DE898587C

DE898587C - Verfahren zur Koppelung von Benzinsynthese-Kohlenoxydhydrierung und Stadtgaserzeugung

Info

Publication number: DE898587C
Application number: DER2375D
Authority: DE
Inventors: August Dr Hagemann
Original assignee: Ruhrchemie AG
Current assignee: Ruhrchemie AG
Priority date: 1941-06-20
Filing date: 1941-06-20
Publication date: 1953-12-03

Description

Verfahren zur Koppelung von Benzinsynthese=Kohlenoxydhydrierung und Stadtgaserzeugung Bei der auf dem Wege der Kohlenoxydhydrierung durchgeführten Benzinsynthese wird aus Gründen der Wirtschaftlichkeit pro Kubikmeter Synthesegas eine möglichst hohe Ausbeute an flüssigen Kohlenwasserstoffen angestrebt. Die Erreichung dieses Zieles erfordert ein umfangreiches Kontaktvolumen, dessen katalytische Wirksamkeit keineswegs voll ausgenutzt ist. Steigert man die Belastung des zur Anwendung kommenden Katalysators, so sind je Raumeinheit Synthesegas keine maximalen Benzinausbeuten mehr erzielbar, da unerwünscht große Methanmengen entstehen.
Es wurde gefunden, daß sich überraschenderweise eine weit höhere Ausnutzung des Kontaktvolumens und eine pro Ofeneinheit wesentlich gesteigerte Produktion an flüssigen Kohlenwasserstoffen erzielen läßt, wenn mit erhöhter Kontaktbelastung gearbeitet und das entstehende Restgas unmittelbar für Stadtgaszwecke verwendet wird. Hierzu ist ein Kohlenoxyd und Wasserstoff in geeignetem Mengenverhältnis enthaltendes Synthesegas erforderlich, das einen sehr geringen Stickstoffgehalt aufweist und beispielsweise auf dem Wege der Sauerstoffdruckvergasung erzeugt wird. Die erhöhte Benzinausbeute pro Ofeneinheit steigert die Produktionskapazität einer vorhandenen Kontaktanlage in außerordentlich vorteilhafter Weise. Die zu diesem Zweck bewußt verminderte Synthesegasausnutzung ist trotzdem nicht nachteilig, da die Restgase im Stadtgasbetrieb eine lohnende Verwertung erfahren.
Die Unterschreitung der im Rahmen einer isolierten Benzinsynthese notwendigen Höchstausbeute an flüssigen Produkten kann auf verschiedene Weise erreicht werden. Man kann aktive Kohlenoxydhydrierungskatalysatoren beispielsweise bis weit über die Zeit hinaus in Betrieb nehmen, für welche sie gewöhnlich zur Benzinsynthese verwendet werden. Der Verflüssigungsgrad erfährt hierbei eineweitgehendeVerringerung, während der Methangehalt des Restgases in erwünschter Weise zunimmt. Man kann die Synthese aber auch mit weniger aktiven Katalysatoren betreiben, die von Anfang an etwas mehr Methan liefern. Vorteilhaft ist beispielsweise auch die Verwendung von aktiven Katalysatoren bei atmosphärischem Druck. Diese Arbeitsweise hat betriebstechnisch den erheblichen Vorteil, daß sowohl mit einfachen Kontaktapparaten als auch ohne Kompression der Synthesegase gearbeitet werden kann. Weitere Möglichkeiten bestehen darin, daß man eine hohe Kontaktbelastung und/oder eine nicht ganz ausreichende Wärmeableitung verwendet. Auch auf diese Weise ergeben sich erhebliche Vorteile bei der Kohlenwasserstoffsynthese, weil die Syntheseofenanlagekosten eine wesentliche Verminderung erfahren. Bei hohem Durchsatz kann das gleiche Ziel durch Fortfall der Kreislaufführung erreicht werden.
Das Verfahren läßt sich mit fast allen Benzinsynthese-Kohlenoxydhydrierkontakten, insbesondere aber mit Eisen- oder Kobaltkatalysatoren durchführen.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung sind im nachfolgenden die Vergleichszahlen für zwei Benzinsynthesen angeführt. In beiden Fällen wurde mit einem Kobaltkatalysator üblicher Zusammensetzung bei einem Synthesedruck von 7 atü gearbeitet. Im ersten Fall, A, der als Normalbetrieb bezeichnet ist, kommt eine Kontaktbelastung von stündlich 52o cbm und im zweiten Fall, B, bei dem die Erzeugung eines normgerechten Stadtgases angestrebt wird, eine Belastung von stündlich 128o cbm zur Anwendung.
Das aus dem normalen Synthesebetrieb A kommende Restgas ist infolge Anreicherung in®rter Gasbestandteile und der damit verbundenen Erhöhung seines Raumgewichtes als Stadtgas ungeeignet.

Arbeitet man jedoch erfindungsgemäß unter erhöhter Kontaktbelastung mit einem Synthesegas, wie es bei der Sauerstoffdruckvergasüng entsteht, so erhält man ein als Stadtgas unmittelbar verwendbares Restgas. Ein überraschender Vorteil dieser kombinierten Benzin-Stadtgas-Erzeugung ist eine pro Ofeneinheit bedeutend höhere Erzeugung an flüssigen Syntheseprodukten. Die erzielbare Produktionssteigerung beläuft sich auf etwa 35 0/0.

A. Normalbetrieb (wie bisher üblich)

Ofenvolumen . . . . . . . . . . . . . . . 1o m3

Co-Inhalt .................. 885 kg

Gasdruck .................. 7 atü

Temperatur . . . . . . . : . . . . . . . . 19o° C i. o

Belastung . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52o Nm3 Sygas/ Std.

Restgas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156 Nm3/Std.

Kreislauf . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 + 3

= 52o Nm3 Sygas + 156o Nm3 Rücklaufgas (Rest-

gas), praktische Ausbeute an flüssigen Produkten

122 g/Nm3 Sygas = 151,8 g/Nm3 Nutzgas (CO + H2),

Ofenleistung 63,5 kg flüssigen kW/Std.

Analysen

Gas Sygas Restgas Kreislaufgas

Volumprozent

C02 ....... 1,0 5,0 4,0

C 0 . . . . . . . . 28,0 13,6 17,2

H2......... 53,0 13,3 23,5

CH 4 ....... 17,0 64,8 52,8

N2......... 1,0 3,3 2,7

Kontraktion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70,0 0,'0

C 0 -I- H2 Umsatz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . go,o 0/0

C O -f- H2 Verfl.-Grad . . . . . . . . . . . . . . . 57,70/,

CH" bezogen auf C O '-, H2 Umsatz ... 1o,o 00

Verbrauch von H,: C O . . . . . . . . . . . . . . 2,o5'

C O 1- H,-Bilanz

CO -f- H2 als CO + H2. . . . . . . . . 1o,o 0/0 (Rest)

desgl. C H2 (flüssig) . . . . . . . . 52,o0/,

desgl. 1110 . . . . . . . . . . . . . . . 28,3 0/ o

desgl. CH4.... ........... 9,1%

desgl. Co, . . . . . . . . . . . . . . . o,6 0/0

Restgaseigenschaften

Ho . . . . . . .. . . . . 6992 Kcal./Nm3

Hu . . . . . . . . . . . . 6305 Kcal./Nm3

Ho techn....... 6500 Kcal./m3 (15° C/76o mm Hg)

Hu techn. ..... 5870 Kcal./m3 (15° C /76o mm Hg)

Dichte . . . . . . . . . o,6o8 /Luft = 1.

B. Neuer Betrieb (mit Stadtgaserzeugung)

Ofenvolumen . . . . . . . . . . . . 1o m3

Co-Inhalt . . . . . . . . . . . . . . . 885 kg

Gasdruck ............... 7 atü

Temperatur . . . . . . . . . . . . 2oo° C i.

Belastung . . . . . . . . . . . . . . . 128o Nm3 Sygas / Std.

Restgas . . . . . . . . . . . . . . . 7o5 Nm3 / Std.

Kreislauf . . . . . . . . . . . . . . . 1+3

= 1280Nm3 Sygas -f- 384o Nm3 Rücklaufgas (Restg.),

praktische Ausbeute an flüssigen Produkten 67 gjNm3

Sygas = 83 g/Nm3 Nutzgas (CO + H2)

Ofenleistung . . . . . . . . . . . . 85,8g flüssigen kW!Std.

Analysen

Kreislaufgas

Gas Sygas Restgas

Volumprozent

C02 ....... 1,0 2,7 2,3

C0 ........ 28,0 22,6 24,0

H2......... 53,0 36,4 40,4

CH4 ....... 17,0 36,5 31,7

N2 . . . . . . . . . 1,0 1,8 1,6

Kontraktion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45%

C O -E- H2 Umsatz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6o0/0

C 0 -E- H2-Verfl.-Grad . . . . . . . . . . . . . . . . . 50%

CH, bezogen auf CO -,' H2 Umsatz ..... 1g 0(0

Verbrauch von H2: C O . . . . . . . . . . . . . . . . 2,13

C 0 -f- H2 Bilanz

C 0 + H2 als C O -f- H2 . . . . . . . . . . . 4o,o 0/0 (Rest)

desgl. CH, (flüssig) . . . . . . . . 30,0%

desgl. H20 ............... i8,00/0

desgl. C H4 . . . . . . . . . . . . . . . . ii,4 %

desgl. C02................ o,60/0

Restgaseigenschaften

Ho . . . . . . . . . . . . 5274 Kcal./Nm3

Hu .. . . ... . .. . . 4765 Kcal./Nm3

Ho techn....... 4900 Kcal./m3 (15° C/76o mm Hg)

Hu techn. ..... 443o Kcal./m3 (15° C/76o mm Hg)

Dichte . . . . . . . . . 0,505/Luft = i

Normaler Druck im Rohrnetz 72 mm WS

Eine besonders wertvolle Eigenschaft des auf diese Weise gewonnenen Stadtgases ist seine vollkommene Reinheit. Gegenüber anderen Stadtgasen aus Kokerei-oder Gaswerksbetrieben ist es völlig frei von Ammoniak, Naphthalin, Schwefel, Cyan, Teer, Harzbildnern und Sauerstoff.

Aus den vorstehenden Zahlen erkennt man, daß erfindungsgemäß unter Beibehaltung der Syntheseeinrichtung nur mit Vergrößerung der Gaserzeugung eine erhebliche Produktionskapazitätssteigerung möglich ist. Die hierbei auftretende stärkere Methanisierung liefert als Restgas dieser Fahrweise überraschenderweise unmittelbar ein Stadtgas, das den deutschen Normvorschriften entspricht.

Claims

PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Koppelung von Benzinsynthese-Kohlenoxydhydrierung und Stadtgaserzeugung bei Verwendung möglichst stickstoffarmer, zweckmäßig durch Sauerstoffdruckvergasung gewonnener Synthesegase, die gegebenenfalls mit Gaskreislaufführung und/oder überatmosphärischem Druck verarbeitet werden, wobei das anfallende Restgas für Stadtgaszwecke benutzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß unter Anwendung eines Kreislaufverhältnisses von einem Raumteil Frischgas zu annähernd drei Raumteilen Rücklaufgas die Kontaktöfen so hoch belastet werden, daß man j e Raumeinheit Synthesegas unterhalb der möglichen Höchstausbeute an flüssigen Syntheseprodukten bleibt. Angezogene Druckschriften: Französische Patentschrift Nr. 865 030.