DE2453089A1 - REACTION BED FOR A CATALYTIC CRACKING SYSTEM - Google Patents
REACTION BED FOR A CATALYTIC CRACKING SYSTEMInfo
- Publication number
- DE2453089A1 DE2453089A1 DE19742453089 DE2453089A DE2453089A1 DE 2453089 A1 DE2453089 A1 DE 2453089A1 DE 19742453089 DE19742453089 DE 19742453089 DE 2453089 A DE2453089 A DE 2453089A DE 2453089 A1 DE2453089 A1 DE 2453089A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- catalyst
- reaction bed
- pellets
- nickel
- cracking
- 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.)
- Pending
Links
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 title claims description 25
- 238000004523 catalytic cracking Methods 0.000 title description 6
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims description 63
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 38
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 claims description 27
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 claims description 27
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 claims description 25
- 238000005336 cracking Methods 0.000 claims description 24
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 22
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 22
- 239000008188 pellet Substances 0.000 claims description 22
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 20
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 17
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 9
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 claims description 9
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 claims description 9
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 5
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 3
- 239000002737 fuel gas Substances 0.000 claims 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 43
- 238000000034 method Methods 0.000 description 19
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 230000008569 process Effects 0.000 description 14
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 8
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 7
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 7
- 229910002090 carbon oxide Inorganic materials 0.000 description 6
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 6
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 6
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 5
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 5
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 5
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 4
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 4
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 4
- 239000000047 product Substances 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 150000002739 metals Chemical group 0.000 description 3
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 3
- 229910000480 nickel oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N oxonickel Chemical compound [Ni]=O GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- MGWGWNFMUOTEHG-UHFFFAOYSA-N 4-(3,5-dimethylphenyl)-1,3-thiazol-2-amine Chemical compound CC1=CC(C)=CC(C=2N=C(N)SC=2)=C1 MGWGWNFMUOTEHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N Propane Chemical compound CCC ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 238000010285 flame spraying Methods 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- JCXJVPUVTGWSNB-UHFFFAOYSA-N nitrogen dioxide Inorganic materials O=[N]=O JCXJVPUVTGWSNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 2
- 241000219198 Brassica Species 0.000 description 1
- 235000003351 Brassica cretica Nutrition 0.000 description 1
- 235000003343 Brassica rupestris Nutrition 0.000 description 1
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 1
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 1
- QKSKPIVNLNLAAV-UHFFFAOYSA-N bis(2-chloroethyl) sulfide Chemical compound ClCCSCCCl QKSKPIVNLNLAAV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 1
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- VUZPPFZMUPKLLV-UHFFFAOYSA-N methane;hydrate Chemical compound C.O VUZPPFZMUPKLLV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000010460 mustard Nutrition 0.000 description 1
- KBJMLQFLOWQJNF-UHFFFAOYSA-N nickel(ii) nitrate Chemical compound [Ni+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O KBJMLQFLOWQJNF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 239000001294 propane Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000011946 reduction process Methods 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000007086 side reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 238000000629 steam reforming Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
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
- C01B3/22—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by decomposition of gaseous or liquid organic compounds
- C01B3/24—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by decomposition of gaseous or liquid organic compounds of hydrocarbons
- C01B3/26—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by decomposition of gaseous or liquid organic compounds of hydrocarbons using catalysts
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
- B01J23/74—Iron group metals
- B01J23/755—Nickel
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/50—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their shape or configuration
- B01J35/56—Foraminous structures having flow-through passages or channels, e.g. grids or three-dimensional monoliths
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
- B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
- B01J8/04—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds
- B01J8/0446—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds the flow within the beds being predominantly vertical
- B01J8/0461—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds the flow within the beds being predominantly vertical in two or more cylindrical annular shaped beds
- B01J8/0465—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds the flow within the beds being predominantly vertical in two or more cylindrical annular shaped beds the beds being concentric
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
- B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
- B01J8/04—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds
- B01J8/0446—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds the flow within the beds being predominantly vertical
- B01J8/0476—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds the flow within the beds being predominantly vertical in two or more otherwise shaped beds
- B01J8/0484—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds the flow within the beds being predominantly vertical in two or more otherwise shaped beds the beds being placed next to each other
-
- 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
- C01B3/22—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by decomposition of gaseous or liquid organic compounds
- C01B3/24—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by decomposition of gaseous or liquid organic compounds of hydrocarbons
- C01B3/28—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by decomposition of gaseous or liquid organic compounds of hydrocarbons using moving solid particles
-
- 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
- C01B3/40—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 characterised by the catalyst
-
- 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
- C01B3/46—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 discontinuously preheated non-moving solid materials, e.g. blast and run
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
- H01M8/0606—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
- H01M8/0612—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants from carbon-containing material
- H01M8/0625—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants from carbon-containing material in a modular combined reactor/fuel cell structure
- H01M8/0631—Reactor construction specially adapted for combination reactor/fuel cell
-
- 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
- C01B2203/0266—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a decomposition step
- C01B2203/0277—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a decomposition step containing a catalytic decomposition step
-
- 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
- C01B2203/1058—Nickel catalysts
-
- 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
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
-
- 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
-
- 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
- Y02P20/584—Recycling of catalysts
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
- Catalysts (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
- Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
Description
United Aircraft Corporation, East Hartford, Conn.O6lO8, V. St. A.United Aircraft Corporation, East Hartford, Conn. O6108, V. St. A.
Reaktionsbett für eine katalytische KrackanlageReaction bed for a catalytic cracking plant
Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellungsweise von Wasserstoff
aus Kohlenwasserstoffbrennstoffen, die in Verbindung mit
Brennstoffzellen nutzbar ist, und insbesondere auf das katatytis
ehe Kracken von gasförmigen Kohlenwasser stoff brennstof fen
und Kohlenwasserstoffbrennstoffdestillaten.The invention relates to the production of hydrogen from hydrocarbon fuels used in conjunction with
Fuel cells can be used, and in particular on the katatytis before cracking of gaseous hydrocarbons fuel fuel fen
and hydrocarbon fuel distillates.
Die Herstellung von Wasserstoff aus Kohlenwasserstoff brennstoffen schließt meistens die Verwendung von .Dampf in der bekannten Dampf-Reformierungsreakt.ion ein. Bei der Verwendung von Kon-The production of hydrogen from hydrocarbon fuels mostly excludes the use of .dampf in the known Steam reforming reaction. When using con-
509326/0668509326/0668
lenwasserstoffbrennstoffen zum Versorgen einer Brennstoffzelle mit Wasserstoff kann das Vorhandensein jedweden Wassers in der Brennstoffzellenspeisung unzulässig sein, und zwar aufgrund der Umgebung (Gefriertemperaturen) oder aufgrund einer nicht vorhandenen Speisewasserversorgung. Deshalb ist nach anderen Verfahren zum Erzeugen von Wasserstoff gesucht worden. Bei den meisten dieser Verfahren werden wasserstoffhaltige Gase, bei welchen es sich nicht um Kohlenwasserstoffe handelt, verwendet und diese Verfahren sind deshalb auf Anwendungen beschränkt, bei welchen die Quelle eines solchen Gases ohne weiteres zur Verfugung steht. Das verhindert selbstverständlich die breite Anwendung der Brennstoffzelle immer dann, wenn die Brennstoffzelle nicht mit üblicher Weise verfügbaren Brennstoffen, wie etwa Motorenkraftstoffen, Erdgas und dgl. , betrieben' werden kann.Hydrogen fuels to power a fuel cell with hydrogen, the presence of any water in the fuel cell feed may be inadmissible due to the environment (freezing temperatures) or due to a non-existent feed water supply. That's why it's after others Methods for generating hydrogen have been sought. Most of these processes use hydrogen-containing gases, which are not hydrocarbons are used and these methods are therefore limited to applications in which the source of such a gas is readily available. That of course prevents the widespread use of fuel cells whenever the Fuel cells not using conventionally available fuels, such as motor fuels, natural gas and the like. Can be 'operated'.
In der Vergangenheit ist bereits versucht worden, Metalle der Gruppe VIII, insbesondere Nickel, zum Kracken von Kohlenwasserstoff brennstoff en zu verwenden. Es. wird jedoch angenommen, daß derartige Verfahren auf das Kracken von gasförmigen Kohlenwasser· Stoffbrennstoffen, wie etwa Erdgas, Propan und dgl. , beschränkt worden sind. Außerdem hat es sich gezeigt, daß sich bei solchen Verfahren ein unzulässig langer Reinigungszyklus im Anschluß an den Abbrennzyklus ergibt, und zwar wegen der übermäßigen Oxydation der Katalysatoren während des Abbrennzyklus (der zwischen abwechselnde KrackzykLen eingefügt ist), insbesondere wenn ein Katalysator mit hohem Nickelgehalt verwendet wird. Andererseits hat die Verwendung von Katalysatoren mit niedrigerem Nikkelgehalt zu unwirksameren Prozessen mit einer geringeren Ausbeute an Wasserstoff geführt. Attempts have already been made in the past to use the metals Group VIII, especially nickel, for hydrocarbon cracking fuels to be used. It. however, it is believed that such processes are limited to the cracking of gaseous hydrocarbon fuels such as natural gas, propane and the like have been. In addition, it has been shown that with such Method results in an unacceptably long cleaning cycle following the burn-off cycle, because of the excessive Oxidation of the catalysts during the burn-off cycle (which is inserted between alternate cracking cycles), especially when a high nickel catalyst is used. On the other hand, the use of catalysts with a lower nickel content has led to ineffective processes with a lower yield of hydrogen.
5098267066850982670668
Zur Überwindung dieser Probleme ist der Versuch unternommen worden, an dem Einlaß des Reaktorbettes einen Katalysator mit niedrigem Nickelgehalt und an dem Auslaß des Reaktorbettes einen Katalysator mit hohem Nickelgehalt zu verwenden. Derartige Reaktoren haben sich jedoch als unpraktisch erwiesen, und zwar wegen des Zerbröckeins der Pellets, unreduzierter Oxydation des Katalysators und anderer Probleme.To overcome these problems, an attempt has been made to use a catalyst at the inlet of the reactor bed low nickel content and to use a high nickel content catalyst at the outlet of the reactor bed. Such Reactors, however, have proven impractical because of the crumbling of the pellets, unreduced oxidation the catalytic converter and other problems.
Durch die Erfindung soll eine verbesserte Anlage zum katalytischen Kracken von Kohlenwasserstoffbrennstoffen für die Bildung von Wasserstoff geschaffen werden.The invention aims to provide an improved system for catalytic Cracking hydrocarbon fuels for the formation of hydrogen can be created.
Gemäß der Erfindung wird bei einem katalytischen Krackbett ein Katalysator verwendet, welcher auf porösen Keramiksubstratpellets abgestütztes Nickel umfaßt. In Weiterbildung der Erfindung umfaßt der Katalysator einen Ringkatalysator, bei welchem ein poröses Keramikträger subs tr at bis in eine Tiefe in der Größenordnung von 25,5 .um - 2550 um mit katalytischem Material getränkt ist. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung werden bei einemAccording to the invention, a catalytic cracking bed is a Catalyst is used which comprises nickel supported on porous ceramic substrate pellets. In a further development of the invention the catalyst comprises a ring catalyst in which a porous ceramic support subs tr at to a depth in the order of magnitude from 25.5 µm - 2550 µm is impregnated with catalytic material. In a further embodiment of the invention are in a
poröseporous
Krackbett durch/Keramik abgestützte Katalysatoren mit abgestuftem Nicke Lgehalt verwendet.Cracking bed through / ceramic backed catalysts with graded Nicke oil content used.
Die Erfindung ermöglicht die Verwendung von katalytischen Betten, welche von einem niedrigen Katalysatorgehalt an dem Einlaß bis zu einem höheren Katalysatorgehalt an dem Auslaß einen großen Abstufungsbereich haben. Die Erfindung vermeidet außerdem den Aufbau von unoxydiertem Kohlenstoff nach aufeinanderfolgenden Abbrenn- und KrackzykLen ("blow-and-run"-Zyklen),das Zerbröckeln und die unreduzierte Oxydation des Katalysators. Die Erfindung sorgt dafür, daß nicht nur gasförmige Kohlenwasserstoff brennstoffe sondern auch Kohlenwasserstoff brennstoff destillate zuver-The invention enables the use of catalytic beds, which range from a low catalyst level at the inlet to a higher catalyst level at the outlet Have gradation range. The invention also avoids that Build-up of unoxidized carbon after successive burn-off and cracking cycles ("blow-and-run" cycles), the crumbling and the unreduced oxidation of the catalyst. The invention ensures that not only gaseous hydrocarbon fuels but also hydrocarbon fuel distillates.
509826/0668509826/0668
lässig und kontinuierlich zu Wasserstoff gekrackt werden, und zwar in einem Verfahren, welches sich für die Verwendung in einer Vielzahl von allgemeinen und speziellen Anwendungsfällen eignet, insbesondere in bezug auf Brennstoffzellen. Die Erfindung schafft eine zuverlässige WasserstoffquelLe aus Kohlenwasserstoffbrennstoffen, ohne daß eine Wasserquelle erforderlich ist.can be cracked casually and continuously to hydrogen, and while in a process which is suitable for use in a variety of general and special applications particularly suitable for fuel cells. The invention provides a reliable source of hydrogen from hydrocarbon fuels, without the need for a water source.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung. Further features and advantages of the invention emerge from the following description of preferred exemplary embodiments of the invention with reference to the accompanying drawing.
Die einzige Figur der Zeichnung enthält ein schematisiertes Diagramm einer erfindungsgemäßen Zweikammeranlage zum katalytischen Kracken von Kohlenwas ser stoff brennstoff, die mit zyklischen Abbrenn- und Krackvorgängen arbeitet.The only figure in the drawing contains a schematic diagram a two-chamber system according to the invention for the catalytic cracking of Kohlenwas water fuel with cyclical burning and cracking processes works.
Gemäß der Darstellung in der Figur sind zwei gleiche Reaktionsgefäße 3, 4 so miteinander verbunden, daß sie im Gegentakt betrieben werden können, wobei ein Gefäß einen Krackzyklus ausführt, während das andere Gefäß einen Abbrenn- oder Regenerationszyklus ausführt, woran anschließend die Rollen vertauscht werden. Das Gefäß 3 enthält eine Außenwand 6, eine erste innere Ablenkplatte 7 und eine zweite innere Ablenkplatte 8 derart, daß eine Reaktionskammer 1O, eine Verdampferkammer 12 und eine Oxydationsmitte leinlaßkammer 14 gebildet sind. Innerhalb der Verdampferkammer 16 ist ein Bett von unkatalysierten Pellets angeordnet, bei welchen es sich vorzugsweise um unporöse Keramikteilchen oder dgl. handeln kann, die auf einem Gitter oder Sieb gehalten werden. Dieses Bett hat den einfachen Zweck, in einer im folgenden näher beschriebenen Weise Wärme zu absorbieren,As shown in the figure, two identical reaction vessels 3, 4 are connected to one another in such a way that they are operated in push-pull with one vessel performing a cracking cycle while the other vessel is performing a burn or regeneration cycle, after which roles are reversed. The vessel 3 includes an outer wall 6, a first inner baffle 7 and a second inner baffle 8 such that a reaction chamber 1O, an evaporator chamber 12 and an oxidation center inlet chamber 14 are formed. A bed of uncatalyzed pellets is arranged within the evaporation chamber 16, which are preferably non-porous ceramic particles or the like. Which on a grid or sieve being held. This bed has the simple purpose of absorbing heat in a manner described in more detail below,
509826/0668509826/0668
so daß flüssiger Kohlenwasserstoffbrennstoff, der dem Bett aus einem Brennstoffeinlaßrohr 18 zugeführt wird, bei Berührung mit den heißen Pellets verdampft wird, wobei eine geringe Menge des Dampfes in die Oxydationsmitteleinlaßkammer 14, aber im wesentlichen sämtlicher Dampf durch einen unterhalb eines Gitters oder Siebes 22 gebildeten Raumes 2O aufwärts durch die Reaktionskammer IO und durch einen Raum 28 hindurch zu einem Auslaßrohr 3O strömt. Das genannte Gitter oder Sieb 22 wird zum Einschließen der Katalysatorpellets 24, 26 innerhalb der Reaktionskammer lO verwendet.so that liquid hydrocarbon fuel added to the bed is supplied from a fuel inlet pipe 18, is vaporized on contact with the hot pellets, with a slight Amount of steam in the oxidant inlet chamber 14, but essentially all of the steam through a space formed below a grille or screen 22 upwards flows through the reaction chamber IO and through a space 28 to an outlet pipe 3O. The said grid or Sieve 22 is used to trap the catalyst pellets 24, 26 within the reaction chamber lO used.
Der Brennstoff wird dem Einlaßrohr 18 durch ein Absperrorgan 32 zugeführt, welches in der geöffneten StelLung dargestellt und seinerseits mit einem Brennstoffrohr 34 verbunden ist, daß an eine Kohlenwasserstoff brennstoffquelle 36 angeschlossen ist. Der Kohlenwasserstoffbrennstoff kann jedweden gewünschten Brennstoff umfassen, wie etwa Heizöle, Düsentreibstoff, Motorenbenzin, Erdgas, oder dgl. Die Kohlenwasserstoffbrennstoffquelle gibt, wie im folgenden beschrieben, im wesentlichen kontinuierlich Brennstoff an das eine oder das andere Gefäß ab und kann deshaLb in Form einer kontinuierlich arbeitenden Beipaßpumpe ausgeführt sein, bei welcher der Beipaß dazu dient, Unterbrechungen in dem Strom zu absorbieren, wenn die Absperrorgane betätigt werden.The fuel is fed to the inlet pipe 18 through a shut-off device 32, which is shown and in the open position is in turn connected to a fuel pipe 34 that is connected to a hydrocarbon fuel source 36. The hydrocarbon fuel can include any desired fuel such as heating oils, jet fuel, motor gasoline, Natural gas, or the like. The hydrocarbon fuel source emits substantially continuously as described below Fuel to one or the other vessel and can therefore in the form of a continuously operating bypass pump be designed in which the bypass serves to absorb interruptions in the flow when the shut-off devices be operated.
Während der Brennstoff aus der Quelle durch die Reaktionskammer IO hindurchstrÖmt, hat ein Absperrorgan 39 die in der Figur gezeigte Stellung und bewirkt, daß das Reaktionsprodukt, welches überwiegend Wasserstoff ist, in ein Wasserstoffauslaßrohr 4O strömt. '·■ While the fuel flows through the reaction chamber IO from the source, a shut-off element 39 is in the position shown in the figure and causes the reaction product, which is predominantly hydrogen, to flow into a hydrogen outlet pipe 40. '· ■
5 0 9 8 2 6/0 86 85 0 9 8 2 6/0 86 8
Wenn der Kohlenwasserstoffbrennstoff bei einer geeigneten Temperatur über die Katalysatorpellets 24, 26 strömt, wird der Kohlenwasser stoff brennstoff plus Wärme in ein gasförmiges Produkt umgewandelt, welches hauptsächlich Wasserstoff zusammen mit geringen Mengen von Kohlenmonoxid und Wasser enthält (sowie Spuren von anderen Nebenprodukten, in Abhängigkeit von dem verwendeten besonderen Kohlenwasserstoffbrennstoff). Bei dieser Reaktion wird Kohlenstoff an Ort und Stelle auf den Katalysatorpellets abgelagert.When the hydrocarbon fuel is at a suitable temperature Flows over the catalyst pellets 24, 26, the hydrocarbon is fuel plus heat in a gaseous product converted, which mainly contains hydrogen along with small amounts of carbon monoxide and water (as well as Traces of other by-products, depending on the particular hydrocarbon fuel used). At this In the reaction, carbon is deposited in place on the catalyst pellets.
Es ist bekannt, daß es zum richtigen Arbeiten eines Krackzyklus erforderlich ist, ein Nickelkatalysatorbett auf einer Temperatur innerhalb des Bereiches von 815 C bis 1O95 C zu halten. Das wird beim Anfahren durch einen Zünder 38 erreicht, der den Kohlenwasserstoff brennstoff für eine kurze Zeitspanne zündet, bis die Betriebstemperatur erreicht ist. Danach wird im Anschluß an jeden (gerade beschriebenen) Krackzyklus das Absperrorgan 32 geschlossen und ein Absperrorgan 41 (in der geschlossenen Stellung dargestellt) geöffnet, so daß ein Oxydationsmittel, wie beispielsweise Luft, aus einer Quelle 42 durch ein Rohr 44 und ein Oxydationsmitte Leinlaßrohr 46 in die Oxydationsmitteleinlaßkammer 14 strömt. Der größte Teil des Oxydationsmittels strömt zwischen den Ablenkplatten 7, 8, durch den Raem 2O, aufwärts durch die Reaktionskammer IO und in das Auslaßrohr 3O. In diesem Zeitpunkt wird das Auslaßabsperrorgan 39 um 9O aus der in der Figur gezeigten Stellung im Uhrzeigersinn gedreht, so daß es. anschließend den Strom zu einem Auslaßrohr 46 umlenkt. Die Verstellung der Absperrorgane erfoLgt in irgendeiner an sich bekannten Weise, vorzugsweise unter Verwendung von Elektromagnetabsperrorganen, die auf bekannte Taktsteuereinrichtungen 48 ansprechen.It is known that in order for a cracking cycle to work properly it is necessary to have a nickel catalyst bed at one temperature within the range of 815 C to 1095 C. This is achieved during start-up by an igniter 38, the hydrocarbon fuel ignites for a short period of time until it reaches operating temperature. After that, following each Cracking cycle (just described) the valve 32 closed and a valve 41 (shown in the closed position) opened so that an oxidizing agent such as Air, from a source 42 through a tube 44 and an oxidizer Inlet inlet tube 46 flows into oxidant inlet chamber 14. Most of the oxidant flows between the baffles 7, 8, through the Raem 2O, up through the reaction chamber IO and into the outlet pipe 3O. At this point will the outlet valve 39 rotated by 90 clockwise from the position shown in the figure, so that it. afterward diverts the flow to an outlet pipe 46. The adjustment of the shut-off devices takes place in any known manner, preferably using solenoid shut-off devices which respond to known clock control devices 48.
509826/0668509826/0668
Wenn das Oxydationsmittel über die Pellets. 24 und 26 strömt, die noch auf einer verhältnismäßig hohen Temperatur (in der Größenordnung von 815 C) sind, verbrennt (oxydiert) der Kohlenstoff und bildet gasförmiges CO , welches durch das Auslaßrohr 3O strömt, und es wird eine große Wärmemenge erzeugt, so daß das Bett wieder auf eine Temperatur in der GrößenordnungWhen the oxidant over the pellets. 24 and 26 flows, which are still at a relatively high temperature (of the order of 815 C), the carbon burns (oxidizes) and forms gaseous CO which flows through the exhaust pipe 3O, and a large amount of heat is generated, so that the bed is back to a temperature of the order of magnitude
ο -ο -
von 1O95 C angehoben wird. Somit entfernt der Abbrennzyklus die Kohlenstoffablagerungen von dem Katalysator' und heizt den Katalysator wieder auf eine Temperatur auf, die größer als die für den Betrieb erforderliche Temperatur ist. Andererseits verbraucht der Krackzyklus Wärme aus dem Katalysator und erzeugt Wasserstoff, verunreinigt aber gleichzeitig den Katalysator mit Kohlenstoff ablagerungen. Folglich müssen die verschachtelten Krack- und Regenerationszyklen in Zeitintervallen wiederholt werden, die in Beziehung zu der Verunreinigung des Katalysators und dem Verbrauch der Wärme in dem Katalysator stehen.of 1095 C. Thus removes the burn cycle the carbon deposits from the catalyst 'and reheat the catalyst to a temperature greater than that temperature required for operation. On the other hand, consumed the cracking cycle heats up the catalyst and produces hydrogen, but at the same time also contaminates the catalyst Carbon deposits. Consequently, the nested cracking and regeneration cycles must be repeated at time intervals, which are related to the contamination of the catalyst and the consumption of heat in the catalyst.
Es ist zwar nicht beschrieben worden, es ist. jedoch klar, daß das Reaktionsgefäß 4 mit den gleichen EinLässenund Auslassen versehen ist, die durch gleichartige Absperrorgane mit der BrennstoffqueLle 36, der Oxydationsmittelquelle 42 und den Wasserstoff - und Auslaßrohren 4O, 46 verbunden sind. Immer wenn das Gefäß 3 einen Krackzyklus ausführt, führt das Gefäß 4 einen Regenerationszyklus aus, und umgekehrt, so daß der Wasserstoffstrom im wesentlichen kontinuierlich ist.While it hasn't been described, it is. however, it is clear that the reaction vessel 4 is provided with the same inlets and outlets is connected to the fuel source by similar shut-off devices 36, the oxidant source 42 and the hydrogen - And outlet pipes 4O, 46 are connected. Whenever the vessel 3 performs a cracking cycle, vessel 4 performs a regeneration cycle, and vice versa, so that the hydrogen flow is essentially continuous.
In einem gesamten Prozeßzyklus, d. h. von dem Beginn eines Krackzyklus in dem Gefäß 3 bis zu dem Beginn eines anschließenden Krackzyklus in dem Gefäß 3 kann die Zeit in der Größenordnung von 4 Minuten bis IO Minuten variieren. Diese Zeit verteiltIn an entire process cycle, i. H. from the beginning of a Cracking cycle in the vessel 3 to the beginning of a subsequent cracking cycle in the vessel 3, the time can be of the order of magnitude vary from 4 minutes to 10 minutes. Distributed this time
50 9 826/066850 9 826/0668
sich im wesentlichen gleichmäßig auf die Krack- und Regenerationsteilzyklen. Wegen der Oxydation von Nickelkatalysatoren nahe dem Ende des Regenerationszyklus, die zur Bildung von Wasser und Kohlenoxiden am Beginn des Krackzyklas führt, ent- ' hält der Regenerationsteilzyklus einen Reinigungsteil, in welchem Kohlenwasser stoff brennstoff zugeführt wird, das Auslaßabsperrorgan 39 aber noch so gedreht ist, daß das Auslaßrohr 3O mit dem Auslaßrohr 46 verbunden ist. Dadurch soll verhindert werden, daß derartige Nebenprodukte dem Wasserstoffstrom zugeführt werden.essentially evenly affects the cracking and regeneration sub-cycles. Because of the oxidation of nickel catalysts near the end of the regeneration cycle, which leads to the formation of water and carbon oxides at the beginning of the cracking cycle, the regeneration sub-cycle holds a cleaning part in which hydrocarbon fuel is supplied, the outlet valve 39, however, is still rotated in such a way that the outlet pipe 30 is connected to the outlet pipe 46. This is supposed to prevent be that such by-products are fed to the hydrogen stream.
Mit Ausnahme der Tatsache, daß zwei verschiedene Anordnungen von Pellets 24, 26 oben genannt worden sind, ist alles in bezug auf die Zeichnung beschriebene bis zu dieser Stelle bekannt. Es ist weiter bereits bekannt, Katalysator pellets 24 mit einem niedrigen Katalysatorgehalt (in der Größenordnung von 5 Gewichtsprozent oder weniger) an dem Einlaßende der Reaktorkammer (unterhalb der strichpunktierten Linie 5O) und einen hohen Katalysatorgehalt (über 5 Gewichtsprozent" Katalysatoren dem Auslaßende der Reaktionskammer IO (oberhalb der strichpunktierten Linie 5O) zu verwenden. Wie oben bereits erläutert, sind derartige Versuche vor dem Prioritätstag der vorliegenden Erfindung nicht erfolgreich verlaufen.With the exception of the fact that two different arrangements of pellets 24, 26 are mentioned above, all are related on the drawing described up to this point known. It is further already known, catalyst pellets 24 with a low Catalyst content (on the order of 5 weight percent or less) at the inlet end of the reactor chamber (below the dash-dotted line 50) and a high catalyst content (over 5 percent by weight "catalysts at the outlet end the reaction chamber IO (above the dash-dotted line 50) to use. As already explained above, such Attempts before the priority date of the present invention are unsuccessful.
Gemäß der Erfindung hat es sich gezeigt, daß reine metallische Substrate (wie etwa Incolo.y) wahrscheinlich schmelzen und ansonsten die Temperaturänderungen und die aufeinanderfolgenden Oxydationen und Reduktionen nicht aushalten, die bei Abbrenn - und Krackzyklen erforderlich sind.In accordance with the invention, it has been found that pure metallic substrates (such as Incolo.y) are likely to melt and otherwise cannot withstand the changes in temperature and the successive oxidations and reductions that occur with burning - and cracking cycles are required.
Der Katalysator wird bekanntlich während des Regenerations-The catalyst is known to be used during the regeneration
509826/0668509826/0668
Zyklus oxydiert. Das Metalloxid zerfällt zur Pulver'imd wird · " '" von dem Substrat-Pellet abgesondert, Bas Metalt bleibt,, wenn es in dem anschließenden Krackzyklus reduziert wird» in Palverform« Das ist aber erforderlich, um düe Oberfläche eines Katalysator materials selbst beträchtlich zu. vergrößern, um dadurch die Anzahl von aktiven Bereichen, die die gewünschte Reaktion statt anderer Reaktionen fördern können, betrachtlich zu vergrößern. Es hat sich her ausgesteint,, daß das Pulver die Tendenz hat, sich mit dem gasförmigen Strom zu vermischen und/ο der sich an dem unteren Ende des Reaktions bette s oder eines zugeordneten Raums anztts amine In. Deshalb werden gemäß der Erfindung äußerst poröse Keramikstibstrate verwendet, da die Poren des Substrats und andere Zwischenräume darin das Pulver aufnehmen, um es für die Reaktion verfügbar zu. machen, während gleichzeitig im wesentlichen sämtliches Pulver in gewünschter Weise an Ort und Stelle atif dem Substrat bleibt»Cycle oxidized. The metal oxide breaks down to powder'imd becomes · "'" Secreted by the substrate pellet, Bas Metalt remains, if it is reduced in the subsequent cracking cycle »in Palverform« But that is necessary to the surface of a Catalyst material itself increases considerably. enlarge to thereby the number of active regions that can promote the desired response rather than other responses is considerable to enlarge. It turned out, that the powder the Has a tendency to mix with the gaseous stream and / ο the bed at the lower end of the reaction or of an assigned room anztts amine In. Therefore, according to of the invention used extremely porous ceramic sticks since the pores of the substrate and other spaces in it Pick up powder to make it available for reaction. do, while at the same time essentially all of the powder remains in place at the substrate in the desired manner »
Außerdem sorgt die Erfindung für ein geringeres Zerbröckeln oder anderes mechanisches Zerkleinern der Katalysatorpellets, indem nur ringkatalysiertes Material verwendet wird. Das beruht auf der Erkenntnis, daß Zerbröckeln und Zerkleinern beim Abbrennen und katalytischen Kracken infolge der Bildung von Kohlenstoff ablagerungen innerhalb der Safostratsöriiktiir immer dann auftreten, wenn die Substratstraktiair so ausreichend porös ist» daß das Katalysatormaterial, and dampfförmiger Kohlenwasserstoff brennstoff in innere Durchlässe des Sabstrats eindringen können. Bei der Erfindung werden Ringkatalysatoren verwendet, bei welchen Katalysatormaterial in die Zwischenräume von porösem Substratmaterial nur bis zu. einer Tiefe in der Größenordnung von 25, 5 um bis 2550 .um eingebracht ist,In addition, the invention provides for less crumbling or other mechanical crushing of the catalyst pellets, by using only ring-catalyzed material. This is based on the knowledge that crumbling and crushing during Burning off and catalytic cracking as a result of the formation of Carbon deposits within the Safostratsöriiktiir always occur when the substrate tractiair so sufficiently porous is "that the catalyst material, and vaporous hydrocarbon fuel penetrate into internal passages of the Sabstrat can. In the invention ring catalysts are used, in which catalyst material in the interstices of porous substrate material only up to. a depth in of the order of 25.5 µm to 2550 µm is introduced,
509826/0668509826/0668
so daß das Katalysatormafcerial fiir den Kohlenwasserstoffbrennstoff ohne weiteres verfügbar isfcr der Kohlenstoff, der in-so that the Katalysatormafcerial fiir the hydrocarbon fuel readily available r ISFC the carbon in-
foLge des Prozesses gebildet wird, bestrebt ist, sich auf derFollow the process is formed, strives to focus on the
A cz Senf Lache zu bilden statt im den Poren eimgefanigen zu werden, and jedwede Ausdehnung,, die sich daxch die Bitdung von Kohlenstoff ergibt (in derselben Weise wie die Expansion von Eis, wenn. Wasser gefriert), das katalytisch« Stibstratmaterial nicht struktureLl beansprucht, da es auf die Qberflächenbereiche desseLben begrenzt ist.A cz mustard pool instead of getting caught in the pores, and any expansion that involves the formation of carbon results (in the same way as the expansion of ice when water freezes) that the catalytic substrate material is not structural stressed because it affects the surface areas is limited.
Eine bevorzugte Ausftihruingsforin eines bei der Erfindung verwendeten Katalysators isE ein. Micke l-Kingkatalysator, welcher auf einem porösen Substrat aus Zirconoxidr .Aluminiumoxid oder einem Gemisch der beiden foder sogar anderen schwer schmelzbaren Oxiden, wie etwa Siliciumdioxid,, and Gemischen! durch ein Plasmasprühverfahren gebildet ist. Bei diesem Verfahren wird, kurz gesagt, geschmolzenes Micke tpulvrer auf Substratpellets aufgesprüht, wenn diese sich ixt einem Korb Bewege», der um einen Winkel von 45 gedreht wird» und das Produkt wird gewogen, um festzustellen, wann der gewünschte Gewichtsprozentsatz an Nikkei auf die Subs tr atpe llets aufgetragen worden ist. Stattdessen kann es sich bei den Katalysator pe llets, die bei der Erfindung verwendbar sind, um Pellets handeln fobwohl es sich gezeigt hat, daß sie über eine lange Zeitspanne hinweg nicht ebenso zufriedenstellend arbeiten), die in. einem Taeichbadverfahren mit chemischer Umwandlung gebildet worden sind, bei welchem die porösen Keramikpellets in eine Micke !!salzlösung,, etwa aus Nicketnitrat, getaucht werden, so d!a§ die Salzlösung die Poren des Substrats durchdringt; anschließend wird das Substrat getrocknet und danach wird das Salz in Nickeloxid and Stickstoffdioxid zerlegt, indem es in Luft etwa vier Stunden Lang bei einer Temperatur inA preferred embodiment of a catalyst used in the invention is . Micke l-King catalyst which on a porous substrate of zirconia r .Aluminiumoxid or a mixture of the two F or even other refractory oxides such as silica and mixtures ,,! is formed by a plasma spray process. In short, this process sprays molten powder onto substrate pellets as they move around a basket "rotated 45" and weighs the product to determine when the desired percentage by weight of Nikkei is added to the pellets Subs tr atpe llets has been applied. Instead, the catalyst pellets useful in the invention may be pellets (although they have not been shown to perform as satisfactorily over a long period of time) formed in a chemical conversion bath process , in which the porous ceramic pellets are immersed in a salt solution such as nickel nitrate, so that the salt solution penetrates the pores of the substrate; then the substrate is dried and then the salt is broken down into nickel oxide and nitrogen dioxide by leaving it in air for about four hours at a temperature in
509826/0688509826/0688
ffff
der Größenordnung von 26O C gebrannt wird. Anschließend wird das Produkt für etwa zwei Stunden bei 54O C in einen Muffelofen oder dgl. mit einer Wasserstoffatmosphäre eingebracht, damit das Oxid dissoziiert und somit Nickel und Wasser bildet. Das Stickstoffdioxid entweicht während des Reduktionsprozesses, so daß bei der Umwandlung des Nickeloxids in Nickel, und Wasser das reine Nickel zurückjaleibt, welches in den Poren an der Oberfläche des Substrats haftet. Eine Verbesserung des Tauchbadverfahrens besteht darin, ein Substratmaterial zu verwenden, welches einen unporösen Kern mit einer dünnen porösen Oberflächenschicht hat, wodurch sichergestellt wird, daß das Nickel nur bis in eine verhältnismäßig geringe Tiefe der Oberfläche eindringt, so daß die Vorteile eines Ringkatalysators erzielt werden.of the order of 26O C is fired. Then will the product is placed in a muffle furnace or the like with a hydrogen atmosphere at 54O C for about two hours, with it the oxide dissociates and thus forms nickel and water. The nitrogen dioxide escapes during the reduction process, see above that when the nickel oxide is converted into nickel and water, the pure nickel remains, which is in the pores on the surface of the substrate adheres. One improvement to the immersion process is to use a substrate material which has a non-porous core with a thin porous surface layer, which ensures that the nickel only extends into one penetrates relatively small depth of the surface, so that the advantages of a ring catalyst are achieved.
Ein weiteres Verfahren zum Herstellen von Ringkatalysatoren, die bei der Erfindung verwendbar sind, ist das unter der Bezeichnung "Mulling11 bekannte Verfahren, bei welchem Nickelpulver und Pellets aus porösem Keramiksubstrat zusammen umgewälzt werden, so daß eine beträchtliche Menge des Metalls an dem Substrat festhaftet. Anschließend, nach der Wärmebehandlung in dem Abbrenn- und Krackprozeß oder im Anschluß an das Sintern des Produkts, ist ein annehmbarer Katalysator gebildet.Another method of making ring catalysts useful in the invention is the method known as "Mulling 11 ", in which nickel powder and pellets of porous ceramic substrate are circulated together so that a substantial amount of the metal adheres to the substrate. Subsequently, after heat treatment in the burn-off and cracking process or following sintering of the product, an acceptable catalyst is formed.
Wie oben bereits erwähnt, hat es sich gezeigt, daß sich eine bevorzugte Ausführungsform eines Katalysator bette ε für den Kohlenwasserstoffkrackprozeß ergibt, wenn an dem Einlaßende des Bettes eine niedrige Katalysatorkonzentration und an dem Auslaß des Bettes eine hohe Katalysatorkonzentration verwendet wird. Es , wird angenommen, daß dem hauptsächlich so ist, weil ein hoher Katalysator gehalt während des Krackzyklus zur Erzeugung von beträchtlichen Kohlenstoffoxiden .und Wasser führt, und zwar we-As mentioned above, it has been shown that a preferred Embodiment of a catalyst bed ε for the hydrocarbon cracking process results when at the inlet end of the bed a low concentration of catalyst and at the outlet of the A high concentration of catalyst is used. It is believed that this is mainly because a high one Catalyst content leads to the production of considerable carbon oxides and water during the cracking cycle, namely
509826/0668509826/0668
gen unerwünschter Nebenreaktionen mit den Nickelkatalysatoren. Weiter wird das Nickeloxid, welches während des Abbrenn- oder Regenerationszyklus gebildet wird, reduziert und führt zur Bildung von Wasser und Kohlenoxiden. Das ist unerwünscht, da bei der Bildung von Wasser Wasserstoff vergeudet wird und da die Kohlenoxide dem Wasserstoffstrom verunreinigen, (Das ist dieselbe Reakfciom, dis ©b@a iß besag auf den Reinlgangsfceü des Zyklus erläutert wurde). Dieser unerwünschte Effekt wird noch sehr verstärkt oder gefördert, wenn ein hoher Nickelgehalt verwendet wird. Andererseits verringert zwar die Verwendung eines Katalysator bette s mit niedrigem Nickelgehalt die Bildung von Wasser und Kohlenoxiden, neigt jedoch zu der Erzeugung von Methan, da der Katalysator die bevorzugte Reaktion nicht angemessen unterstützt. Alle diese Effekte sind noch deutlicher, wenn Kohlenwasserstoffbrennstoffdestillate statt gasförmiger Kohlenwasser stoff brennstoffe verwendet werden, diese Effekte werden aber gemildert, indem der niedrige Katalysatorgehalt an dem Einlaß benutzt wird0 wo die Reaktionsgeschwindigkeit hoch ist, und der hohe Katalysator gehalt in der Nähe des Aus laßes verwendet wird, wo die Reaktionsgeschwindigkeit niedriger ist. Es ist jedoch nicht erforderlich, daß auf eine starre Trennung geachtet wird. Tatsächlich können Katalysatoren mit mehreren unterschiedlichen Gehalten zwischen Einlaß und Auslaß der Kammer angeordnet sein. Außerdem ist es möglich, einen Mittelbereich vorzusehen, in welchem ein niedriger Katalysatorgehalt mit einem hohen Katalysatorgehalt gemischt ist, so daß bei Bedarf eine gleichmäßigere Abstufung geschaffen wird. Es hat sich jedoch gezeigt, daß die Verwendung von zwei Konzentrationen selbst mit einer im wesentlichen abrupten Trennung ziemlich zufriedenstellende Ergebnisse bringt.gen undesirable side reactions with the nickel catalysts. Furthermore, the nickel oxide that is formed during the burn-off or regeneration cycle is reduced and leads to the formation of water and carbon oxides. This is undesirable, since hydrogen is wasted in the formation of water and since the carbon oxides contaminate the hydrogen stream (this is the same reaction that was explained on the cycle's clean flow). This undesirable effect is greatly enhanced or promoted when a high nickel content is used. On the other hand, although the use of a low nickel catalyst bed reduces the formation of water and carbon oxides, it tends to produce methane because the catalyst does not adequately promote the preferred reaction. All these effects are more pronounced, when hydrocarbon fuel distillates instead of gaseous hydrocarbon fuels used, these effects are however mitigated by the low catalyst content is used at the inlet 0 where the reaction rate is high, and the high catalyst content in the vicinity of the off passage used where the reaction rate is slower. However, it is not necessary that a rigid separation be observed. Indeed, catalysts with several different contents can be placed between the inlet and outlet of the chamber. It is also possible to provide a central area in which a low catalyst content is mixed with a high catalyst content, so that a more uniform gradation is created if necessary. It has been found, however, that the use of two concentrations gives fairly satisfactory results even with a substantially abrupt separation.
509826/0663509826/0663
Die Bedeutung der Erfindung liegt darin, daß sie ein verbessertes, ohne Wasser arbeitendes Krackverfahren schafft. Sie kann jedoch auch bei einem Verfahren verwendet werden, bei welchem geringe Mengen an Wasser der Kohlenwasserstoffbrennstoffspeisung hinzugefügt werden. Das ergibt eine höhere Ausbeute an Wasserstoff, gleichzeitig aber geringe Mengen von Kohlenoxiden in dem H -Strom.The importance of the invention is that it provides an improved, Cracking process that works without water creates. However, it can also be used in a method in which low Amounts of water added to the hydrocarbon fuel feed will. This results in a higher yield of hydrogen, but at the same time small amounts of carbon oxides in the H stream.
Es ist anzunehmen, daß außer dem NickeL auch andere Metalle der Gruppe VIII geeignete Katalysatoren ergeben, die bei der Erfindung verwendbar sind, obgleich diese Metalle nicht getestet worden sind. AusfiihrungsbeispieLe von mehreren unterschiedlichen Kombinationen von Ringkatalysataren, die gsmäß der Erfindung anwendbar sind, sind in der folgenden Tabelle aagegebea.It can be assumed that other metals besides nickel are also present of Group VIII give suitable catalysts useful in the invention, although these metals have not been tested have been. Implementation examples of several different Combinations of ring catalysts which can be used according to the invention are in the following table aagegebea.
Ge w ο ■=»% Ni=> Füll magGe w ο ■ = »% Ni => Filling likes
gefüllt mit aiedrigsm Katalysator gehaltfilled with low catalyst content
■§■)■ § ■)
TauchbadImmersion bath
O, 56O, 56
1.51.5
Zirconoxid AluminiumoxidZirconia alumina
Flammsprühen MuLLing"Flame spraying MuLLing "
Zirconoxid ZirconoxidZirconia zirconia
Tauchbad FlasxiEäisprühen Flammsprühen TauchbadImmersion bath Flasxi ice spraying Flame spraying immersion bath
7575
•5-S All® Substrate sind Kugslchen mit 1,25 cm Durchmesser• 5-S All® Substrates are balls with a diameter of 1.25 cm
Im Rahmen der Erfindung bietet sich dem Fachmann über die beschriebenen bevorzugten AusführungsbeispieIe hinaus eine Vielzahl von Vereinfachungs- und Verbesserungmöglichkeiten hinsichtlich Form und Einzelheiten der Erfindung.Within the scope of the invention, the person skilled in the art is offered a Numerous possibilities for simplification and improvement with regard to the form and details of the invention.
50 9826/0 66850 9826/0 668
Claims (5)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US42448673A | 1973-12-13 | 1973-12-13 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2453089A1 true DE2453089A1 (en) | 1975-06-26 |
Family
ID=23682793
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19742453089 Pending DE2453089A1 (en) | 1973-12-13 | 1974-11-08 | REACTION BED FOR A CATALYTIC CRACKING SYSTEM |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5092292A (en) |
CA (1) | CA1035298A (en) |
DE (1) | DE2453089A1 (en) |
FR (1) | FR2254368A1 (en) |
GB (1) | GB1485275A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1069069A2 (en) * | 1999-07-06 | 2001-01-17 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Apparatus for the generation of hydrogen gas |
DE10143656A1 (en) * | 2001-09-05 | 2003-05-08 | Falko Mahlendorf | Production of energy in fuel cell system comprises introducing hydrocarbon into cracking reactor, endothermically cracking, introducing water vapor, endothermically gasifying the obtained carbon and further treating |
DE102004014090A1 (en) * | 2004-03-20 | 2005-10-06 | Viessmann Werke Gmbh & Co Kg | Apparatus useful for supplying hydrogen to a fuel cell comprises a thermal cracking reactor and two parallel carbon filters |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4473622A (en) * | 1982-12-27 | 1984-09-25 | Chludzinski Paul J | Rapid starting methanol reactor system |
WO2001096233A1 (en) * | 2000-06-16 | 2001-12-20 | Uchiya Thermostat Co., Ltd. | Method and apparatus for supplying hydrogen and portable cassette for supplying hydrogen |
JP4301362B2 (en) * | 2003-08-12 | 2009-07-22 | 株式会社日本製鋼所 | Lower hydrocarbon direct cracking catalyst, lower hydrocarbon direct cracking reactor, and lower hydrocarbon direct cracking reactor |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3368982A (en) * | 1964-03-09 | 1968-02-13 | United Eng & Constructors Inc | Nickel and nickel oxide catalysts on a nickel spinel base |
DE2225336A1 (en) * | 1972-05-25 | 1973-12-20 | Thyssen Niederrhein Ag | Supported catalysts - esp for reducing gas prodn |
-
1974
- 1974-10-08 CA CA211,121A patent/CA1035298A/en not_active Expired
- 1974-10-22 GB GB45664/74A patent/GB1485275A/en not_active Expired
- 1974-10-25 FR FR7435787A patent/FR2254368A1/fr not_active Withdrawn
- 1974-11-05 JP JP49127474A patent/JPS5092292A/ja active Pending
- 1974-11-08 DE DE19742453089 patent/DE2453089A1/en active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1069069A2 (en) * | 1999-07-06 | 2001-01-17 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Apparatus for the generation of hydrogen gas |
EP1069069A3 (en) * | 1999-07-06 | 2003-01-22 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Apparatus for the generation of hydrogen gas |
DE10143656A1 (en) * | 2001-09-05 | 2003-05-08 | Falko Mahlendorf | Production of energy in fuel cell system comprises introducing hydrocarbon into cracking reactor, endothermically cracking, introducing water vapor, endothermically gasifying the obtained carbon and further treating |
DE10143656B4 (en) * | 2001-09-05 | 2005-10-13 | Mahlendorf, Falko, Dr. rer.nat. | A method of generating energy in a cracking reactor fuel cell fuel cell system and apparatus for carrying out the method |
DE102004014090A1 (en) * | 2004-03-20 | 2005-10-06 | Viessmann Werke Gmbh & Co Kg | Apparatus useful for supplying hydrogen to a fuel cell comprises a thermal cracking reactor and two parallel carbon filters |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CA1035298A (en) | 1978-07-25 |
GB1485275A (en) | 1977-09-08 |
FR2254368A1 (en) | 1975-07-11 |
JPS5092292A (en) | 1975-07-23 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE69506869T2 (en) | SELF-ENTERTAINING HYDROGEN GENERATOR | |
DE69420604T2 (en) | Device for producing hydrogen | |
DE2552646C3 (en) | Process for the production of catalytic tubes with wall catalytic converters, in particular for the steam reforming of hydrocarbons and for methane production | |
EP3377815B1 (en) | Method and apparatus for adjusting the ignition characteristic of a fuel, in particular in order to lower exhaust emissions of combustion devices | |
EP0977294B1 (en) | High temperature fuel cells installation | |
DE3912003A1 (en) | Reactor for hydrocarbon reforming and process for hydrocarbon reforming | |
DE19727841A1 (en) | Method and device for the autothermal reforming of hydrocarbons | |
DE2232656A1 (en) | DEVICE FOR CONVERTING VAPORIZED, GASIFIED OR SPRAYED HYDROCARBON WITH A GAS USING OXYGEN CARRIER | |
DE2458221A1 (en) | CATALYST AND ITS MANUFACTURING AND USE | |
DE2257228A1 (en) | CATALYST | |
DE2232506C2 (en) | Method and device for generating a gas mixture to be formed by the catalytic conversion of fuel and a gas serving as an oxygen carrier | |
CH615263A5 (en) | ||
DE1964810B2 (en) | Device for the production of hydrogen | |
DE2253070A1 (en) | CATALYST | |
DE2453089A1 (en) | REACTION BED FOR A CATALYTIC CRACKING SYSTEM | |
DE60116459T2 (en) | Process for the preparation of a mixture containing hydrogen and carbon monoxide | |
DE19955929C2 (en) | Process for the autothermal reforming of a hydrocarbon | |
DE20221983U1 (en) | Steam generator for generating water vapor, in particular ultrapure water vapor | |
EP1243334A1 (en) | Preparation of a water-repellent catalyst layer on a ceramic or metal carrier | |
DE2256195A1 (en) | CATALYST | |
DE2210365B2 (en) | Catalyst for the conversion of higher hydrocarbons | |
DE69603979T2 (en) | FLAMELESS COMBUSTION DEVICE | |
DE1421551A1 (en) | Galvanic column with fuel for the generation of electricity by chemoelectrical means | |
WO2019101846A1 (en) | Method for operating a catalytic evaporator, and uses of the method | |
EP3999725B1 (en) | Exhaust gas aftertreatment |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OHJ | Non-payment of the annual fee |