DE1025848B

DE1025848B - Verfahren und Vorrichtung zum katalytischen Hydrieren der Oxyde des Kohlenstoffs unter Abscheiden der Reaktionsprodukte

Info

Publication number: DE1025848B
Application number: DEM13629A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Erich Arnold; Philipp Rack; Berthold Scholz
Original assignee: Metallgesellschaft AG
Current assignee: GEA Group AG
Priority date: 1952-04-05
Filing date: 1952-04-05
Publication date: 1958-03-13

Description

Verfahren und Vorrichtung zum katalytisdien Hydrieren der Oxyde des Kohlenstoffs unter Abscheiden der Reaktionsprodukte Bei der Synthese von Kohlenwasserstoffen und Kohlenwasserstoffverbindungen durch Kohlenoxydhydrierung werden die Reaktionsprodukte, die dampfförmig in den aus Syntheseöfen abziehenden Gasen enthalten sind, aus den Gasen durch fraktionierte Kondensation niedergeschlagen. In der Regel werden die Gase zunächst in einem Wärmeaustauscher mit den zu den Syntheseöfen gehenden Gasen mittelbar auf Temperaturen von etwa 90 bis 120°C. z. B.
100° C, gekühlt, wobei sich die höhersiedenden Reaktionsprodukte zum Teil in flüssiger Form abscheiden. Darauf erfolgt die weitere Kühlung der Gase in einem Kondensator bis auf etwa 50 bis 20° C, z. B. auf 35°C. Hierbei fallen Reaktionswasser und die kondensierbaren wertvollen Reaktionsprodukte aus.
Die Gase können dann, gegebenenfalls nach weiterer Behandlung, z. B. durch Olwäsche oder mit Adsorbentien, als Restgas verwertet, z. B. verbrannt werden. Bei der Abkühlung im Wärmeaustauscher und im Kondensator kondensieren die Reaktionsprodukte zum Teil in sehr fein verteilter Form, z. B. als Nebel.
Man hat schon versucht, diese feinverteilten Stoffe dadurch abzuscheiden, daß man Beruhigungsräume einschaltete, in welche das Gas tangential einströmte.
Dadurch wurden indessen die im Gas suspendierten Teilchen nur teilweise, z. B. an den Wänden der Räume, niedergeschlagen, während ein mehr oder weniger großer Rest der feindispergierten Teilchen nicht erfaßt werden konnte. Dieser ging teilweise bis in das Endgas, bedingte einen Ausbeuteverlust an wertvollen Stoffen und verursachte Störungen bei der Weiter Verwendung der Restgase, insbesondere durch Korrosion und Bildung von Ansätzen in den Leitungen und sonstigen Apparateteilen.
Es ist schon vorgeschlagen worden, Flüssigkeiten aus Gasgemischen, z. B. Lösungsmittel aus warmer Abluft, dadurch abzutrennen, daß das gegeben, enfalls vorgekühlte Dampf-Luft-Gemisch, das eine hohe Strömungsgeschwindigkeit besitzt, in einem Zuleitungsrohr bis zur Kondensation des Dampfes abgekühlt wird. Die sich ausscheidenden Tröpfchen werden in einem gekühlten Spiralkanal durch die infolge der hohen Strömungsgeschwindigkeit auftretenden Zentrifugalkräfte abgeschieden. Die abgeschiedene Flüssigkeit wird gesammelt und abgeführt, während die Abluft erforderlichenfalls einer zusätzlichen Rückgewinnungsanlage für die noch in ihr enthaltenen Flüssigkeitsreste zugeführt wird. Diese Vorrichtung ist infolge der Ineinanderfügung von Kühler und Abscheider umständlich, insbesondere sind wegen dieses Zusammenbaues Reparaturen schwierig, die auftreten können, wenn korrodierende Flüssigkeiten abgeschieden werden sollen. Andererseits würde die Anfertigung der Vorrichtung aus korosionsbeständigem Metall verhältnismäßig kostspielig werden. Darüber hinaus ist es bei den in technischen Anlagen üblichen Gasmengen vielfach praktisch unmöglich, die notwendige Kühlfläche in einem solchen Zuleitungsrohr unterzubringen. Durch die Erfindung gelingt es, betriebssicher und einfach und mit einem hohen Wirkungsgrad der Abscheidung die Reaktionsprodukte der Kohlenoxvdhydrierung abzuscheiden.
Das Verfahren ist auch noch wirtschaftlich, wenn die hierfür bestimmte Vorrichtung aus korrosionsbeständigen Baustoffen hergestellt werden muß.
Fliehkraftabscheider sind in der Petroleumindustrie schon vielfach zum Entfernen von Nebeln, insbesondere Olnebeln, aus Gasen und Dämpfen angewendet worden. Indessen hat man dort mit diesen Vorrichtungen keine praktisch vollständige Abscheidung erzielen können. Ihr Wirkungsgrad überstieg in der Regel nicht 90% Es wurde nun gefunden, daß aus den die Reaktoren der Fischer-Tropsch-Synthese verlassenden Gase und Dämpfe die Paraffin-und Olnebel, die in den zum Kühlen der Gase und Dämpfe verwendeten Wärmeaustauschern und Kühlern entstehen, mit Zyklonen oder Multizyklonen so vollständig abgeschieden werden können, daß sie keine Betriebsstörungen mehr verursachen, wenn ein Wärmeaustauscher mit einem nachgeschalteten Kondensator derart zu einer Abscheidevorrichtung vereinigt wird, daß die Zyklone oder Multizyklone zwischen Wärmeaustauscher und Kühler und unmittelbar hinter dem Kühler so angeordnet sind, daß die Gase und Dämpfe aus den Wärmeaustauschern bzw. Kühlern unmittelbar in die jeweils unterhalb dieser Vorrichtungen liegenden Abscheideeinrichtungen gelangen.
Vorteilhaft werden zwischen dem Wãrmeaustauscher und/oder Kühler und den Zyklonen Vorabscheider angeordnet, die zweckmäßig aus Prallflächen bestehen. An diesen scheiden sich insbesondere die großen Tröpfchen ab. Die Prallflächen werde vorteilhaft geneigt ausgebildet und an ihren unteren Rändern mit Rillen oder ähnlichen Einrichtungen versehen, so daß die ausgeschiedenen flüssigen Stoffe gleichzeitig an diesen Abscheidern gesammelt und aus dem Abscheideraum abgeführt werden können.
In der Zeichnung sind verschiedene Ausführungsformen der Vorrichtung gemäß der Erfindung beispielsweise und schematisch dargestellt.
Fig. 1 zeigt einen Wärmeaustauscher im senkrechten Schnitt, dem ein Kondensator (Fig. 2) nachgeschaltet ist.
Fig. 3 zeigt eine besondere Ausführungsform eines Teiles der Vorrichtung gemäß der Erfindung, die mit Heizung oder Kühlung versehen ist.
Fig. 4 ist eine Seitenansicht der Teile 13. 14. 15 nach Fig. 2.
In der erfindungsgemäßen Vorrichtung (Fig. 1 und 2) wird das bei 1 eintretende Gas in den Rohren 2. die in Rohrböden 2a befestigt sind, mit einem bei 4 in den Wärmeaustauscher 3 eingeführten und bei 5 abgeleiteten Kühlmittel, z. B. frischem Synthesegas oder kälterem Kreislaufgas, gekühlt. Im unteren Teil des Behälters, 6 ist ein aus einem oder mehreren Multizyklonrohren 7 bestehender Abscheider eingebaut, in den das Gas oben bei 8 eintritt. Die im Wärmeaustauscher 3 aus dem Gas ausgeschiedenen Teilchen, die vorzugsweise flüssig sind und teilweise im Gas schweben, werden in den Multizyklonrohren 7 niedergeschlagen und sammeln sich im unteren Teil des Behälters 6. Die abgeschiedene Flüssigkeit wird durch einen Siphon 11 abgeleitet, während die von den ausgeschiedenen Teilchen befreiten Gase durch die Rohre 9 den Multizyklon verlassen und durch die Leitung 10 in den gemäß Fig. 2 nachgeschalteten Kondensator 33 geleitet werden. Dieser ist in üblicher Weise mit Kühlrohren 12 ausgestattet und wird in bekannter Weise mit Wasser betrieben, das um die Rohre fließt ; z. B. tritt es bei 30 in den Kondensator ein und verläßt ihn bei 31. Aus den Kühlrohren des Kondensators gelangt das Gas in einenVorabscheider, der in dem Beispiel aus schräg gestellten Blechen 13 aufgebaut ist und der in dem den Kondensator unten abschließenden Behälter 32 angeordnet ist. Die Bleche tragen Rinnen 14, durch die die abgeschiedenen flüs sigen Stoffe in eine Ringkammer 15 und von dort durch den Stutzen 16 abgeleitet werden. Unter dem Vorabscheider befindet sich ein Multizyklon 17. in welchem die feinen Tröpfchen und Nebel aus dem gekühlten Gas abgeschieden werden. Das Gas verläßt den Behälter 32 durch den Stutzen 18, die abgeschiedene Flüssigkeit über den Siphon 19.
In Fig. 3 ist noch die Möglichkeit vorgesehen, die Multizyklone als Kühl-oder Heizeinrichtung zu betreiben. Zu diesem Zweck sind zwei Rohrböden 20 und 21 angebracht, so daß durch den dadurch abgesonderten Raum 22 ein Kühl-oder Heizmittel strömen kann, das bei 23 und 24 ein-bzw. austritt.
Die Vorrichtung kann entweder zum Erwärmen oder zum Abkühlen der ernndungsgemäß behandelten Gase dienen. Eine Erwärmung ist z. B. dort am Platze, wo durch zu schroffes Abkühlen sehr fein verteilte Stoffe aus dem Gas ausgeschieden sind, z. B. nach Durchgang des Gases durch den Wärmeaustauscher 3.
Eine Kühlung empfiehlt sich in vielen Fällen im Anschluß an den Kondensatay-, um weitere wertvolle Reaktionsprodukte aus den behandelten Gasen zu gewinnen oder wenn das im Kondensator benutzte Kühlmittel nicht mit ausreichend niedrigen Temperaturen zur Verfügung steht. In diesem Fall läßt sich die Vorrichtung nach Fig. 3 mit einem zweiten Kühlmittel betreiben, das niedrigere Temperaturen als das im Kondensator angew-endete hat. Da das zweite Kühlmittel nur in verhältnismäßig geringen Mengen benötigt wird. läßt sich hier gegebenenfalls auch ein Kühlmittel verwenden, das mit besonderen Kosten beschafft werden muß und für die Kühlung des Kondensators, der ungleich größere Kühlmittelmengen braucht, aus wirtschaftlichen Gründen nicht in Frage kommt.
Man hat bereits für die Entstaubung von Rauchgas auf nassem Wege eine Vorrichtung vorgeschlagen. in welcher ein Wärmeaustauscher mit dem Einlaß und dem Auslaß des Entstaubers so verbunden ist. daß ihn als wärmeabgebendes Mittel das Rohgas und als wärmeaufnehmendesMittel das Reingas durchströmt. Durch diese Anordnung wird das Gasvolumen im Reiniger vermindert und der Spülwasserverbrauch der Filter verringert. Aus dieser Vorveröffentlichung konnte man nicht entnehmen, daß es heim Kühlen der Reaktionsprodukte der Fischer-Tropscl-Synthese mögtich sein wïde, durch einen Wärmeaustauscher mit nachgeschaltetem Kondensator, wobei sowohl der Wärmeaustauscher als auch der Iliondensator mit einem Zvl ; lon zu einer Abscheidevorrichtung vereinigt ist, eine vollständige Abscheidung der kondensierbaren Anteile, inshesondere der Fettsäuren, zu erreichen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE.

1. Verfahren zum katalytischen Hydrieren der Oxyde des Kohlenstoffs mit anschließendem Abscheiden der Reaktionsprodukte, dadurch gekennzeichnet, daß ein Wärmeaustauscher mit nachgeschaltetem Kondensator und Zyklonen zum Ahbscheiden verwendet wird. wobei sowohl der Wärmeaustauscher (3) als auch der Kondensator (33) mit einem Zyklon, zweckmäßig Multizyklon (7 bzw. 17), zu einer Abscheidevorrichtung vereinigt ist, in der der Zyklon oder lTultizyklon im Raum unterhalb des Wärmeaustauschers bzw. des Kondensators angeordnet ist.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einem Wärmeaustauscher ein Kondensator nachgeschaltet ist, wobei sowohl der Wärmeaustauscher (3) als auch der Kondensator (33) mit einem Zyklon, zweckmäßig Muttizyklon (7 bzw.

17), zu einer Abscheidevorrichtung vereinigt ist, in der der Zyklon oder Multizylkon im raum unterhalb des Wärmeaustauschers bzw. des Kondensators angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2. dadurch gelcennzeichnet, daß zwischen Wärmeaustauscher bzw. Kondensator und Zyklon Prallflächenabscheider vorgesehen sind. deren Prallflächen zweckmäßig mit Rillen zum Ableiten der abgeschiedenen Stoffe versehen sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zyklone (7 bzw. 17) mit gesonderter Kühlung oder Heizung ausgestattet sind.

In Betracht gezogene Druckschriften : Deutsche Patentschriften Nr. 167212, 177741, 214 785, 224 425, 389 004, 392 890 394 040, 403 377, 414140, 556179, 825 538 ; britische Patentschriften Nr. 486 828, 570 434, 664042 ; französische Patentschrift Nr. 809570 ; schweizerische Patentschrift Nr. 251 108 ; USA.-Patentschrift Nr. 2082863.

Entgegengehaltene altere Rechte : Deutsches Patent Nr. 870 243.