DE729890C - Verfahren zur Umwandlung von Kohlenwasserstoffen - Google Patents

Verfahren zur Umwandlung von Kohlenwasserstoffen

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DE729890C
DE729890C DEI36698D DEI0036698D DE729890C DE 729890 C DE729890 C DE 729890C DE I36698 D DEI36698 D DE I36698D DE I0036698 D DEI0036698 D DE I0036698D DE 729890 C DE729890 C DE 729890C
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DE
Germany
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heat
gases
olefins
hydrocarbons
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Expired
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DEI36698D
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English (en)
Inventor
Dr Paul Feiler
Dr Fritz Winkler
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IG Farbenindustrie AG
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IG Farbenindustrie AG
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C2/00Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing a smaller number of carbon atoms

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Description

  • Verfahren zur Umwandlung von Kohlenwasserstoffen Es ist bekannt, ungesättigte Kohlenwasserstoffe, wie Äthylen, Propylen, Butylen usw., oder Methanhomologen, wie Äthan, Propan oder Butan, dadurch in aromatische Kohlenwasserstoffe bzw. in Olefine überzuführen, daß man diese Gase bei gewöhnlichem oder erhöhtem Druck mit oder ohne Zuhilfenahme von Katalysatoren hohen Temperaturen aussetzt. Um hierbei eine möglichst hohe Ausbeute z. B. an Bernzolkohlenwass.erstoffen zu erhalten, ist es erforderlich, verhältnismäßig hohe Temperaturen anzuwenden; will man z. B. ein Produkt erhalten, das etwa 700o Benzol oder mehr enthalten soll, so sind Temperaturen von über 750° erforderlich. Dabei zeigt sich bei den bisher bekannten Arbeitsweisen im Dauerbetrieb der große Mangel, daß die Wandungen des Umsetzungsraumes, die zwecks guter Wärmeübertragung aus Metall, z. B. Kupfer, Eisen, Chromnickellegierungen, oder aus verzinntem, verzinktem oder alitiertem Eisen bestehen, bei den hohen Temperaturen angegriffen oder zerstört werden. Außerdem werden in vielen Fällen die gegebenenfalls angewandten Katalysatoren infolge Kohlenstoffabscheidung an ihrer Oberfläche bald unwirksam.
  • Es wurde nun gefunden, daß man diese NTachteile bei der Überführung von gasförmigen Methanhomologen in Olefine oder in aromatische Kohlenwasserstoffe, insbesondere Benzol, bzw. von gasförmigen Olefinen in aromatische Kohlenwasserstoffe leicht vermeiden kann, wenn man diese Umwandlung bei hohen Temperaturen bis zu rooo°, bei denen keine wesentliche Zersetzung etwa vorhandenen Methans stattfindet, in periodisch aufzuheizenden Kammern vornimmt, die mit einem -wärmespeichernden Einbau versehen sind, und die Gase mit abnehmender Geschwindigkeit durch die Reaktionskammer leitet. Für die Ausführung des Verfahrens ist z. B. ein sogenannter Cowper, dessen Füllung aus einem Material von möglichst hoher Wärmekapazität besteht, sehr gut geeignet. In vielen Fällen ist es vorteilhaft, wenn der wärmespeichernde Einbau ganz oder teilweise aus katalytisch wirkenden Stoffen hergestellt ist. Z. B. können die als Wärmespeicher dienenden Schamottesteine des Cowpers mit Kupfersalzen o. dgl. imprägniert sein, oder es können aus einer Mischung von Schamotte o..dgl. und Silicium geformte Steine benutzt werden. Es können auch beliebige andere hitzebeständige Stoffe, wie Chromnickellegierungen, Ferrosilicium, Siliciumcarbid usw., für sich oder in Mischung bzw.Legierung miteinander oder mit anderen Stoffen für die Herstellung des wärmespeichernden Einbaues verwendet werden. Diese Umsetzlingen von gasförmigen 11ethanhomölogen und Oelfinen «-aren vor der vorliegenden Erfindung nur im LaboratoritimsmaLstaü in von at!1Jen beheizten Rohren unter sorgfältiger Einhaltung der Temperaturbedingungen und Strömungsgeschwindigkeiten durchgeführt worden, da sie wegen der leicht eintretenden Kohlenstoffabscheidungen erheblichen Schwierigkeiten begegneten, die insbesondere iü@ der Verstopfung der Rohre und einer schlechten Wärmeübertragung durch die mit Kohlenstoifabscheidungen besetzten inneren Wände der Umsetzungsrohre lagen. Es mußte daher zuerst sehr unvorteilhaft erscheinen, diese Umsetzungen in periodisch aufzuheizenden Kammern mit wärmespeicherndem Einbau durchzuführen, da in solchen Kammern bekanntlich beträchtliche Temperaturunterschiede im Laufe der Umsetzung auftreten und ferner zu befürchten war, daß die porösen, in sehr vielen Fällen eisenhaltigen Füllkörper die unerwünschte Kohlenstofabscheidung fiegünstigen «-ürden (ein Umstand, der die praktische Durchführbarkeit der genannten Umsetzungen in der erwähnten Weise sehr zweifelhaft erscheinen lassen mußte). Für diese Unisetzungen war daher an eine übertragung der bei der Herstellung von wasserstoffhaltigem Gas bei wesentlich höheren Temperaturen angewandten Behandlung in periodisch aufzuheizenden Kammern nicht zu denken, um so weniger als im letzten Fall etwaige Abscheidungen von Kohlenstoff nicht schädlich, sondern für die Herstellung wasserstoffreicher Gase sogar er@vüiisclit sind, während man bei der Umwandlung der gasförmigen Methanhomologen und Olefine bisher stets Kohlenstoffabscheidungen zu vermeiden suchte. Ähnliches gilt auch gegenüber der an sich bekannten Behandlung flüssiger Kohlenwasserstofte in periodisch aufzuheizenden Reaktionsräumen mit wärmespeichernder Füllung, weil hier die zuerst stattfindende Unisetzung eine Spaltung zu niedriger molekularen Verbindungen ist, die durch abgeschiedenen Kohlenstoff nicht ges s töft wird. Außerdem besteht hier der weitere wesentliche Unterschied, daß sich aus den flüssigen Kohlenwasserstoffen mehr ritlaartige Abscheidungen bilden, während die bei der Umsetzung gasförmiger Kohlenwasserstoffe auftretenden Kohlenstoffabscheidungen meist graphitisch sind. Tn beiden bekannten Fällen sind daher die Verhältnisse außerordentlich verschieden von denen bei den Umsetzungen gasförmiger Methanhomologen zu Olefinen oder aromatischen Kohlenwasserstoffen oder von Olefinen zu aromatischen Kohlenwasserstoffen.
  • Das vorliegende Verfahren hat gegenüber der früheren Durchführung dieser Unisetzuii-Ilen in von außen beheizten Rohren den wesentlichen Vorteil. da]) man unter Aufwendung verhältnismäßig geringer Energiemengen große Durchsätze und gute Ausbeuten erzielen kann und daß dies in billigen und einfachen Anlagen möglich ist, zu deren Herstellung-riur sehr wenig Metall gebraucht wird.
  • -Man schickt die -Gase- mit ständig abnehinender Geschwindigkeit durch die Reaktionskammer; hierdurch wird eine sehr gleichmäßige und weitgehende \t ärmeübertragung von der Füllung auf die umzuwandelnden Stoffe erreicht. -Nach Beendigung der Reaktionsperiode wird das wärtnespeichernde Material durch Innenheizung, z.li. mit Feuerungsgasen, wieder -auf die gewünschte Temperatur aufgeheizt. Hierbei sorgt man zweckmäßig dafür, daß diese Gase so viel Sauerstoff enthalten, daß der während der Reaktionsperiode an dein wärmespeichernden Material abgeschiedene Kohlenstoff verbrannt wird, wie man es in ähnlicher Weise auch schon bei der Herstellung von Wasserstoff dur, i thermische Zersetzung von Kohlenwasserstoffen bei Temperaturen über i2()o vorgeschlagen hat. Durch diese Mallnahrne wird einerseits das wärmespeichernde und gegebenenfalls katalytisch wirkende Material für eine neue Reaktionsperiode vorbereitet. andererseits der sonst schädliche al)guscliiedene Kohlenstoff für die Aufheizung nutzbar gemacht.
  • Als Ausgangsstoffe für da: vorliegende Verfahren können die eingangs erxähnten Stoffe als solche oder Gase beliebiger, auch natürlicher Herkunft verwendet «-erden. die diese Stoffe enthalten, z. B. solche, die durch Ver- oder Entgasung kohlenstoffhaltiger .Materialien, insbesondere bituinenhaltiger Kohlen, erhalten wurden, ferner aus Teeren. Mineralölen, pflanzlichen oder tierischen Ölen, aus kohlenstoffhaltigen Rückständen irgendwelcher Art gewonnene Gase. ferner Erdgase und die Reaktionsgase der Druckhydrierung.von Kohlen. Teeren, Mineralölen u. d'-I., die insbesondere @Iethanhomologen, wie Äthan, Propan, Butan usw., enthalten. Das Verfahren hat sich insbesondere für die Umwandlung der gemäla dem Patent 51384,3 und dessen Zusatzpatent 767 083 aus bituinenhaltigen Bohlen erhaltenen olefinreichen Gase in aromatische Kohlemvasserstolte als sehr geeignet erwiesen.
  • Sollen die Ausgangsstoffe hauptsächlich in Olefine übergeführt werden. so sind im allgemeinen niedrigere Temperaturen anzuwenden, als wenn es auf die Gewinnung aromatischer Kohlenwasserstoffe ankoinnit. Temperaturen über iooo= sind zu vermeiden, da bei diesen Temperaturen die vollständige Zersetzung zu Kohlenstoff und Wasserstoff vorherrscht.
  • Das Verfahren kann unter gewöhnlichem oder erhöhtem Druck ausgeführt werden. Beispiel i Durch einen Cowper von 5,25 m Höhe und 36,6 qm Heizfläche, der gitterförmig mit Schamottesteinen ausgefüllt ist und durch brennende Gase auf rund 8oo° erhitzt wurde, leitet man unter gewöhnlichem Druck ein durch thermische Behandlung von Braunkohle nach dem Verfahren des Patents 567 083 erhaltenes Gasgemisch von der Zusammensetzung: 30,0 0% C 02 + H2 S, 2o,6 0/0 C"H2", 13,0'/o CO, 16,2,0/,) H2, I9,o 0/0 C.H2n+, 42 0/0 1,T2 mit einem stündlichen Durchsatz von etwa 2o cbm unter ständig abnehmender Geschwindigkeit. Man erhält ein Gas von folgender Zusammensetzung: 25,o 0% C02, 7,2 '/o C. H°n -#- Benzol, 14,8/() Co, 26,o 0% H2, 23,8 % CH, 3,2 0/0 N2- I cbm dieses Gases enthält 50 ccm flüssige Kohlenwasserstoffe, von denen 97 % Benzol sind. Dieses läßt sich nach Abscheidung des gleichfalls entstandenen Teeres, der Naphthalin, Anthracen u. dgl. enthält, nach bekannten Verfahren, z. B. durch Waschen mit Olen, komprimieren oder mittels aktiver Kohle aus dem Gas gewinnen. Beispiel e Durch den in Beispiel i erwähnten, auf etwa 75o bis 8oo° erhitzten Cowper leitet man unter gewöhnlichem Druck ein bei der Krackdestillation eines Mittelöles erhaltenes Gas von der Zusammensetzung: 4.,o 00 C02. 1,6 % CnH2n, 0,0 0/0 CO, 57#0 % H2, 3I,o 0/0 C" H2"-2 (n - 2,o), 6.4 °% 1T2 mit einem stündlichen Durchsatz von etwa 15 cbm unter ständig abnehmender Geschwindigkeit. Man erhält ein Gas von folgender Zusammensetzung: 1,9 0/0 CO., i 5,o % C" H2., I,o % CO, 70,0 0% H2, I o, o °/o C ,1 H2n= . (n = 2,-j), 2, I o/, N, Außerdem erhält man noch geringe Mengen einer Flüssigkeit, die zum großen Teil aus aromatischen Kohlenwasserstoffen besteht.

Claims (3)

  1. PATENTANSPRUCH: i. Verfahren zur Umwandlung von gasförmigen Met'hanhomologen in Olefine oder aromatische Kohlenwasserstoff e, insbesondere Benzol, oder von gasförmigen Olefinen in aromatische Kohlenwasserstoffe bei erhöhten Temperaturen bis zu 1000', dadurch gekennzeichnet, daß man die Umwandlung in periodisch aufzuheizenden Kammern mit wärmespeicherndem Einbau vornimmt und die Gase mit abnehmender Geschwindigkeit durch die Reaktionskammer leitet.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß man die Umsetzung in Kammern vornimmt, deren wärmespeichernder Einbau ganz oder teilweise aus katalytisch wirkendem Material, zweckmäßig von hoher Wärmekapazität, besteht.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch i und 2; dadurch gekennzeichnet, daß der während der Reaktionsperiode an dem wärmespeichernden Einbau abgeschiedene Kohlenstoff während der Aufheizungsperiode mittels sauer stoffhaltiger Gase verbrannt wird.
DEI36698D 1929-01-08 1929-01-08 Verfahren zur Umwandlung von Kohlenwasserstoffen Expired DE729890C (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1156193B (de) * 1956-12-31 1963-10-24 Hercules Powder Co Ltd Verfahren zum Spalten von mindestens teilweise ungesaettigten Kohlenwasserstoffoelen

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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