DE2352438A1 - Verfahren zur katalytischen teiloxydation von kohlenwasserstoffen - Google Patents

Verfahren zur katalytischen teiloxydation von kohlenwasserstoffen

Info

Publication number
DE2352438A1
DE2352438A1 DE19732352438 DE2352438A DE2352438A1 DE 2352438 A1 DE2352438 A1 DE 2352438A1 DE 19732352438 DE19732352438 DE 19732352438 DE 2352438 A DE2352438 A DE 2352438A DE 2352438 A1 DE2352438 A1 DE 2352438A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
reactants
oxygen
catalyst
hydrocarbons
temperature
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE19732352438
Other languages
English (en)
Inventor
Edward Richard Ward
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BP PLC
Original Assignee
BP PLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority to GB3334172A priority Critical patent/GB1399137A/en
Application filed by BP PLC filed Critical BP PLC
Priority to DE19732352438 priority patent/DE2352438A1/de
Priority to AU61690/73A priority patent/AU485072B2/en
Priority to FR7338697A priority patent/FR2249030B1/fr
Priority to JP48124906A priority patent/JPS5075590A/ja
Priority to LU68795A priority patent/LU68795A1/xx
Publication of DE2352438A1 publication Critical patent/DE2352438A1/de
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/32Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air
    • C01B3/34Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents
    • C01B3/38Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents using catalysts
    • C01B3/386Catalytic partial combustion
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/02Processes for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/025Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a partial oxidation step
    • C01B2203/0261Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a partial oxidation step containing a catalytic partial oxidation step [CPO]
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/08Methods of heating or cooling
    • C01B2203/0805Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0811Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas by combustion of fuel
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/10Catalysts for performing the hydrogen forming reactions
    • C01B2203/1041Composition of the catalyst
    • C01B2203/1047Group VIII metal catalysts
    • C01B2203/1052Nickel or cobalt catalysts
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/10Catalysts for performing the hydrogen forming reactions
    • C01B2203/1041Composition of the catalyst
    • C01B2203/1082Composition of support materials
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/10Catalysts for performing the hydrogen forming reactions
    • C01B2203/1041Composition of the catalyst
    • C01B2203/1094Promotors or activators
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/12Feeding the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/1205Composition of the feed
    • C01B2203/1211Organic compounds or organic mixtures used in the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/1235Hydrocarbons
    • C01B2203/1241Natural gas or methane
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/12Feeding the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/1276Mixing of different feed components
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/16Controlling the process
    • C01B2203/1628Controlling the pressure
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/16Controlling the process
    • C01B2203/169Controlling the feed
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/10Process efficiency
    • Y02P20/129Energy recovery, e.g. by cogeneration, H2recovery or pressure recovery turbines
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/52Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Manufacture Of Iron (AREA)

Description

PATENTANWÄLTE
DR.-ING. VON KREiSLER DR.-ING. SCHÖNWALD DR.-ING. TH. MEYER DR.FUES DIPL.-CHEM, ALEK VON KREISLER DIPL.-CHEM. CAROLA KELLER DR.-ING. KLÖPSCH DiPL.-ING. SELTING
KÖLN 1, DEICHMANNHAUS
Köln, den l8. Oktober 1973 Pu/Ax
The British Petroleum Company Limited,
Britannic House, Moor Lane , London EC2Y 9BU (England).
Verfahren zur katalytischer! Teiloxydation von
Kohlenvjasserstoffen
Die Erfindung betrifft die Herstellung von reduzierenden Gasen, deren wirksame Bestandteile im wesentlichen aus Wasserstoff und Kohlenoxyd bestehen ο
G-ase, die Wasserstoff und Kohlenoxid enthalten, werden nach ausgereiften und durchentwickelten Verfahren hergestellt. Die Hauptverfahren, bei denen Kohlenwasserstoffe als Ausgangsmaterialien verwendet werden, sind das katalytische Reformieren mit Wasserdampf und die !Eeiloxydation» Wie bereits der ifame sagt, werden beim erstgenannten Verfahren' die Kohlenwasserstoffe mit Wasserdampf umgesetzt, und das Produkt enthält überschüssigen Wasserdampf" sowie"Kohlendioxid. Bei der Teiloxydation, die gewöhnlich ein nicbtkatalytischar Prozess ist, werden die Kohlenwasserstoffe hauptsächlich mit Sauerstoff umgesetzt» Zwar enthält das Produkt im allgemeinen weniger Wasserdampf und Kohlendioxyd, jedoch ist normalerweise eine gewisse Menge vorhanden» Darüber hinaus enthält das Produkt feine Kohlenstoffteilchen= Mir gewisse Zwecke können Wasserdampf, Kohlendioxyd und Kohlenstoff in Kauf genommen werden, jedoch ist ihre Anwesenheit für andere Zwecke, auf die naoh-
509817/062 4
stehend ausführlicher eingegangen wird, ein großer Nachteil»
Für die Herstellung von Gasen, die im wesentlichen aus Wasserstoff und Kohlenoxyd "bestehen, wurden katalytische Teiloxydationsverfahren vorgeschlagen. Die bisher zur Herstellung solcher Gase angewandten katalytischen Teiloxydationsverfahren sind jedoch unbedeutend, unwirksam und kostspielig, da es üblich ist, den Bedarf an endothermer Wärme den Metallkatalysatorrohren, die bei den erforderlichen Temperaturen kaum geeignet sind, außen zuzuführen.
In der USA-Patentschrift 2 039 603 wird vorgeschlagen, die Wärme durch Vorwärmen der Luft auf 800 bis 10000C zuzuführen. Diese Losung wirft jedoch ihrerseits Probleme auf, weil das Vormischen der eingesetzten Kohlenwasserstoffe mit dieser vorerhitzten Luft zu Zersetzung des Kohlenwasserstoffs und Ansatz von Kohlenstoff führen kann. In der USA-Patentschrift 2 039 603 wird daher vorgeschrieben, daß das Luft-Kohlenwasserstoff-Öemisch von der Stelle des Vermischens bis zum ersten Kontakt mit der katalytischen Masse mit einer Geschwindigkeit, die wenigstens genügt, um Flammen zu verhindern, geführt und die Geschwindigkeit dann vermindert wird, wenn das Gemisch in Berührung mit der katalytischen Masse strömt..
Der Erfindung liegen weitere Untersuchungen über die notwendigen Bedingungen für erfolgreichen Betrieb bei Zufuhr der Wärme durch Vorerhitzen der Luft zu Grunde»
Gegenstand der Erfindung ist demgemäß die katalytische Teiloxydation von Kohlenwasserstoffen nach einem Verfahren, bei dem man eine leichte Kohlenwasserstoffraktion mit einem sauerstoffhaltigen Gas in Gegenwart eines Reformierkatalysators unter solchen Bedingungen in Bezug auf Temperatur und Kohlenwasserstoff/Sauerstoff-Molverhältnis
509817/0624
zusammenführt, das die wirksamen Bestandteile des Produktgases im wesentlichen aus Wasserstoff und Kohlenoxyd gemäß der nachstehenden Definition bestehen, und wobei man die Wärme den Reaktionsteilnehmern ausschließlich durch Erhitzen der Reaktionsteilnebmer und vorwiegend durch Vorerhitzen des sauerstoffhaLtigen Gases zuführt, und das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Zeit zwischen der Zusammenführung der Reaktionsteilnehmer und ihrem Eintritt in das Katalysatorbett 5 "bis 30 Millisekunden beträgt, und daß die Vermischung der Reaktionsteilnehmer innerhalb dieser Zeit erfolgt, indem ihnen vorzugsweise eine Geschwindigkeitskomponente im rechten Winkel zur Strömungsrichtung durch das Katalysatorbett verliehen ■wird.
Der Ausdruck "leichte Kohlenwasserstofffraktion" bezeichnet eine !Traktion, die CL-Cm-Kohleiawasserstoffe enthält, .wobei die Kohlenwasserstoffe vorzugsweise gesättigte Kohlenwasserstoffe sind.
Je niedriger die Zahl der C-Atome im Kohlenwasserstoff, um so geringer ist die Gefahr einer Zersetzung und Kohlenstoffbildung. Bevorzugt werden Einsatzmaterialien, die einen oder mehrere CL-C.-Kohlenwasserstoffe enthalten« Als Ausgangsmaterialien eignen sieb somit leichte Erdölfraktionen, Erdgas oder andere kohlenwasserstoffhaltige Gase, ZoB. Gase mit hoher Flammengeschwindigkeit wie Koksofengas und in begrenztem Umfange Hochofengas.
Bei den bekannten Verfahren werden gewöhnlich Gase gebildet, die wenigstens 6 Vol.-$ Wasserdampf und Kohlendioxyd enthalten, und der Ausdruck "bestehend im wesentlichen aus Wasserstoff und Kohlenoxyd" bezeichnet ein Gas, das mehr als 94 Volo-$, vorzugsweise wenigstens 97 Vol.-j» dieser Gase enthält. Wenn» wie es bevorzugt wird, kein reiner Sauerstoff, sondern Luft oder HochofenwLnd als sauerstoifhaltiges Gas verwendet wird, enthält
509817/0624.
das Produktgas eine wesentliche Stickstoffmenge. Da Stickstoff im Rahmen der Erfindung ein Inertgas ist, schließt die vorstehende Definition Stickstoff aus, und sie basiert ausschließlich auf den wirksamen Bestandteilen.
Außer der Regulierung der Kontaktzeit ist es ferner wichtig, gute Vermischung der Reaktionsteilnehmer innerhalb der verfügbaren Zeit sicherzustellen. Torzugsweise wird den Reaktionsteilnehmern eine waagerechte Geschwindigkeitskomponente gegeben, indem sie tangential in eine Eintrittskammer eingeblasen werden. Das Einblasen kann durch eine oder mehrere Öffnungen in der Kammer erfolgen, und beide Reaktionsteilnehmer werden vorzugsweise durch die gleiche Öffnung eingeblasen, indem man beispielsweise eine Düse für den Kohlenwasserstoff in das Rohr für die Zufuhr des sauerstoffhaltigen Gases ragen läßt, und zwar vorzugsweise an der Einführungsstelle des Rohres in die Kammer.
Die Eintrittskammer hat vorzugsweise den gleichen Durchmesser wie das Katalysatorbett.·
Ein Teil der Wärme kann durch Vorerhitzen des eingesetzten Kohlenwasserstoffs zugeführt werden, jedoch ist die Menge, die in dieser Weise zugeführt werden kann, durch die Gefahr der Krackung der Kohlenwasserstoffe begrenzt. Vorzugsweise wird das Vorerhitzen der Zohlenwasserstoffe auf Temperaturen von maximal 400 C begrenzt.,
Die Umwandlung des Kohlenwasserstoffs im wesentlichen nur in V/asserstoff und Kohlenoxyd beispielsweise gemäß der Gleichung
2C,Hq + 3 O0 = 6CO + 8HO
ist möglich, vorausgesetzt, daß die Temperatur genügend hoch ist und das Kohlenwasserstoff/Sauerstoff-Verhältnis in der Nähe der angegebenen molaren Verhältnisse gehalten wird ο Der verfügbare Sauerstoffgehalt etwaiger oxydieren-
509817/062A
der Gase, die im Einsatzmaterial· vorhanden sind, würde in den für die Reaktion verfügbaren Sauerstoff einbezofien, ZcB. die Hälfte des Sauerstoffgehalts von Kohlendioxid würde als verfügbar angesehen» Vorzugsweise liegt die Austrittstemperatur im 3ereich von 800 bis 1200 C, insbesondere im Bereich von 900 bis 1100°C. Eine zu niedrige Temperatur pflegt die Bildung von CQ2, H2O und CH^ zu begünstigen, während eine zu hohe Temperatur unwirtschaftlieh ist. Ebenso werden bei einem zu niedrigen Kohlenwasserstoff/Sauerstoff-Verhältnis CO2 und H2O gebildet, während ein zu hohes Verhältnis einen Verlust bedeuten würde« Die Reaktion kann entweder durch einen CO2-, H2O- oder CH,-Analysator im Produktstrom überwacht werden, und die Temperatur und/oder Menge des zugeführten Sauerstoffs kann nach Bedarf korrigiert und verändert werden* Da die den Reaktionsteilnehmern zugeführte Wärme überwiegend durch Vorerhitzen des sauerstoffhaltigen Q-ases zugeführt wird, braucht nur dieser Strom geregelt zu werden, um sicherzustellen, daß im wesentlichen nur Wasserstoff und Kohlenoxyd gebildet werden.
Als sauerstoxfhaltiges Gas wird vorzugsweise Luft oder Hochofenwind verwendet, da dies billiger* ist als Sauerstoff allein. Die Drücke liegen vorzugsweise im Bereich von 1 bis 7 Bar absolut, und die lineare Geschwindigkeit des sauerst.offhaltigen Gases im Eintrittsrohr beträgt vorzugsweise 91,4 bis 244 m/Sekunde»
Beliebige bekannte Reformierkatalysatoren für Kohlenwasserstoffe können verwendet werden, vorausgesetzt, daß sie den angewandten Arbeitsbedingungen zu widerstehen vermögen, Diese Katalysatoren enthalten gewöhnlich ein Eisengruppenmetall·, insbesondere Nickel, auf einem feuerfesten Träger, der außerdem möglicherweise einen oder mehrere bekannte Aktivatoreni z.B. Alkalimetalle, Erdalkalimetalle oder Uran, enthält, deren Hauptaufgabe die Unterdrückung der Kohlenstoffbildung ist. Als Träger eignen sich beispiels-
509817/0624
weise cc-Aluminiumoxyd, Siliciumdioxyd, Aluminosilicate, Magnesiumoxyd und die ζ ο Zt. "beim Wasserdampfreformieren verwendeten firmeneigenen Träger.
Bevorzugt werden Katalysatoren der folgenden Zusammensetzung:
pickel 3 bis 15 Gewo-$
Uran 0 « 10 »
Barium 0 Ir 1,7 Gew.-^
Kalium ' 0 " 0,5 "
Die Schwefelbeständigkeit von Katalysatoren auf Basis von Eisengruppenmetallen nimmt mit der !Temperatur zu und ist größer als "beispielsweise bei den üblichen Temperaturen des Reformierens mit Wasserdampf von 800 C oder weniger» Vorzugsweise werden jedoch Einsatzmaterialien verwendet, die arm an Schwefelverbindungen sind und beispielsweise weniger als 30 ppm Schwefel enthalten.
Die Reaktion ist exotherm« Im Falle von Propan werden gemäß der vorstehenden Gleichung etwa 51 kcal/Hol Propan bei 25°C frei, so daß die Yorerhitzungstemperatur der Reaktionsteilnehmer niedriger ist als die Reaktionsteraperatur. Ohne äußeres Erhitzen kann der Reaktor mit einer feuerfesten Auskleidung versehen sein und adiabatisch arbeiten. Die erforderliche Wärmemenge zum Vorerhitzen läßt sich leicht experimentell bestimmen oder berechnen» Vorzugsweise wird das sauerstoffhaltig Gas auf eine Temperatur im Bereich von 700 bis 11000C, insbesondere im Bereich von 800 bis 10000C vorerhitzt.
Ein bevorzugter Festbettreaktor kann mit abwärts, radial oder aufwärts gerichteter Strömung arbeiten«' Da die vorstehend genannten bevorzugten Katalysatoren regenerierbar sind, kann mit festen Katalysatorbetten in einem wechselweise arbeitenden Reaktorsystem gearbeitet werden, wobei zwei oder mehr Betten parallel geschaltet
509817/0624
sind und ein oder mehrere 3etten regeneriert werden, sobald dies notwendig wird, "während das andere Bett oder die anderen Betten auf Arbeitsstellung geschaltet sind und umgekehrt. Etwaiger gebildeter Kohlenstoff, der sich auf dem Katalysator abgesetzt hat, kann hierbei mit einem aauerstoffhaltigen Gas in Abwesenheit des Ausgangskohlenwasserstoffs abgebrannt werden» Es ist auch möglich, eine Katalysatorwirbelschicht mit oder ohne Kreislaufführung zwischen Reaktor und Regenerator zu verwenden.
Die Größe der Katalysatorteilchen hängt davon ab, ob der Katalysator als Festbett oder Wirbelschicht verwendet·wird. Die Teilchengröße beträgt vorzugsweise 15 bis 30 mm Durchmesser bei Festbetten und 0,2 bis 2,0 mm Durchmesser bei Wirbelschichten. Die Raumströmungsgeschwindigkeiten können im Bereich von 500 bis 15000 Raumteilen Produktgas pro Stunde pro Raumteil Katalysator (gerechnet bei Nornialbedingungen) liegen. Wie bereits erwähnt, werden der Kohlenwasserstoff und das sauerstoffhaltige Gas vorzugsweise in ungefähr stöchiomeirischen Mengen zugeführt, damit nur eine Umwandlung in Wasserstoff und Kohlenoxid stattfindet„ Wie bereits erwähnt, lassen sich somit'die Raumströmungs-, geschv/indigkeiten der Reaktionsteilnehmer für jedes gegebene Ausgangsmaterial und sauerstoffhaltige Gas leicht berechnen.
Das Produktgas kann für beliebige "bekannte Zwecke verwendet werden, jedoch eignet es sich besonders für die Reduktion von Erzen, insbesondere Eisenerz, entweder im oberen Teil eines Hochofens oder in einer speziellen Eisenerzreduktionsanlage, z.B. einer Anlage, die mit einer Wirbelschicht der Eisenerzteilchen arbeitete Diese Reduktionsverfahren erfordern Temperaturen von 55O°C oder darüber, und bei diesen Temperaturen sind Kohlendioxid und Wasserdampf als oxydierende Gase wirksam. Selbst ge- · ringe Mengen dieser Gase heben somit das Reduktionsvermögen des Wasserstoffs und Kohleno'xyds in einem uner-
5 09 817/0624
wünschten Maße auf. Kohlenstoffteilchen im Gas sind ebenfalls unerwünscht, da sie unter den Reduktionsbedinrungen nicht in Oxyde des Kohlenstoffs umgewandelt werden. Mit den vorhandenen Verfahren und Gasqualitäten ist es natürlich möglich, Kohlendioxyd, Wasserdampf und Kohlenstoff durch Kühlen und Waschen zu entfernen, jedoch ist dies natürlich unwirsehaftlich, besonders wenn das Gas bei hoher Temperatur verwendet werden muß.
Die Erfindung umfaßt somit die Reduktion von Erzen, insbesondere Eisenerz, nach einem "Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man eine leichte Kohleηwasserstofffraktion mit einem sauerstoffhaltigen Gas in Gegenwart eines Reformierkatalysators in der oben beschriebenen Weise zusammenführt und anschließend das Gas ohne wesentliche Abkühlung oder Entfernung von Verunreinigungen der Erzreduktionsstufe zuführt«,
Die Erfindung wird in Verbindung mit der Abbildung, die ein Fließschema einer erfindungsgemäß betriebenen katalytischen Teiloxydationsanlage darstellt, weiter erläutert.
Bei der dargestellten Anlage ist 1 ein Vorratstank für den Ausgangskohlenwasserstoff mit Äustrittsleitung 19. In dieser Leitung sind ein Filter 20 und eine Pumpe 2 ange-•ordnet. Mit ihr sind ein Pumpendruckregelsystem 3 und ein Entspannungssystem 4 für den statischen Druck verbunden» Ein Manometer ist bei 5 und ein Regelventil und eine Überwachung für die Durchflußmenge des Kohlenwasserstoffs bei 6 dargestellt. Der Kohlenwasserstoff strömt durch Leitung 19 und Ventil 18a zu einem' mit aufwärts gerichteter Strömung arbeitenden Festbett-Reformer 9 mit einer Eintrittskammer 8«, Der Reformer wird nachstehend ausführlicher beschrieben.
Luft wird durch Leitung 21 und den Kompressor 11 angesaugt Ein Teil dieser Luft kann als Kaltluft durch Leitung 22
509817/0624
und Regelventil 17 zum Reformer 9 strömen» Ein weiterer Teil wird vorerhitzt, indem er durch Ventil 23 in den Erhitzer 12 eingeführt wird. Dieser Erhitzer kann als Wärmestein-Erhitzer (pebble heater) oder Cowper "(Winderhitzer) ausgebildet sein, der beheizt wird, indem Brennstoff durch Leitung 15 und luft durch leitung 14 einem (nicht dargestellten) Brenner zugeführt werden.. Die Abgase werden durch leitung 15 abgeführt. Ein zweiter Erhitzer 12ar der durch die gestrichelten Linien angedeutet ist, wird gewöhnlich parallel· verwendet, um eine ununterbrochene Zufuhr von heißer Luft sicherzustelleno Die Heißluft strömt durch Leitung 16 zur Vermischung mit kalter Luft in deja für die erforderliche {Temperatur notwendigen Mengenverhältnis und gelangt in äen Reformer 9 durch das Ventil 18b, das mit dem Kohlenwasserstoff-Bintrittsventil 18a verbunden ist. Ein drittes verbundenes Ventil 18c dient zur Zuführung von Stickstoff aus Leitung 7 zum Durchblasen äea Brenners.
Wenn das Einlaßventil for das Aasgangsmaterial beabsichtigt oder unbeabsichtigt schließt, .wird durch die Stick— stoifspülung das Ausgangsmaterial hinter dem Ventil des Ausgangsmaterials entfernt, um eine thermische Krackung zu verhindern, die zu Ablagerungen im Brenner führen kann.ο
Die Eintrittskammer 8 ist eine Wirbelkammer mit einem tangentialen Eintritt für die Heißluft und einer in den Eintritt an seiner Einführungsstelle in die Kammer ragenden Einblasedüse für die Kohlenwasserstoffe <, Die Düse hat einen Sprühkegel von 45 ·
Der Reformierkatalysator ruht auf einem (nicht dargestellten) Rost. Das Produktgas wird durch Leitung 10 abgezogen..
Als spezielles Ausführungsbeispiel* sei der folgende Ver-
5098177 0624
such beschrieben, bei dem Propan als Ausgangsmaterial verwendet und unter den folgenden Bedingungen gearbeitet wurde:
Katalysatorbett ί Wirbelkammer:
Eintritt zur Kammer: Katalysator:
Reaktionsteilnehmer:
Produktgas:
30,5 cm Durchmesser, 152 cm Höhe
30,5 cm Durchmesser, 63,5 mm Höhe
38,1 mm Durchmesser
5/£ Nickel und 2<?o Uranoxyd auf
81,65 kg Propan/Stunde, keine Vorerhitzung
3,63 kg Wasserdampf/Stunde bei 9120C
306 ITm5LUft/Stunde bei 9120C
Zeit zwischen erstem Kontakt und Eintritt in das Katalysatorbett 9 Millisekunden 535,2 Em5/Stunde
4700 Kor /m5 Katalysator/Stunäe
0,28 atü Analyse des Produktgases Mol.-Ji
' Wasserstoff "Ϊ
Kohlenoxyd J
54,6
Stickstoff
Methan 44,6
• V/asserdanipf 0,1
Kohlendioxyd 0,6
Mcht-sasförmige Produkte 0,1
Spur
Ausbeute an Produkteas:
89,7 kcal/100 kcal Proze3-einsatz
509817/062

Claims (13)

  1. Patentansprüche
    /T) Verfahren zur katalytischer! Seiloxydation von Kohlenwasserstoffen, wobei man eine leichte Kohlenwasserstofffraktion mit einem sauerstoffhaltigen Gas in Gegenwart eines Reformierkatalysators unter solchen Bedingungen in Bezug auf Temperatur und Kohlenwasserstoff /Sauerstoff-Molverhältnis zusammenführt, daß die wirksamen Bestandteile des Produktgases im wesentlichen aus Viasserstoff und Kohlenoxyd gemäß vorstehender Definition "bestehen, und den Reaktionsteilnehmern die Wärme ausschließlich durch Erhitzen der Reaktionsteilnehmer und überwiegend durch Erhitzen des sauerstoff- ' haltisen Gases zuführt, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeit zwischen dem Kontakt der Reaktionsteilnehmer und ihrem Eintritt in das Katalysatorbett 5 his 3Ö Millisekunden beträgt, und daß die Vermischung der Reaktionsteilnehmer innerhalb dieser Zeit erfolgt, indem ihnen vorzugsweise eine Geschwindigkeitskomponente-, im rechten Winkel zur Strömungsrichtung durch das Katalysatorbett verliehen wird.
  2. 2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,'daß man als leichte Kohlenwasserstofffraktion gesättigte C.^-CL-Kohlenwasserstoffe einsetzt.
  3. 3) Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bedingungen so eingestellt werden, daß das Produktgas wenigstens 97 Vol.-°ß> Wasserstoff und Kohlenoxyd enthält.
  4. 4) Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man die Reaktionsteilnehmer mischt,, indem man sie tangential in eine Eintrittskammer einbläst.
    5098 17/0624
  5. 5) Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man die Reaktionsteilnehmer durch eine öffnung in der Kammer einbläst, v/obei "beide ReaktionsteilnehKer durch die gleiche Öffnung eingeblasen werden.
  6. 6) Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Eintrittskammer verwendet wird, die den gleichen Durchmesser wie das Katalysatorbett hat.
  7. 7) Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die katalytische Teiloxydation bei einer Austrittstemperatur im Bereich von 800 bis 1200 C, vorzugsweise im Bereich von 900 bis 11000C durchgeführt wird.
  8. 8) Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die katalytische Teiloxydation bei einem Druck von 1 bis 7 Bar absolut durchgeführt wird.
  9. 9) Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teiloxydationskataiysator verwendet wird, der aus einem Eisengruppenmetall, insbesondere ITickel, und eines feuerfesten Träger besteht, wobei der Anteil des Eisengruppenmetalls 3 bis 15 Gew.-$ beträgt.
  10. 10) Verfahren nach Anspruch' 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das sauerstoffhaltige Gas auf. eine Temperatur im Bereich von 700 bis 11000C, vorzugsweise 800 bis 1OGO0C, vorerhitzt wird.
  11. 11) Verfahren nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der eingesetzte Kohlenwasserstoff nicht oder auf eine Te;
    hitzt wird.
    auf eine Temperatur von nicht mehr als 4000C vorer-
  12. 12) Verfahren nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß mit einer Raumströmungsgeschwindigkeit des Produkts von 5000 bis 15000 Raurnteilen/Raucteil Katalysator pro Stunde, gerechnet bei Normalbedingungen, gearbeitet wird.
    509817/0624
  13. 13) Verfahren zur -Reduktion von Erzen, insbesondere Eisenerzen, dadurch gekennzeichnet, daß man ein im wesentlichen aus Kohlenoxyd und Wasserstoff bestehendes
    Produktgas nach dem Verfahren gemäß Anspruch 1 Ms 12 Mldet und das G-as ohne wesentliche Kühlung oder Entfernung von Verunreinigungen einem Erzreduktionsprozess zuführt«
    509817/062 4
    JH
    Leerseite
DE19732352438 1972-07-17 1973-10-19 Verfahren zur katalytischen teiloxydation von kohlenwasserstoffen Ceased DE2352438A1 (de)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB3334172A GB1399137A (en) 1972-07-17 1972-07-17 Production of reducing gases
DE19732352438 DE2352438A1 (de) 1972-07-17 1973-10-19 Verfahren zur katalytischen teiloxydation von kohlenwasserstoffen
AU61690/73A AU485072B2 (en) 1972-07-17 1973-10-23 Improvements relating tothe production of reducing gases
FR7338697A FR2249030B1 (de) 1972-07-17 1973-10-30
JP48124906A JPS5075590A (de) 1972-07-17 1973-11-06
LU68795A LU68795A1 (de) 1972-07-17 1973-11-13

Applications Claiming Priority (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB3334172A GB1399137A (en) 1972-07-17 1972-07-17 Production of reducing gases
DE19732352438 DE2352438A1 (de) 1972-07-17 1973-10-19 Verfahren zur katalytischen teiloxydation von kohlenwasserstoffen
AU61690/73A AU485072B2 (en) 1972-07-17 1973-10-23 Improvements relating tothe production of reducing gases
FR7338697A FR2249030B1 (de) 1972-07-17 1973-10-30
JP48124906A JPS5075590A (de) 1972-07-17 1973-11-06
LU68795A LU68795A1 (de) 1972-07-17 1973-11-13

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE2352438A1 true DE2352438A1 (de) 1975-04-24

Family

ID=27542782

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19732352438 Ceased DE2352438A1 (de) 1972-07-17 1973-10-19 Verfahren zur katalytischen teiloxydation von kohlenwasserstoffen

Country Status (6)

Country Link
JP (1) JPS5075590A (de)
AU (1) AU485072B2 (de)
DE (1) DE2352438A1 (de)
FR (1) FR2249030B1 (de)
GB (1) GB1399137A (de)
LU (1) LU68795A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1990006282A1 (en) * 1988-11-30 1990-06-14 Davy Mckee Corporation Production of methanol from hydrocarbonaceous feedstock

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59116102A (ja) * 1982-12-22 1984-07-04 Osaka Gas Co Ltd ルテニウム触媒を用いた還元性ガスの製造方法
GB8408804D0 (en) * 1984-04-05 1984-05-16 British Petroleum Co Plc Conversion process
GB8411210D0 (en) * 1984-05-02 1984-06-06 British Petroleum Co Plc Conversion process
GB2163449B (en) * 1984-07-18 1988-06-02 Shell Int Research Production of gas mixtures containing hydrogen and carbon monoxide
US5149464A (en) * 1989-06-30 1992-09-22 Gas Research Institute Catalytic gas conversion method
US6458334B1 (en) 2000-03-02 2002-10-01 The Boc Group, Inc. Catalytic partial oxidation of hydrocarbons
FR2811975B1 (fr) * 2000-07-19 2003-04-04 Air Liquide Procede et dispositif de production d'un melange gazeux contenant de l'hydrogene et du co
FR2811976A1 (fr) * 2000-07-19 2002-01-25 Air Liquide Procede et dispositif de production d'un melange gazeux contenant de l'hydrogene et du co par oxydation etagee d'un hydrocarbure
US7005455B2 (en) 2002-10-23 2006-02-28 Conocophillips Company Regeneration of partial oxidation catalysts
US7090826B2 (en) 2002-12-23 2006-08-15 The Boc Group, Inc. Monolith based catalytic partial oxidation process for syngas production
US7066984B2 (en) 2003-09-25 2006-06-27 The Boc Group, Inc. High recovery carbon monoxide production process
US7214331B2 (en) 2004-02-26 2007-05-08 The Boc Group, Inc. Catalyst configuration and methods for syngas production
US7351275B2 (en) 2004-12-21 2008-04-01 The Boc Group, Inc. Carbon monoxide production process
WO2010107332A1 (ru) * 2009-03-20 2010-09-23 Институт Катализа Имени Г.К.Борескова Сибирского Отделения Российской Академии Наук Катализатор, способ его приготовления и способ получения синтез-газа из метана

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2141875A1 (de) * 1971-08-20 1973-03-01 Metallgesellschaft Ag Verfahren zur herstellung eines reduktionsgases
JPS4853986A (de) * 1971-11-04 1973-07-28
JPS5227629B2 (de) * 1972-01-10 1977-07-21

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1990006282A1 (en) * 1988-11-30 1990-06-14 Davy Mckee Corporation Production of methanol from hydrocarbonaceous feedstock

Also Published As

Publication number Publication date
LU68795A1 (de) 1975-08-20
GB1399137A (en) 1975-06-25
FR2249030A1 (de) 1975-05-23
AU485072B2 (en) 1975-04-24
FR2249030B1 (de) 1978-03-17
JPS5075590A (de) 1975-06-20
AU6169073A (en) 1975-04-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2352438A1 (de) Verfahren zur katalytischen teiloxydation von kohlenwasserstoffen
EP2729404B1 (de) Verfahren zur parallelen herstellung von wasserstoff und kohlenstoffhaltigen produkten
DE1417796C3 (de) Verfahren zur Herstellung eines wasserstoffreichen Gases
EP2242861B1 (de) Verfahren zum erschmelzen von roheisen unter rückführung von gichtgas unter zusatz von kohlenwasserstoffen
US3475160A (en) Method of producing reducing gases for the fluidized bed reduction of ores
DE3503455C2 (de) Herstellungsverfahren für ein Reduktionsgas
DE1201377B (de) Verfahren und Anlage zur Herstellung von Eisen-schwamm aus Eisenerz in einem Reduktions-schacht mittels Reduktionsgas
DE2263343C2 (de) Verfahren zur Erzeugung eines Reduktionsgases
DE2141875A1 (de) Verfahren zur herstellung eines reduktionsgases
DE1255642B (de) Verfahren zur Erzeugung von an Kohlenmonoxyd und Wasserstoff reichem Reduktionsgas
DE1131194B (de) Verfahren zur Herstellung von Aluminiumnitrid
DE2164008C3 (de) Verfahren zur Herstellung von reduzierendem Gas
DE1567608C3 (de) Verfahren zur Herstellung eines wasserstoffhaltigen Gases von erhöhtem Druck, insbesondere für die Ammoniaksynthese
DE1667468A1 (de) Verfahren zum Erhitzen kohlenmonoxydhaltiger Gase
DE3800862A1 (de) Verfahren zum erzeugen eines kohlenmonoxidreichen gases durch spalten von kohlenwasserstoffen
DE872952C (de) Verfahren zur Herstellung von Eisenschwamm
DE974909C (de) Verfahren zur flammenlosen Umsetzung von gasfoermigen Kohlenwasserstoffen
DE953108C (de) Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung von brennbaren Gasen aus gasfoermigen oder fluessigen Kohlenwasserstoffen
DE840918C (de) Verfahren zur Gewinnung kohlenoxydhaltiger Gase bei der Reduktion von Erzen
CH274479A (de) Verfahren zur Erzeugung von methanhaltigen brennbaren Gasen aus fein verteilten festen Brennstoffen.
DE1018403B (de) Verfahren zur Herstellung von Bariumoxyd
DE3542829C2 (de)
DE1231219B (de) Kontinuierliches Kreislaufverfahren zur Herstellung von Wasserstoff
AT214053B (de) Verfahren zur thermisch/katalytischen Umwandlung von gasförmigen oder flüssigen Kohlenwasserstoffen
CH379542A (de) Verfahren zur Herstellung von Eisen aus Eisenoxyd enthaltenden Materialien

Legal Events

Date Code Title Description
8131 Rejection