DE921565C

DE921565C - Verfahren zur katalytischen Umsetzung kohlenoxydhaltiger Gase

Info

Publication number: DE921565C
Application number: DER7353A
Authority: DE
Inventors: Heinrich Dr Tramm
Original assignee: Ruhrchemie AG
Current assignee: Ruhrchemie AG
Priority date: 1951-10-10
Filing date: 1951-10-10
Publication date: 1954-12-20
Also published as: BE514649A

Description

Verfahren zur, katalytischen Umsetzung kohlenoxydhaltiger Gase In Form von Koksgas, Gichtgas, Generatorgas, Abgasen der Acetylenherstellung oder Gasen, die bei Sauerstoffdruckvergasung von kohlenstoffhaltigen Materialien entstehen, und aus sonstigen Quellen stehen der Synthesetechnik Gasgemische zur Verfügung, die wechselnde Mengen von Kohlenoxyd und Wasserstoff enthalten, zuweilen aber neben Inertbestandteilen nur Kohlenoxyd aufweisen. Derartige Gasgemische können zur Kohlenoxydhydrierung nur nach vorheriger Konvertierung benutzt werden, wo das Kohlenoxyd mit zugemischtem Wasserdampf teilweise in Kohlendioxyd und Wasserstoff übergeführt wird.
Zur Konvertierung kohlenoxydhaltiger Gasgemische sind zahlreiche Katalysatoren geeignet, die bei verschiedener Temperatur und Gasgeschwindigkeit optimale Umsetzungen liefern. Hierbei unterscheidet man normale Konvertierungskatalysatoren, die zur Umsetzung Temperaturen von annähernd 4oo° benötigen, Konvertierungskatalysatoren von mittlerer Aktivität, die bereits bei 300° eine hinreichende Umsetzung zwischen Kohlenoxyd und Wasserdampf bewirken, und hochaktive Konvertierungskatalysatoren, mit deren Hilfe Kohlenoxyd und Wasserdampf bereits bei annähernd 2oo° befriedigend umgesetzt werden können. Besonders aktive Konvertierungskatalysatoren bestehen beispielsweise aus Kupfer oder Kupferoxyd und aktivierenden Metalloxyden der 2. bis 7. Gruppe des Periodischen Systems, die mit oder ohne Trägerstoffe durch Sinter-, Schmelz- oder Preßvorgänge hergestellt worden sind.
Neben dem durch Umsetzung entstandenen Kohlendioxyd enthält das konvertierte Gas stets auch größere Mengen von Wasserdampf, der im Überschuß zugesetzt oder bei der Umsetzung nicht völlig verbraucht wurde. Bisher hat man konvertierte Gase, die zur katalytischen Kohlenoxydhydrierung dienen sollen, vorher weitgehend von ihrem Kohlensäure- und Wassergehalt befreit oder, falls man die Konvertierungsprodukte in den Gasen beließ, von der Konvertierungs- auf die Kohlenoxydhydrierungstemperatur gekühlt. Diese Nachbehandlung war mit größeren Betriebskosten verbunden, weil das Gas hierzu Wärmeaustauscher, Kühlvorrichtungen und Absorptionsvorrichtungen durchlaufen mußte.
Die Kohlenoxydhydrierung erfolgt je nach dem zur Anwendung kommenden Katalysator im allgemeinen zwischen 17o bis 300°. Mit Hilfe spezieller Eisenkatalysatoren sind auch Synthesetemperaturen von annähernd 3oo bis 350° möglich. Es wurde gefunden, daß sich kohlenoxydhaltige Gase, die eine Konvertierung erfordern, in besonders einfacher Weise ohne Abscheidung von Konvertierungsprodukten unmittelbar anschließend an die Konvertierungsreaktion zur katalytischen Kohlenoxydhydrierung verwenden lassen, wenn man bei der Konvertierung hochaktive, aus Kupfer oder Kupferoxyd und aktivierenden Metalloxyden der 2. bis 7. Gruppe des Periodischen Systems bestehende, mit oder ohne Trägerstoffe durch Sinter-, Schmelz- oder Preßvorgänge hergestellte Konvertierungskatalysatoren, die bereits bei Zoo bis 3oo° eine befriedigende Umsetzung zwischen Kohlenoxyd und Wasserdampf ergeben, und bei der Kohlenoxydhydrierung Eisenkatalysatoren, die Synthesetemperaturen oberhalb 300° zulassen, verwendet, wobei man die aus der Konvertierungszone austretenden Gase bei annähernd gleichbleibendem Druck zur Kohlenoxydhydrierung benutzt.
Die zur Konvertierung und Kohlenoxydhydrierung benutzten Katalysatorfüllungen können innerhalb der Syntheseapparatur in beliebiger Weise angeordnet sein, vorausgesetzt, daß der Konvertierungskatalysator in Gasströmungsrichtung vor dem Kohlenoxydhydrierungskatalysator liegt. In einem Ofen, den das Gasgemisch von oben nach unten durchströmt, müssen bei der erfindungsgemäßen Arbeitsweise die unteren Schichten aus einem Kohlenoxydhydrierungskatalysator, beispielsweise aus einem Kobaltkatalysator oder einem Eisenkatalysator, bestehen, während im oberen Teil des Ofens eine zur Konvertierung geeignete Katalysatorschicht angeordnet sein muß. Wenn die Gase von unten nach oben durch den Katalysatorofen strömen, dann ist im unteren Teil des Ofens eine zur Gaskonvertierung geeignete Katalysatorschicht und im oberen Teil des Ofens eine zur katalytischen Kohlenoxydhydrierung geeignete Katalysatorschicht anzubringen. Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich auch mit waagerecht durchströmten Katalysatorfüllungen durchführen, wobei man den Vorteil hat, daß die beiden Katalysatormassen sich in diesem Fall nicht durch Herabfallen aus einer für den Gasdurchgang mit Öffnungen versehenen Siebplatte untereinander mischen können. Eine Konvertierung mit unmittelbar angeschlossener Kohlenoxydhydrierung läßt sich auch nach dem Fluidized-Verfahren durchführen. In diesem Fall werden die Gase in einem schwebend wirbelnden Bett von geeigneten Konvertierungskatalysatoren vorbehandelt und gelangen dann in eine nachgeschaltete Apparatur, wo sie ein schwebend wirbelndes Bett von an sich bekannten Fluidized-Kohlenoxydhydrierungskatalysatoren durchströmen. Bei dieser Hintereinanderschaltung von zwei Fluidized-Katalysatorprozessen ist der Fortfall der bis heute üblichen Wasser- und Kohlendioxydausscheidung aus dem konvertierten Gasgemisch technisch besonders vorteilhaft.
Die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erforderlichen Katalysatorzonen brauchen nicht unbedingt übereinander angeordnet zu sein. Man kann auch mit getrennt nebeneinanderliegenden Aggregaten arbeiten, wenn dafür gesorgt wird, daß beim Übergang von einem zum andern Aggregat keine wesentliche Abkühlung eintritt.
In sonstiger Hinsicht kann die Kohlenoxydhydrierung und die vorgeschaltete Konvertierung alle Arbeitsweisen anwenden, die bei derartigen Gasreaktionen üblich sind. Der Katalysator kann in engen oder weiten Rohren oder in Taschen angeordnet sein. Als Kühlmedien werden vornehmlich Wasser oder wäßrige Salzlösungen verwendet. Es kann aber auch mit Wasserdampf oder mit anderen gasförmigen oder flüssigen Kühlmedien gearbeitet werden.
Sowohl der Konvertierungsabschnitt als auch der Kohlenoxydhydrierungsabschnitt müssen zur Abführung der Reaktionswärme mit einem Kühlsystem versehen sein. Diese Kühlsysteme können hintereinandergeschaltet von den gleichen Kühlmedien durchflossen werden. Man kann aber auch die Konvertierungszone und die Kohlenoxydhydrierungszone mit je einem gesonderten Kühlsystem ausstatten. Dies hat den Vorteil, daß man beide Katalysatorzonen hinsichtlich der Arbeitstemperatur individuell behandeln kann. Die Arbeitstemperatur soll in der Konvertierungszone annähernd ebenso hoch liegen wie in der Hydrierzone, d. h. daß die Temperaturdifferenz nicht so groß werden darf, daß eine intermediäre Wasserabscheidung eintritt.
In der Kohlenoxydhydrierungsstufe kann im üblichen Umfang mit Gaskreislaufführung gearbeitet werden. Hierbei können gegebenenfalls auch verschiedene Synthesestufen Anwendung finden, wobei man zwischen den einzelnen Stufen aus dem Gasgemisch geeignete Syntheseprodukte in gasförmiger oder flüssiger Form abtrennen kann.
Die aus der Kohlenoxydhydrierungszone austretenden gasförmigen und flüssigen Syntheseprodukte werden in der üblichen Weise aufgearbeitet und in jeweils gewünschte Einzelfraktionen zerlegt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: r. Verfahren zur katalytischen Umsetzung kohlenoxydhaltiger Gase durch Konvertierung und nachfolgende Kohlenoxydhyd.rierung,wobei die bei der Konvertierung entstandenen Gase ohne Abscheidung von Konvertierungsprodukten unmittelbar anschließend an die Konvertierungszone zur Kohlenoxydhydrierung benutzt werden, gekennzeichnet durch Verwendung von hochaktiven, aus Kupfer oder Kupferoxyd und aktivierenden Metalloxyden der 2. bis 7. Gruppe des Periodischen Systems bestehenden, mit oder ohne Trägerstoffe durch Sinter-, Schmelz- oder Preßvorgänge hergestellten Konvertierungskatalysatoren, die bereits bei Zoo bis 300° eine befriedigende Umsetzung zwischen Kohlenoxyd und Wasserdampf ergeben, und die Anwendung von Eisenkatalysatoren, die Temperaturen oberhalb 300° zulassen, für die Kohlenoxydhydrierung, wobei die aus der Konvertierungszone austretenden Gase bei annähernd gleichbleibendem Druck zur Kohlenoxydhydrierung benutzt werden.
2. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch i, gekennzeichnet durch Syntheseöfen, in denen die zur Konvertierung und zur Kohlenoxydhydrierung dienenden Katalysatorschichten unmittelbar aufeinander oder nebeneinander angeordnet sind.
3. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß im Konvertierungsabschnitt und im Kohlenoxydhydrierungsabschnitt getrennte Kühlsysteme angeordnet sind. q.. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß in den unmittelbar hintereinandergeschalteten Konvertierungs- und Kohlenoxydhydrierungszonen die Umsetzung nach dem Wirbelschichtverfahren erfolgt. Angezogene Druckschriften: USA.-Patentschrift Nr. 2 257 293.