperatur bis auf 5240C an. Das die Katalysatorschicht verlassende trokkene Gas hatte folgende Zusammensetzung (alle Angaben in Volumenprozent): CH. = 40,0; CO = 0,7; H2 = 35,1 und CO2 = 24,2.A mixture of 2 kg of methanol and 4 kg of H 2 O was then evaporated and passed over the contact over a period of 1 hour. In adiabatic reaction the maximum temperature rose to 524 0 C. The dry gas leaving the catalyst layer had the following composition (all data in percent by volume): CH. = 40.0; CO = 0.7; H 2 = 35.1 and CO 2 = 24.2.

Beispiel 8Example 8

In ein Reaktionsrohr mit einer lichten Weite von 24 mm werden 200 ml Katalysator C eingefüllt und bei 45O0C im Wasserstoff strom unter den in Beispiel 4 angegebenen Bedingungen reduziert. Die nachfolgende Umsetzung wird in beiden Reaktionszonen bei einem Druck von j50 ata durchgeführt. Dazu wird ein Gemisch aus Methanol und Wasser|verdampft und mit einer Belastung von 2 kg Methanol pro Liter Katalysator und Stunde und 4 kg pro Liter Katalysator und Stunde mit einer Vorwärmtemperatur von 250°C auf den Katalysator geleitet. In dieser Reaktionszone (erste Stufe) steigt bei adiabatischer Reaktionsführung die Temperatur bis auf einen Wert von 5080C an. Nach der ersten Reaktionszone wird ein Spaltgas folgender Zusammensetzung (alle Angaben und Volumen-^) erhalten. Wasser: 72,73; CH^ 12,08j CO 0,17; CO2 6,69. In a reaction tube having an internal diameter of 24 mm 200 ml of catalyst C is charged and at 45O 0 C in hydrogen stream under the specified reduced in Example 4 conditions. The subsequent reaction is carried out in both reaction zones at a pressure of 50 ata. For this purpose , a mixture of methanol and water is evaporated and passed onto the catalyst with a loading of 2 kg of methanol per liter of catalyst and hour and 4 kg per liter of catalyst and hour at a preheating temperature of 250 ° C. In this reaction zone (first stage) the temperature rises to a value of 508 ° C. when the reaction is carried out adiabatically. After the first reaction zone, a cracked gas of the following composition (all data and volume ^) is obtained. Water: 72.73; CH ^ 12.08j CO 0.17; CO 2 6.69.

-17-409837/0189-17-409837 / 0189

Dieses Spaltgas wird im Wärmeaustausch mit 2 kg Methanol pro Liter Katalysator und Stunde abgekihlt und mit einer Temperatur von 2500C ohne weiteren Zusatz von Wasserdampf in eine zweite Reaktionszone (2. Stufe) geleitet. In dieser Reaktionszone befinden sich ebenfalls 200 ml Katalysator C, der wie oben angegeben reduziert worden war. Die Reaktionstemperatur in der 2. Reaktionszone betrug in diesem Fall max. k9J C. Aus dem Auslauf der 2. Reaktionszone wurde ein Spaltgas erhalten, das nach dem Trocknen folgende Zusammensetzung (alle Angaben in Volumen-Jl aufwies: CH^ 55,20; CO Ο,όΟ; CO2 25,00; Η£ 19,20.This cracked gas is abgekihlt in heat exchange with 2 kg of methanol per liter of catalyst and hour and passed at a temperature of 250 0 C, without further addition of water vapor in a second reaction zone (second stage). This reaction zone also contains 200 ml of catalyst C, which had been reduced as indicated above. The reaction temperature in the 2nd reaction zone in this case was a maximum of k9JC. A cracked gas was obtained from the outlet of the 2nd reaction zone which, after drying, had the following composition (all data in volume-Jl: CH ^ 55.20; CO Ο, όΟ; CO 2 25.00; Η £ 19.20.

409837/0189409837/0189

ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED

Claims (3)

PatentansprücheClaims 1. Verfahren zur Herstellung methanreicher, Kohlenoxide und Wasserstoff enthaltender Gase, dadurch gekennzeichnet, daß man Methanol, gegebenenfalls zusammen mit Wasser verdampft und die dabei erhaltenen Dämpfe an einem Katalysator umsetzt, der mindestens ein Element der 8. Nebengruppe des Periodischen Systems, einschließlich der Edelmetalle,enthält.1. A process for the preparation of methane-rich gases containing carbon oxides and hydrogen, characterized in that methanol is evaporated, optionally together with water, and the vapors obtained are converted over a catalyst which contains at least one element of the 8th subgroup of the periodic table, including the noble metals , contains. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man Gemische aus Methanol, Wasser und Kohlenwasserstoffen verwendet«2. The method according to claim 1, characterized in that mixtures of methanol, water and hydrocarbons are used « 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man Gemische von Methanol, Wasser und Kohlenwasserstoffen in Dampfform bei Vorwärmtemperaturen von 250 bis 4000C an einem Katalysator umsetzt, der Nickel und/oder Kobalt enthält.3. The method according to claim 2, characterized in that mixtures of methanol, water and hydrocarbons are reacted in vapor form at preheating temperatures of 250 to 400 0 C over a catalyst which contains nickel and / or cobalt. Badische Anilin- A Soda-Pabrik ,AjGrBadische Anilin- A Soda-Pabrik, AjGr L INSPECTEDL INSPECTED 409837/0189409837/0189
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