DE1085859B - Ofen zur zyklischen und katalytischen Umwandlung von Kohlenwasserstoffen in wasserstoffhaltige Gase - Google Patents

Description

• Ofen zur zyklischen und katalytischen Umwandlung von Kohlenwasserstoffen in wasserstoffhaltige Gase Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens zur zyklischen und katalytischen Umwandlung von flüssigen oder gasförmigen Kohlenwasserstofffen mittels Wasserdampf in wa-sserstoffhailtige Gase. Dieses Verfahren besteht je Zyklus aus mehreren Phasen, nämlich einer fteizungsphase, einer Phase der Reduktion des Katalysators und einer Gaserzeugungsphase, die je durch Durchgang von Wasserdampf getrennt sind.
• In der ersten Phase werden die zur Umwandlung der Kohlenwasserstoffe erforderlichen Kalorien zugeführt, indem über einen nickelhaltigen Katalysator oxydierende Heizgase geleitet werden, die von einem beliebigen Brennstoff herrühren, beispielsweise gasförmigen oder flüssigen Kohlenwasserstoffen, Industriegasen, Kohlenstaub USW., die mit Luftüberschuß verbrannt sind. Diese heißen oxydierenden Gase verursachen die Verbrennung kohlenstoffhaltiger Ablagerungen (Rückstände der vorhergehenden Umsetzung) und regenerieren so den Katalysator, wobei das Nickel zu Nickeloxyd oxydiert wird. Die zweite Phase dient dazu, das Nickeloxyd mindestens zum Teil durch Überleitung eines reduzierenden Gases oder einer gasförmigen reduzierenden Mischung wieder zum Metall zu reduzieren, wobei das Reduktionsgas ein Teil des vorher erzeugten Gases sein kann. Die dritte Phase besteht in der Überleitung einer innigen Mischung von Kohlenwasserstoffen und Wasserdampf über den zumindest teilweise reduzierten Katalysator, wobei die Umwandlung des Kohlenwasserstoffs in das wasserstöff- und kohlenoxydhaltige Gas erfolgt.
• Es sind bereits Apparaturen bekannt, die aus einem Ofen mit senkrechtem Schacht bestehen, in welchem eine Füllung aus feuerbeständigem Material und eine Katalvsatorschicht übereinander angeordnet sind, wobei in der Gaserzeugungsphase die von unten nach oben durch das feuerbeständige Material aufsteigenden Reaktionsgase erhitzt und gemischt werden und dann im Katalysatorbett in Reaktion treten, während der Heizungsphase durchströmen die Heizgase die hitzebeständigen Baustoffe gegebenenfalls von oben nach unten, so daß sie je nach dem angewandten Verfahren den Ofen entweder durch den oberen oder durch den unteren Teil verlassen.
• Für die direkte Umwandlung der schwersten flüssigen Kohlenwasserstoffe des Erdöls sind diese Vorrichtungen nicht geeignet, weil diese Stoffe schwere Kohlenwasserstoffe, wie Teere oder Asphalte, freien Kohlenstoff und mineralische Asche .enthalten und deshalb nicht vollständig verdampft werden können. Außerdem würden die schweren Stoffe und .die festen Bestandteile die Katalvsatorschicht sehr rasch verstopfen.
• Auch zur Umwandlung von Kohlenwasserstoffen in kontinuierlichem Verfahren sind bereits verschiedene Vorrichtungen bekanntgeworden, die im wesentlichen aus Ofen bestehen, innerhalb welcher eine Katalysatormasse erhitzt wird, wobei der Kohlenwasserstoff entweder in flüssiger Form durch einen Injektor eingespritzt oder in gasförmiger Form durch eine aus glühendem Koks bestehende Masse hindurchgeleitet wird. Im letzteren Falle wurde auch schon die Bewegungsrichtung des zu behandelnden Gases periodisch umgekehrt und zu diesem Zwecke der Ofen U-förmig mit zwei parallelen Schenkeln gestaltet. Zur zyklischen Umwandlung von Kohlenwasserstoffen ist keine dieser bekannten Vorrichtungen geeignet; auch ist es nicht möglich, in den bekannten Ofen nach Wahl entweder flüssiger oder gasförmige Kohlenwassenstoffe zu verarbeiten.
• Gegenstand der Erfindung ist ein Ofen zur zyklischen und katalytischen Uhrwandlung von Kohlenwasserstoffen mittels Wasserdampf in wasserstoffhaltige Gase mit einem gasdurchlässigen, den Katalysator tragenden Boden, je- einer Leitung zur Einführung von Heizgasen und zur Abführung der aus gasförmigen Kohlenwasserstoffen erzeugten Gase im oberen Ofenteil und einer unterhalb der Katalysatorschicht angeordneten Leitung zur Abführung der Heizgase, dessen wesentliche Merkmale darin bestehen, daß der Ofen in seinem oberen Teil eine nach oben verjüngte konische Gestalt besitzt und dort mit einer nach Bedarf einschaltbaren Einspritz- und Verteilungsdüse für flüssige Kohlenwasserstoffe und einer Leitung zur Einführung von Wasserdampf ausgestattet ist und daß im unteren Ofenteil auf dem gasdurchlässigen Boden durch Sammelleitungen gespeiste, herausnehmbare, in ihrem oberen Teil durch durchlöcherte feuerbeständige Ziegel geschützte Rohre für die Beaufschlagung des Ofens mit gasförmigen Kohlenwasserstoffen angeordnet sind, wobei die Abführungsleitung für die Heizgase zugleich der Abführung der aus flüssigen Kohlenwasserstoffen erzeugten Gase dient.
• Der Katalysator ruht auf einem durchlochten Boden, der unter dem zylindrischen Teil des Ofens angebracht ist und sowohl den Abzug der Fabrikationsgase als auch der in einer zusätzlichen Verbrennungskammer erzeugten Verbrennungsgase ermöglicht. Es kann aber auch der obere Teil des Ofens selbst als Verbrennungskammer zur Erzeugung heißer Verbrennungsgase eingerichtet sein.
• In diesem Ofen können sowohl flüssige Kohlenwasserstoffe als auch gasförmige Kohlenwasserstoffe aufbereitet werden.
• Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Ofens für die Aufbereitung von flüssigen und gasförmigen Kohlenwasserstoffen ist in der Zeichnung in rein schematischer Darstellung gezeigt.
• Fig. 1 ist ein senkrechter Schnitt durch den Ofen, Fig. 2 ein Schnitt nach der Linie II-II in Fig. 1. In den oberen Teil des Ofens münden die Leitungen 21 und 22, von welchen die erste den flüssigen Kohlenwasserstoff und einen Teil des benötigten Wasserdampfes und die zweite den restlichen Wasserdampf und gegebenenfalls in einer .späteren Phase des Zyklus auch das Reduktionsgas zuführt. Die Leitung 22 führt tangential in den oberen Teil des Ofens. Da eine homogene Verteilung des Kohlenwasserstoffs und des Wasserdampfes auf die Oberfläche der Katalysatorschicht 23 von besonderer Bedeutung ist, wird zweckmäßig eine Einspritzvorrichtung verwendet, welche diese homogene Verteilung sicherstellt. Durch den oberen Teil des Ofens wird - ohne unmittelbare Berührung - der aus der Einspritzvorrichtung austretende Strahl derart umschlossen, daß jeder Wirbel vermieden wird, welcher die gute Aufrechterhaltung der Mischung und Verteilung auf die Oberfläche des Katalysators beeinträchtigen könnte. Fall die Heizgase außerhalb des Ofens durch Verbrennung geeigneter Stoffe erzeugt wurden, werden sie durch die Leitung 22 in den Ofen eingeführt. Diese Heizgase und das Umsetzungsgemisch gehen abwechselnd nacheinander durch den Katalysator 23, den durchbrochenen Boden 24 und werden dann durch eine Leitung 25 abgezogen.
• Je nach dem Einzelfall kann man an Stelle eines Katalysators aus einer einzigen Schicht auch einen solchen aus zwei getrennten Schichten verwenden, die gleicher oder verschiedener Art sein können. Wenn man eine Reduktion des Katalysators vor der Gaserzeugungsphase wünscht, können als Reduktionsgase gegebenenfalls rückgeführte Fabrikationsgase dienen, die dem Ofen beispielsweise durch die Leitung 22 zugeführt werden.
• Für den Betrieb mit gasförmigen Kohlenwasserstoffen werden die Heizgase durch die Leitung 22 zu-und durch die Leitung 25 abgeführt. Zur Aufrechterhaltung der wünschenswerten Gegenströmung werden die gasförmigen Kohlenwasserstoffe und der Dampf (und in einer späteren Phase gegebenenfalls das Reduktionsgas) durch die durchlöcherten horizontalen Rohre 27 .in die Katalysatorschicht eingeleitet. Die erzeugten wasserstoffhaltigen Gase verlassen den Ofen durch die Leitung 29. Die Rohre 27, welche auf der Bodenplatte 24 aufliegen, werden mittels Ventilen 30 durch Sammelleitungen 26 gespeist. Sie können aus dem Ofen herausgezogen werden, zu welchem Zwecke eine Verkleidung aus durchlöcherten Ziegeln 28 über ihnen angebracht ist.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE-. 1. Ofen zur zyklischen und katalytischen Umwandlung von Kohlenwasserstoffen mittels Wasserdampf in wasserstoffhaltige Gase mit einem gasdurchlässigen, den Katalysator tragenden Boden, je einer Leitung zur Einführung von Heizgasen und zur Abführung der aus gasförmigen Kohlenwasserstoffen erzeugten Gase im oberen Ofenteil und einer unterhalb der Katalysatorschioht angeordneten Leitung zur Abführung der Heizgase, dadurch gekennzeichnet, .daß der Ofen in seinem oberen Teil eine nach oben verjüngte konische Gestalt besitzt und dort mit einer nach Bedarf einschaltbaren Einspritz- und Verteilungsdüse für flüssige Kohlenwasserstoffe und einer Leitung (22) zur Einführung von Wasserdampf ausgestattet ist- und daß im unteren Ofenteil auf dem gasdurchlässigen Boden (24) durch Sammelleitungen (26) gespeiste, herausnehmbare, in ihrem oberen Teil durch durchlöcherte feuerbeständige Ziegel (28) geschützte Rohre (27) für die Beaufschlagung des Ofens mit gasförmigen Kohlenwasserstoffen angeordnet sind, wobei die Abführungsleitung für die Heizgase zugleich der Abführung der aus flüssigen Kohlenwasserstoffen erzeugten Gase dient.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Teil des Ofens zur Erzeugung heißer Verbrennungsgase eingerichtet ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 528 291, 529 729, 830 637; französische Patentschrift Nr. 845 361; USA.-Patentschrift Nr. 2 170 265.