DE2352438A1 - Verfahren zur katalytischen teiloxydation von kohlenwasserstoffen - Google Patents
Verfahren zur katalytischen teiloxydation von kohlenwasserstoffenInfo
- 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
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
- C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
- C01B3/32—Production 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
- C01B3/34—Production 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
- C01B3/38—Production 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
- C01B3/386—Catalytic partial combustion
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/02—Processes for making hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/025—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a partial oxidation step
- C01B2203/0261—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a partial oxidation step containing a catalytic partial oxidation step [CPO]
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/08—Methods of heating or cooling
- C01B2203/0805—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/0811—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas by combustion of fuel
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/10—Catalysts for performing the hydrogen forming reactions
- C01B2203/1041—Composition of the catalyst
- C01B2203/1047—Group VIII metal catalysts
- C01B2203/1052—Nickel or cobalt catalysts
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/10—Catalysts for performing the hydrogen forming reactions
- C01B2203/1041—Composition of the catalyst
- C01B2203/1082—Composition of support materials
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/10—Catalysts for performing the hydrogen forming reactions
- C01B2203/1041—Composition of the catalyst
- C01B2203/1094—Promotors or activators
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/12—Feeding the process for making hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/1205—Composition of the feed
- C01B2203/1211—Organic compounds or organic mixtures used in the process for making hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/1235—Hydrocarbons
- C01B2203/1241—Natural gas or methane
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/12—Feeding the process for making hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/1276—Mixing of different feed components
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/16—Controlling the process
- C01B2203/1628—Controlling the pressure
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/16—Controlling the process
- C01B2203/169—Controlling the feed
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/10—Process efficiency
- Y02P20/129—Energy recovery, e.g. by cogeneration, H2recovery or pressure recovery turbines
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
- Y02P20/52—Improvements 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
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)
- 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) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,'daß man als leichte Kohlenwasserstofffraktion gesättigte C.^-CL-Kohlenwasserstoffe einsetzt.
- 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) 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) 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) Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Eintrittskammer verwendet wird, die den gleichen Durchmesser wie das Katalysatorbett hat.
- 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) Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die katalytische Teiloxydation bei einem Druck von 1 bis 7 Bar absolut durchgeführt wird.
- 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) 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) 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) 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) 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 4JHLeerseite
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)
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)
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)
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 |
-
1972
- 1972-07-17 GB GB3334172A patent/GB1399137A/en not_active Expired
-
1973
- 1973-10-19 DE DE19732352438 patent/DE2352438A1/de not_active Ceased
- 1973-10-23 AU AU61690/73A patent/AU485072B2/en not_active Expired
- 1973-10-30 FR FR7338697A patent/FR2249030B1/fr not_active Expired
- 1973-11-06 JP JP48124906A patent/JPS5075590A/ja active Pending
- 1973-11-13 LU LU68795A patent/LU68795A1/xx unknown
Cited By (1)
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 |