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Verfahren zur kontinuierlichen thermisch-katalytischen
Herstellung von Stadtgas aus Leichtbenzin od. ähnl.
Kohlenwasserstoffmischungen
Die Herstellung von Stadtgas aus Leichtbenzin oder ähnlichen, leichtsiedenden, flüssigen Kohlen- wasserstoffgemischen ist vielfach versucht worden, befriedigend jedoch nicht gelungen. Im allgemeinen wird zur Herstellung von Stadtgas das Leichtbenzin oder werden die ähnlichen Kohlenwasserstoffgemische katalytisch kontinuierlich mit Luft und Wasserdampf in von aussen beheizten, katalysatorgefüllten Reak- tionsräumen gespalten, wobei man Stadtgas erhält, welches aus etwa 60 Vol.-% Wasserstoff, 19Vol.-%
Kohlenmonoxyd, 8 Vol.-% Kohlendioxyd, Rest Stickstoff und Restkohlenwasserstoffe, besteht, und einen
Heizwert von etwa 2700 Kcal/Nnf besitzt.
Um dieses Gas als Stadtgas verwenden zu können, ist daher eine Aufkarburierung erforderlich, die durch Einspritzen von Leichtbenzin vorgenommen wird. Im Ergebnis entsteht dabei ein Gas mit einem Heizwert von etwa 4200 Kcal/Nm ?, doch sind diese Massnahmen nicht frei von Nachteilen. Einerseits werden durch das eingespritzte Leichtbenzin, insbesondere wegen des darin enthaltenen Anteils an C-Kohlenwasserstoffen und höheren Kohlenwasserstoffen, die Brenneigen- schaften des Gases verschlechtert, darüber hinaus besteht anderseits die Gefahr, dass das Leichtbenzin im
Rohrnetz kondensiert.
Zwar ist es grundsätzlich bekannt, zur Spaltung von Kohlenwasserstoffen in einer
Vorstufe das Einsatzmaterial in leichtere, dampfförmig anfallende Kohlenwasserstoffe und in einen höher siedenden flüssigen, kohlenstoffreicheren Anteil zu zerlegen, wobei nur die dampfförmigen Anteile der
Spaltung unterworfen werden, während der flüssige Anteil mit allen schädlichen Bestandteilen zur Dekkung des Wärmebedarfs der Anlage verbrannt wird. Diese bekannten Massnahmen haben jedoch zur Entwicklung der Verfahren zur Herstellung von Stadtgas aus Leichtbenzin und ähnlichen Kohlenwasserstoffen in Spaltanlagen nicht beigetragen.
Es ist ausserdem ein Verfahren zur kontinuierlichen thermisch-katalytischen Herstellung von Stadtgas aus Leichtbenzin oder ähnlichen Kohlenwasserstoffmischungen mit Luft und Wasserdampf als Reaktionsmitteln, insbesondere in aussenbeheizten, katalysatorgefüllten Reaktionsräumen, bekannt, bei dem eine nachfolgende Kaltkarburierung durchgeführt wird und bei welchem das Leichtbenzin oder die ähnlichen Kohlenwasserstoffmischungen in eine leichtere und in eine schwere Fraktion getrennt und die schwere Fraktion der Spaltung, die leichtere dem Spaltgas zur Karburierung zugeführt wird. Hiebei arbeitet man anlagemässig mit einer besonderen Fraktionierkolonne und einem nachgeschalteten Reaktor mit katalysatorgefüllten Reaktionsräumen. Diese Massnahmen sind in energetischer und in apparativer Hinsicht nachteilig.
In energetischer Hinsicht sind die bekannten Massnahmen nachteilig, weil einerseits die Fraktionierung und anderseits die Spaltung Energie erfordern, die sich bei den bekannten Massnahmen addieren, während die fühlbare Wärme des Spaltgases vernichtet werden muss, in apparativer Hinsicht sind die bekannten Massnahmen nachteilig, weil eine besondere Fraktionierkolonne erforderlich ist und ausserdem auch die Karburierung in besonderen Apparaten durchgeführt werden muss.
Die Erfindung hat sich im Anschluss an das letzterwähnte Verfahren die Aufgabe gestellt, auf einfachere und energetisch günstigere Weise aus Leichtbenzin und ähnlichen Kohlenwasserstoffmischungen Stadtgas herzustellen.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen thermisch-katalytischen Herstellung von Stadtgas aus Leichtbenzin oder ähnlichen Kohlenwasserstoffmischungen mit Luft und Wasserdampf als Reak-
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ticnsmitteln, insbesondere in aussenbeheizten, katalysatorgefüllten Reaktionsräumen, und nachfolgender
Kaltkarburierung, bei welchem das Leichtbenzin oder die ähnlichen Kohlenwasserstoffmischungen in eine leichtere und in eine schwerere Fraktion getrennt und die schwerere Fraktion der Spaltung, die leichtere dem Spaltgas zur Karburierung zugeführt wird.
Die Erfindung besteht darin, dass das Spaltgas nach seinem
Austritt aus der Spaltanlage gekühlt und hierauf entweder zur Gänze oder zum Teil mit dem Leichtbenzin oder den ähnlichen Kohlenwasserstoffmischungen, bevorzugt im Gegenstrom, gewaschen und dabei mit der leichteren Fraktion karburiert wird, während die schwerere Fraktion aus der Waschstufe der Spaltanlage zugeführt wird, wobei für den Fall, dass nur ein Teil des Spaltgases gewaschen wurde, dieser Teil mit dem nicht gewaschenen Rest vereinigt wird. Eine weitere Verbesserung in wärmetechnischer Hinsicht erreicht man dadurch, dass die schwerere Fraktion mit dem Kühlmittel für das Spaltgas und mit Spaltgas selbst in
Wärmeaustausch gebracht und damit verdampft, vorgewärmt und in an sich bekannter Weise in Mischung mit Wasserdampf und Luft in die Spaltanlage eingeführt wird.
Im übrigen besteht im Rahmen deserfin- dungsgemässen Verfahrens die Möglichkeit, durch geeignete Wahl des Anteils des Spaltgases, der gewa- schen wird, und/oder der Temperatur, bei welcher das Waschen erfolgt, den Heizwert des Endgases auf einen gewünschten Wert einzustellen.
Bei der erfindungsgemässen Massnahme erfolgt infolge der Partialdruckerniedrigung in der Waschstufe eine Art Trägergasdestillation, wobei entsprechend dem hohen Dampfdruck der leichten Benzinanteile diese vorwiegend vom Gas aufgenommen werden. Das Kühlen des Spaltgases kann auf beliebige Weise durchgeführt werden, bevorzugt z. B. mit Wasser durch Waschung.
Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind vor allem energetischer und apparativer Natur, da die Energie für die Fraktionierung aus dem Spaltgas gedeckt wird, während auf eine besondere Fraktionier- kolonne verzichtet werden kann.
Im folgenden wird die Erfindung an Hand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeich- nung ausführlicher erläutert.
Die Figur zeigt schematisch eine Anlage zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens.
Die in der Figur dargestellte Anlage besteht zunächst aus einer an sich bekannten Spaltanlage 1 mit aussenbeheizten, katalysatorgefüllten Reaktionsräumen. Die Beheizung erfolgt mit Leichtbenzin, welches zu diesem Zweck aus dem Vorratsbehälter über die Rohrleitung. 3 in die Anlage eingeführt wird. Im übri- gen ist ein Abhitzekessel 4 der Spaltanlage 1 nachgeschaltet, in dem der im Verfahren benötigte Wasserdampf erzeugt wird, der über die Leitung 5 in den Prozess eingeführt wird. Das Spaltgas verlässt die Spaltanlage über die Rohrleitung 6, passiert einen Wärmeaustauscher 7 und gelangt in den Kühler 8. Hier wird es auf irgendeine Weise, beispielsweise mit Wasser, gekühlt.
Das durch die Kühlung auf eine bestimmte und vorgewählte Temperatur eingestellte Spaltgas gelangt in die Waschstufe 9, die hier als üblicher Glockenbodenwascher ausgeführt ist, und in der eine Waschung des Spaltgases stattfindet, u. zw. mit Leichtbenzin. Dieses Leichtbenzin wird im Kopf der Kolonne 9 aufgegeben, während die Spaltgase in den Fuss der Kolonne eintreten. Über den Kopf der Kolonne verlässt folglich das mit den leichtsiedenden Anteilen des Leichtbenzins beladene Spaltgas die Kolonne, wobei dieses Spaltgas über die Leitung 10 dem Verbraucher zugeführt wird. Aus dem Fuss der Kolonne 9 werden die höher siedenden Anteile des Leichtbenzins abgezogen, die über die Leitung 11 und einen Verdampfer 12 in die Spaltanlage 1 eingeführt werden.
Der Verdampfer 12 wird im Wärmeaustausch mit dem aus dem Kühler 8 abgehenden Kühlmittel über die Leitung 13 beheizt. Diese schwerere Fraktion des in der Waschstufe 9 eingeführten Leichtbenzins gelangt zum Teil unmittelbar zur Beheizung in die Spaltanlage l, zum Teil über den Wärmeaustauscher 7 nach Vorwärmung in die Reaktionsräume der Spaltanlage 1, wobei über eine in der Figur nur angedeutete Mischdüse 14 der Wasserdampf, der über die Leitung 5 zugeführt wird, mit der zu vergasenden Fraktion des Leichtbenzins gemischt wird. Hier wird ausserdem als Vergasungsmittel benötigte Luft eingeführt, die über die Leitung 15 mit Gebläse 16 zugeführt wird. Über den Abhitzekessel 4 gelangen die Rauchgase, die bei der Beheizung der Spaltanlage 1 entstanden sind, in den Kamin 18.
Der Brennstoff für die Beheizung wird über 19 zugeführt.
Wie die Figur erkennen lässt, wird wahlweise nicht die gesamte Spaltgasmenge durch die Waschkolonne 9 geführt, vielmehr besteht die Möglichkeit, einen Teilstrom nach dem Kühler 8 und vor dem Eintritt in die Waschkolonne 9 über die Leitung 20 abzuzweigen, wobei das Mischungsverhältnis zwischen diesem Teilstrom und dem über die Waschkolonne geführten Teilstrom über einen Heizwertregler 17 eingegestellt werden kann, so dass ein Spaltgas vorgebbaren Heizwertes erzeugt wird.
Arbeitet man beispielsweise mit einem Leichtbenzin, in dem die Kohlenwasserstoffe etwa in folgender Aufteilung enthalten sind :
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EMI3.1
<tb>
<tb> C3 <SEP> 2 <SEP> Gew.-%
<tb> C4 <SEP> 18Gew.-%
<tb> Cs <SEP> 30 <SEP> Gew.-%
<tb> C6 <SEP> 30 <SEP> Gew.-%
<tb> C7 <SEP> 20 <SEP> Gew.-%,
<tb>
EMI3.2
EMI3.3
<tb>
<tb> mit <SEP> eben <SEP> demco <SEP> ! <SEP> - <SEP> 7, <SEP> 61 <SEP>
<tb> CO <SEP> - <SEP> 18, <SEP> 10 <SEP>
<tb> H2-57, <SEP> 20
<tb> Nz-9, <SEP> 56 <SEP>
<tb> CH4 <SEP> - <SEP> 2,86 <SEP>
<tb> C3Hs <SEP> - <SEP> 0, <SEP> 95 <SEP>
<tb> C, <SEP> H <SEP> -2, <SEP> 14 <SEP>
<tb> CsHIZ <SEP> - <SEP> 1, <SEP> 19 <SEP>
<tb> C6H14 <SEP> - <SEP> 0, <SEP> 38
<tb> C1H16 <SEP> - <SEP> 0,
<SEP> 01
<tb>
Durch Einstellung der Temperatur des in die Waschkolonne eingeführten Spaltgases über den Kühler 8 oder Einstellung des Teilstromverhältnisses lässt sich die Zusammensetzung des Produktionsgases in weiten Grenzen variieren.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur kontinuierlichen thermisch-katalytischen Herstellung von Stadtgas aus Leichtbenzin oder ähnlichen Kohlenwasserstoffmischungen mit Luft und Wasserdampf als Reaktionsmitteln, insbesondere in aussenbeheizten, katalysatorgefüllten Reaktionsräumen, und nachfolgender Kaltkarburierung, bei welchem das Leichtbenzin oder die ähnlichen Kohlenwasserstoffmischungen in eine leichtere und in eine schwerere Fraktion getrennt und die schwerere Fraktion der Spaltung, die leichtere dem Spaltgas zur Karburierung zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Spaltgas nach seinem Austritt aus der Spaltanlage gekühlt und hierauf entweder zur Gänze oder zum Teil mit dem Leichtbenzin oder den ähnlichen Kohlenwasserstoffmischungen, bevorzugt im Gegenstrom,
gewaschen und dabei mit der leichteren Fraktion karburiert wird, während die schwerere Fraktion aus der Waschstufe der Spaltanlage zugeführt wird, wobei für den Fall, dass nur ein Teil des Spaltgases gewaschen wurde, dieser Teil mit dem nicht gewaschenen Rest vereinigt wird.