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Verfahren zur Durchführung katalytischer Gasreaktionen Zusatz zum
Patent 715 066 Im Patent 7I5 o66 ist ein Verfahren zur Durchführung katalytischer
Gasreaktionen, insbesondere katalytischer Spaltungen von dämpfen, unter Verwendung
körniger oder stückiger Katalysatoren, die von Zeit zu Zeit wiederbelebt werden
müssen, beschrieben, wobei der Katalysator durch ein längliches Gefäß geführt wird,
in dem im ersten Teil die Reaktion und darauffolgend im zweiten die Wiederbelebung
des Katalysators vorgenommen wird, -wobei beide Teile durch eine Zone getrennt sind,
in der, zweckmäßig durch Einleiten eines inerten Gases, ein höherer Druck aufrechterhalten
wird als im Reaktions- und Wiederbelebungsraum.
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Nach dem an Hand der Zeichnung erläuterten Verfahren des Hauptpatents
rutscht der Katalysator aus dem Vorratsbehälter A in den Reaktionsraum B, in dem
die Spaltung stattfindet, und von hier weiter durch die Sperrzone C in den Wiederbelebungsraum
D. Die Geschwindigkeit der Katalysatorbewegung wird durch eine Fördereinrichtung,
z. B. die Schleuse E, bestimmt, die den Katalysator zu einem Raum F führt, aus dem
er über G durch bekannte Vorrichtungen wieder in den Vorratsbehälter A
gefördert
wird. Bei einer im Hauptpatent nicht im einzelnen beschriebenen Ausführungsform
des Verfahrens treten die zu behandelnden Gase, z.B. Oldämpfe, bei a in den Reaktionsraum
B und verlassen ihn nach der Reaktion bei f.
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Die Wiederbelebungsgase treten bei c in den Wiederbelebungsraum D
und verlassen ihn bei b.
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Das Sperrgas, z. B. Stickstoff, tritt in die Sperrzone C bei e unter
einem Druck ein, der etwas höher ist als der bei a und b herrschende Druck; es strömt
infolge seines Überdruckes einerseits nach unten durch b, andererseits nach oben
in den Reaktionsraum B ab. Es verhindert so ein Übertreten des Wiederbelebungsgases
in das Reaktionsgas und umgekehrt. Um mit möglichst geringen Sperrgasmengen auszukommen,
hält man zweckmäßig durch eine selbsttätige Druckregelung den Druck des Reaktionsgases
bei a auf derselben Höhe wie den des Wiederbelebungsgases bei b; außerdem sieht
man zur Verminderung des Sperrgasverbrauchs die Sperrzone C zweckmäßig nicht zu
kurz vor. Auch fängt eine längere Sperrzone etwa doch auftretende Gasstöße auf und
verhindert, daß Reaktions- und Wiederbelebungsgas sich mischen. Die bei f austretenden
dampfförmigen Erzeugnisse werden durch Kühlung in Flüssigkeit und Gas getrennt,
was hier nicht abgebildet ist.
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Es hat sich nun gezeigt, daß der Katalysator, der nach seiner Wiederbelebung
aus dem Wiederbelebungsraum D über den Vorratsbehälter A in den Reaktionsraum B
zurückgeführt wird, dort im allgemeinen nicht mehr die für die Reaktion erforderliche
Temperatur hat. Daher ist es gewöhnlich notwendig, ihn in einer besonderen Aufheizzone
H auf die Reaktionstemperatur zu bringen. Zwecks besserer Wärmeübertragung hat es
sich dabei als vorteilhaft erwiesen, diesen zur Aufheizung verwendeten Teil des
Gefäßes als gasbeheizten Röhrenofen auszugestalten. Um hierbei einen geeigneten
Wärmeträger für den Katalysator in dieser Aufheizzone zur Verfügung zu haben, kann
man z. B. die von den flüssigen Erzeugnissen abgetrennten kohlenwasserstoffhaltigen
Gase über die Leitung K bei d in die Aufheizzone einführen und von dort über f und
L umwälzen. Diese Arbeitsweise hat aber den Nachteil, daß sich ein mehr oder weniger
erheblicher Teil des kohlenwasserstoffhaltigen Wälzgases unter Kohlenstoffabscheidung
zersetzt, wodurch einerseits die Wirksamkeit des Katalysators vorzeitig geschädigt
wird, andererseits in der Aufheizzone Verstopfungen entstehen.
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Es wurde nun gefunden, daß man diesen Mißstand in einfacher Weise
beseitigen und die Ergebnisse des Verfahrens des Hauptpatents noch verbessern kann,
wenn man das Verfahren so durchführt, daß man in dem oberen Teil B des länglichen
Gefäßes die Wiederbelebung und in dem unteren Teil D die katalytische Reaktion vornimmt.
Da die Reaktion der Wiederbelebung exotherm verläuft, erübrigt sich die Aufheizung
des Katalysators in der Zone H in allen den Fällen, in denen der zurückgeführte
Katalysator auf dem Weg in den Raum B nicht so viel Wärme verloren hat, daß die
zur Zündung der Koksablagerungen durch das sauerstoffhaltigeWiederbelebungsgas notwendige
Temperatur unterschritten ist. Will man ein Aufheizen in der Zone H vornehmen, so
kann man ohne die Gefahr einer Kohlenstoffabscheidung mit ihren obenenvähnten Nachteilen
das heiße kohlenwasserstofffreie Wiederbelebungsgas oder einen Teil davon durch
diese Aufheizzone führen, wodurch der Katalysator auf Zündtemperatur gebracht und
so die Wiederbelebung eingeleitet wird.
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Man führt also bei dem abgeänderten Verfahren z. B. bei a das Wiederbelebungsgas
ein und, je nach der Temperatur, auf die es in dem Wiederbelebungsraum B gestiegen
ist, bei d oder bei d und f über K oder K und L aus, wobei man einen Teil hiervon
über das Gebläse J in dem Wiederbelebungsraum B umwälzen kann.
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Dafür leitet man nun bei c die katalytisch umzusetzenden gas- oder
dampfförmigen Ausgangsstoffe in den unteren Raum D ein und zieht die Erzeugnisse
bei b ab. Sie werden durch Kühlung in dem Abscheider f in Flüssigkeit und Gas getrennt.
Die Größenverhältnisse der beiden Räume B und D werden gegenüber dem Verfahren des
Hauptpatents zweckmäßig entsprechend vertauscht. Im übrigen bleibt die Arbeitsweise
im wesentlichen unverändert.
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Die günstige Wirkung des vorliegenden Verfahrens zeigt sich vor allem
in der Wirksamkeit und der Lebensdauer des verwendeten Katalysators, wie aus der
nachstehenden Übersicht hervorgeht, in der die Ergebnisse der Spaltung eines rumänischen
schweren Atittelöls (250 bis 3600) unter Verwendung von Aluminiumsilikat als Katalysator
nach dem Verfahren des Hauptpatents und nach dem vorliegenden Verfahren gegenübergestellt
sind:
| Verfahren des Vorliegendes |
| Hauptpatents Verfahren |
| Reaktionsraum , 1(B) 2 1 (D) |
| Stündlich geschleu- |
| ster Katalysator... 4 1 4 1 |
| Spalttemperatur t s v 420 420 |
| Je Stunde eingespritz- |
| te Öldampfmenge . 3,00 kg 3,00 kg |
| Je Stunde erhaltenes |
| flüssiges Erzeugnis. 2,65 kg 2,75 kg |
| Benzin bis 200° .... 0,95 kg 1,20 kg |
| Restöl > 200° ..... 1,70 kg 1,55 kg |
| C3- und C4-Kohlen- |
| wasserstoffe ...... 0,10 kg 0,I3 kg |
| Gas und Koks .... 0,25 kg o,I2 kg |
| Oktanzahl des Ben- |
| zins 85 85 87 |
| Verfahren des Hauptpatents Vorliegendes Verfahren |
| Die Temperaturen waren hierbei |
| wie folgt verteilt Temperatur °C Vorgang Temperatur °C Vorgang |
| Temperatur des Katalysators |
| beim Einfüllen ............. 300 300 |
| Temperaturen im ersten Teil des |
| Reaktionsgefäßes: |
| Anfang ............... 430 420 |
| Mitte ................ 420 # Spaltung 560 # Wiederbelebung |
| Ende ................. 410 430 |
| Temperaturen im zweiten Teil des |
| Reaktionsgefäßes: |
| Anfang ............... 410 430 |
| Mitte ................ 560 # Wiederbelebung 420 # Spaltung |
| Ende ............... 420 410 |
| Art der Heizung im ersten Teil |
| des Reaktionsgefäßes ......... elektrische gasbeheizte |
| Außen- # Spaltung Rohre # Wiederbelebung |
| beheizung (innen) |
| Art der Heizung im zweiten Teil |
| des Reaktionsgefäßes .......... keine Wiederbelebung keine
Spaltung |