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Verfahren zum Spalten von mindestens teilweise ungesättigten Kohlenwasserstoffölen
Die Erfindung bezieht sich auf das Spalten von mindestens teilweise ungesättigten
Kohlenwasserstoffölen in Anwesenheit eines endotherm reagierenden oxydierenden Gases.
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Dieses Verfahren konnte bisher nicht in der gleichen vollkommenen
Weise wie die Umsetzung von Methan mit Wasserdampf durchgeführt werden. Dieses Ziel
wird durch die Erfindung erreicht.
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Das erfindungsgemäße Spaltverfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß
das Öl zusammen mit dem oxydierenden Gas durch eine fest angeordnete Schicht von
Kohlenwasserstoffe spaltenden Katalysatoren in einer Reaktionszone bei einer Temperatur
von mindestens 650° C und mit einer 0,3 Sekunden nicht überschreitenden Berührungszeiit
unter Überlastung des Katalysators geleitet wird und die Reaktionsprodukte zur Gewinnung
der gewünschten Endprodukte in bekannter Weise aufgearbeitet werden.
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Die bevorzugte Ausführungsform besteht darin, daß das Kohlenwasserstofföl
schwefelhaltig ist, die Temperatur mindestens 700° C, besser mindestens 900° C beträgt,
das oxydierende Gas Wasserdampf ist und das Gewichtsverhältnis von Wasserdampf zu
Öl innerhalb des Bereichs von 2: 1 bis 5: 1 liegt.
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Die Erfindung ermöglicht die Herstellung von Wasserstoff, Acetylen,
Olefinen oder aromatischen Stoffen, welche unter den Betriebsbedingungen stetig
verläuft, aus C2 und schwereren Kohlenwasserstoffen und vorzugsweise aus Kohlenwasserstoffölen
mit einem wesentlich verbesserten Betrieb über lange Zeiten.
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Das Durchleiten der Reaktionskomponenten durch die Katalysatorschicht
in einer Reaktionszone erfolgt bei einer mindestens so hohen Temperatur wie die
Mindesttemperatur, welche für das Spalten dieses Ausgangsmaterials in Gegenwart
dieses Katalysators geeignet sein würde, um einen im wesentlichen an elementarem
Kohlenstoff freien Abfluß zu erzeugen, aber mit ausreichend hohen Reaktionsteilnehmer-Strömungsgeschwindigkeiten,
um Überlastung des Katalysators und gleichlaufende Belassung elementaren Kohlenstoffs
in dem sich ergebenden Abfluß zu verursachen, wodurch höhere Durchsätze für den
Katalysator als zuvor erzielt werden und der Abfluß besonders geeignet für weitere
Umwandlung zu einem an Kohlenstoff freien Produkt ist.
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Die Erfindung beruht auf der Entdeckung, daß im Gegensatz zu dem,
was als notwendige Praxis in der Technik bisher betrachtet wurde, man willkürlich
die Menge an Einsatzgut pro Katalysatoreinheit durch Überlasten des Katalysators
vermehren kann, um unvollständige Umwandlung unter Anfall von Mengen an elementarem
Kohlenstoff, ungesättigten und/oder kondensierbaren Verbindungen zu erreichen, ohne
daß in nennenswert größerer Tiefe oder Menge der Katalysator inaktiviert wird, als
wenn normale Katalysatorbelastung unter den gleichen Temperaturbedingungen angewendet
wird. Es wurde gefunden, daß dies besonders in bezug auf die Umwandlung von schwefelhaltigen
Kohlenwasserstoffen zutrifft. Es hätte aber erwartet werden müssen, daß eine Verschlechterung
der Katalysatoraktivität durch schwefelhaltige Reaktionsteilnehmer bei den höheren
Durchsatzgeschwindigkeiten auftreten würde und daß die Inaktivierung tiefer in die
Katalysatorschicht eindringen würde, so daß der Druckaufbau schneller vor sich gehen
würde, was zu kürzeren Zyklen, größerem Prozentsatz an Katalysatorverschlechterung,
niedrigerem Kohlenwasserstoffdurchsatz pro Katalysatorschicht und niedriger Endausbeute
an dem gewünschten Produkt führen müßte.
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Jedoch wurde gefunden, daß beim Überlasten des Katalysators gemäß
der Erfindung keine nennenswerte Zunahme in der Geschwindigkeit der Katalysatorinaktivierung
auftritt
und überraschenderweise die höhere Raumgeschwindigkeit die Wirkung hat, den gebildeten
Kohlenstoff tiefer in die Kataiysatorschicht hineinzutragen, was eine weitere Reaktion
desselben unter Bildung von Kohlenoxyd und eine größere Gewichtsanhäufung in dem
Katalysator ermöglicht, bevor eine Reinigung durch Wasserdampf, Luft oder Mischung
beider erforderlich ist.
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Ferner wurde gefunden, daß bei der Ausführung der Erfindung ein höherer
Prozentsatz abgelagerten Kohlenstoffs sich mit Wasserdampf, wenn der letztere gebraucht
wird, in den heißeren Teilen des Katalysators umsetzt. Hierdurch bedingt, wird der
Durchsatz, insbesondere wenn schwefelverunreinigte Ölsröme behandelt werden, merklich
vergrößert.
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Die Erfindung wird auf normalerweise flüssige KohlenwasserstofEe angewendet.
Beispiele brauchbarer Ölbeschickungen sind: Schwerbenzin, Leuchtöl, Destillatöle,
Rohöle und Rückstände. Einlaßtemperaturen, mechanische Mittel und Verwendung eines
Trägers, wie Wasserdampf, werden der besonderen Beschickung gemäß den in der Technik
bekannten Mitteln angepaßt.
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Beispielsweise wurde ein Kohlenwasserstofföl mit einem spezifischen
Gewicht von etwa 0,8654 durch eine fest angeordnete Schicht körnigen Katalysators
unter den in Tabelle I angegebenen Bedingungen geleitet. Die angegebenen Temperaturen
sind solche des verwendeten 310-Metallrohrs, gemessen etwa am Eimaß der Reaktionszone
(1), etwa in der Mitte der Reaktionszone (2) und nach dem Auslaß der Reaktionszone
zu (3). Die Leistung ist in der zweiten Spalte in Kilogramm Öl pro Stunde pro Kubikmeter
Katalysator ausgedrückt, wobei etwa 0,0325 Kubikmeter Katalysator pro Meter Katalysatortiefe
vorhanden sind.
| Tabelle I |
| Kilogramm Ölbeschickung Katalysatortiefe Temperatur |
| Versuch Öl pro Stunde Druckanstieg zu freiem |
| Nr. pro Kubikmeter Kohlenstoff Rohrlänge o C |
| Katalysator kg/cm-- °/o m 1 2 3 |
| 1 134 0,0l8 0,3 5,50 1093 |
| 1082 1035 |
| 2 142 0,056 13,4 5,50 1093 ; 1074 951 |
| 3 l39 0,098 18,4 5,50 11l3 1037 784 |
| 4 308 0,007 l5,8 4,58 1071 1054 990 |
| 5 304 0,042 25,4 4,58 1104 1030 904 |
| 6 303 0,035 26,4 4,58 1101 i 1031 819 |
| 7 463 0,105 27,9 3,05 1089 1066 971 |
| Am Einlaß, Mitte und Auslaß der Reaktionszone. |
Es ist aus den Werten der Tabelle I zu beachten, daß, wenn das Öl mit einer Geschwindigkeit
von 134 bis 139 beschickt wird, die Geschwindigkeit des Kohlenstoffabbaues und der
Prozentsatz freier Kohlenstoffbildung typisch für bekannte Verfahren sind. Es sollte
erwartet werden, daß unter Anwendung von Ölbeschickungsgeschwindigkeiten von 303
bis 308 der Versuche 4 bis 6 sich eine entsprechend hohe Druckabfallzunahme als
eine Funktion von vergrößerter Kohlenstoffbildung entwickeln. würde. Wie jedoch
an den Beispielen 4 bis 6 gezeigt wird, tritt ein erwarteter Betrag an freier Kohlenstoffbildung
auf, aber die Geschwindigkeit der Druckzunahme pro Stunde, welche im Hinblick auf
die Zunahme der Kohlenstoftbildung erwartet werden sollte, ist nichtsdestoweniger
in der Größenordnung derjenigen, wie sie unter Verwendung einer ölbeschickungsgeschwindigkeit
von 134 bis 139 von Versuchen 1 bis 3 erhalten werden. Beim Vergrößern der Beschickungsgeschwindigkeit
auf 463 gemäß Versuch 7 ist wieder die Geschwindigkeit des Druckaufbaues von der
gleichen Größenordnung wie die der Versuche 1 bis 3 unter Verwendung einer üblichen
Beschickungsgeschwindigkeit von 134 bis 139.
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Aus der Tabelle I ist zu ersehen, daß man die Strömung der Kohlenwasserstoffbeschickung
durch die Katalysatorzone in der ersten Zone bei einer kürzeren Berührungszeit als
bisher angewendet, vergrößern kann, wobei die Bildung beträchtlicher Mengen an freiem
Kohlenstoff stattfindet, aber gleichzeitig der Widerstand gegenüber demjenigen der
bekannten Verfahren nicht erhöht wird. Kohlenstoff wird in die Katalysatorschicht
hinein- oder durch die Katalysatorschicht hindurchgetrieben und aus der Schicht
mit dem Gesamtabfluß entfernt. Diese Ergebnisse werden gemäß der Erfindung sogar
erhalten, obwohl man mit ungewöhnlich kurzen Berührungszeiten arbeitet und beträchtlichen
freien Kohlenstoff und wesentliche Mengen an ungesättigten kondensierbaren Verbindungen
u. dgl. erzeugt. Somit verläßt, beispielsweise unter Verwendung einer Strömung von
68 kg Kohlenwasserstoflölbeschickung (21 bis 316° C) pro Stunde durch ein 20,3-cm-Rohr
mit einer 4,58 m tiefen Katalysatorschicht, um beispielsweise etwa 25 bis 30 Gewichtsprozent
Ausbeute an Kohlenstoff zu erhalten, ein wesentlicher Teil des Kohlenstoffs die
Katalysatorzone der ersten Stufe mit dem Abfluß.
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Eine Anzahl von Versuchen zur Erläuterung des Erststufenbetriebes
wurden in einem senkrechten handelsüblichen Spaltrohr mit 20,3 cm Durchmesser und
etwa 7,6 m Länge durchgeführt. Hierbei wurde unter den bekannten Bedingungen, Temperatur
und Druck, zum Spalten der Kohlenwasserstofföle zwecks Wasserstoffgewinnung gearbeitet.
Ein Öl vom spezifischen Gewicht 0,8654 mit einem Schwefelgehalt von 0,3 Gewichtsprozent
wurde bei jedem Versuch mit Wasserdampf in Gegenwart von Nickel als Katalysator
unter den Bedingungen der Tabelle
11 gespalten.
| Tabelle II |
| Raum- Ungesättigte |
| Gehalt der |
| Ver- geschwind- keit Kilogramm Ver- Beschickung D Rohr- Endmetall-
Heizwert |
| g Druckanstieg bindungen rohrtempe- kg/cal |
| such des Reaktanten öl pro im abfließen- zu Kohlen-
tiefe Stoff ratur pro |
| Nr. am Einlaß Stunde dem Gas Stunde |
| kg/cm= °/0 0/0 m ° C |
| 8 - 500 20,4 0,007 pro Null - 5,50 1085 170,000 |
| 120 Stunden |
| 9 *'` 700 35,4 0,028 pro Stunde 2,0 11 5,50 1085 435,000 |
| 10 2100 65,5 0,070 pro Stunde 11,3 28 4,58 1090 633,000 |
| Etwa 100 Kubikmeter Wasserstoff hergestellt pro Stunde. |
| *" Etwa 113 Kubikmeter Wasserstoff hergestellt pro Stunde. |
Bei Versuch 8 unter Verwendung einer Raumgeschwindigkeit von 500 erschienen ungesättigte
Verbindungen in dem Gasprodukt nach 120 Stunden Betrieb, so daß zu dieser Zeit zur
Gewinnung eines Gases normaler Reinheit eine Verringerung im Durchsatz notwendig
gewesen wäre. Während der Zeit vor der Verringerung des Durchsatzes wurde Gas von
einem Heizwert von 178,00 kg/cal pro Stunde erhalten. Jede Verringerung im Durchsatz
würde diesen Wert verringert haben. Es wurde gefunden, daß durch willkürliche Überlastung
des Katalysators vor der Verschlechterung der Katalysatoraktivität eine wesentliche
Zunahme in der kg/cal-pro-Stunde-1.eistung mit erheblichen betrieblichen und wirtschaftlichen
Vorteilen erfolgreich erhalten werden konnte. Nach Versuch 10 war der Einsatz an
Öl das 1,85fache desjenigen von Versuch 9. Eine auffallend geringere Verschlechterung
der Katalysatoraktivität trat während Versuch 10 auf, obwohl wesentlich mehr freier
Kohlenstoff erzeugt wurde, wie sich aus der sehr geringen Zunahme im erhaltenen
Druckabfall an Stelle eines erwartungsgemäßen viel höheren Widerstandes ergibt.
Diese Werte zeigen, daß die Hauptmasse an dem zusätzlich gebildeten freien Kohlenstoff
nicht nachteilig auf die Rohrarbeit einwirkt und als trockenes Produkt in dem erhitzten
Gasabfluß herausgeht. Wäre dieses unerwartete Ergebnis nicht der Fall, so wäre der
vorteilhafte hohe Durchsatz nicht erhalten worden.
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Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wurde ein Öl mit einem Siedebereich
von 204 bis 427° C, einem spezifischen Gewicht von etwa 0,8654 und einem Gehalt
von etwa 0,26 Gewichtsprozent Schwefel zusammen mit Wasserdampf in einem Gewichtsverhältnis
zu Öl von etwa 4:1, mit einer Geschwindigkeit von etwa 68 kg Öl pro Stunde durch
ein 15- bis 25-cm-Rohr, welches als Katalysator eine 3-m-Schicht aus Nickel-Magnesia,
Zirkoniumsilikat enthielt, mit einer Einlaßgastemperatur zur Reaktionszone von etwa
510 bis 760° C und einer Auslaßtemperatur von etwa 760 bis 1093° C und einer ausreichend
hohen Raumgeschwindigkeit, um eine maximale Berührungszeit von 0,3 Sekunden zu schaffen,
geleitet. Unter diesen Bedingungen wurden etwa 25 Volumprozent des Öls zu freiem
Kohlenstoff umgewandelt. Etwa 2,5 g an kondensierbaren Kohlenwasserstoffen oder
Teer waren pro Kubikmeter abströmenden Gases vorhanden. Aller freier Kohlenstoff
und gebildete Kohlenwasserstoffe wurden zusammen mit nicht umgesetztem Kohlenwasserstoff
im wesentlichen aus dem Katalysatorrohr mit dem Gasabfluß weggetragen. Dieser Betrag
von freiem Kohlenstoff ist wesentlich über der Menge, die bei den bekannten Verfahren
zur völligen Umwandlung anfallen. Der sich ergebende Abfluß wurde dann durch ein
fest angeordnetes Bett geeigneten Katalysators, vorzugsweise eines Nickelkatalysators.,
bei einer Einlaßtemperatur zwischen: 760 und 1038° C, einer Auslaßtemperatur bis
zu 1093° C und mit einer solchen Raumgeschwindigkeit geleitet, um eine Berührungszeit
bis zu 3 Sekunden zu erzielen, wodurch der gesamte oder fast gesamte freie Kohlenstoff,
der unreagie.rte Kohlenwasserstoff und die schweren Kohlenwasserstoffbestandteile
in Wasserstoff, Kohlenmonoxyd und Kohlendioxyd übergeführt wurden. Dieser Abfluß
kann dann durch eine oder mehrere Umwandlungsstufen geleitet oder in: anderer Weise
nach üblichen Verfahren behandelt werden, um die gewünschte Qualität an Gas zu erhalten.
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WärenUmwandlungsverfahrensbedingungenineiner einzigen Stufe zur Bildung
reinen Wasserstoffs angewendet worden, so hätten nur etwa 13,6 bis 27,2 kg pro Stunde
an Öl behandelt werden können.
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Die in der ersten Stufe des Verfahrens angewendeten Berührungszeiten
liegen unter den in den bekannten Verfahren zur katalytischen Umwandlung von Kohlenwasserstoffen
zu reinen Gasprodukten, welche im wesentlichen frei von freiem Kohlenstoff, Olefinen
oder kondensierbaren Stoffen sind. Die Berührungszeit ist daher im allgemeinen unter
0,2 Sekunden und kann bis 0,3 Sekunden in Abhängigkeit von der Beschickung und dem
Katalysator betragen.
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Es kann mitunter erwünscht sein, daß .etwas Kohlenstoff in dem zweistufigen
Gasabfluß vorhanden ist. Bevorzugt ist die Gewinnung reinen Gases. Unter der unvollständigen
Umwandlung infolge der Überlastung des Katalysators in der ersten Stufe ist eine
solche Umwandlung gemeint, die zur Bildung von wesentlichen Ausbeuten an freiem
Kohlenstoff, beispielsweise bis zu 3004, führt.
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Somit kann in Übereinstimmung mit den bekannten Verfahren, wobei das
reine Gas im wesentlichen frei von freiem Kohlenstoff und/oder kondensierbaren Kohlenwasserstoffen
ist, das Produkt der unvollständigen Umwandlung in der ersten Stufe des erfindungsgemäßen
Verfahrens von etwa 1 bis 20% nicht umgesetztem Kohlenwasserstoff, von etwa 4 bis
35 % freien Kohlenstoff und von etwa 0 bis 46 oder mehr Gramm an kondensierbaren
Kohlenwasserstoffen pro Kubikmeter des Abflusses enthalten, während der Rest aus
Wasserstoff und Kohlenoxyden zusammen mit dem gegebenenfalls mit der Beschickung
in der ersten Stufe eingeführten Stickstoff besteht.
In der ersten
Stufe des Verfahrens verwendete Umwandlungs- oder Spalttemperaturen sind mindestens
so hoch wie diejenigen bei den bekannten Verfahren. Sie liegein im allgemeinen über
650° C, vorzugsweise über 732° C. Wenn jedoch schwefelhaltiges Öl, z. B. schwefelhaltiges
Heizöl, in Gegenwart eines Nickelkatalysators verwendet wird, wird nach den bekannten
Verfahren eine Temperatur über etwa 704° C und im allgemeinen etwa 900° C oder höher
angewendet, um die Umwandlung zu. vollenden. Demgemäß werden mindestens etwa 704°
C in der ersten Stufe des Verfahrens angewendet. Spitzentemperaturen sind öfter
durch praktische Erwägungen begrenzt und liegen im allgemeinen nicht oberhalb etwa
1204° C.
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Obwohl jedes geeignete oxydierende Gas bei der Durchführung der Erfindung,
z. B. Wasserdampf, Luft, Sauerstoff oder Kohlendioxyd, gebraucht werden kann, wild
Wasserdampf bevorzugt und jegliches geeignete Verhältnis benutzt. Man kann auch
Verbrennungsgase oder Abgase aus Verfahren benutzen, welche Stickoxyde enthalten.
Wasserdampf wird vorzugsweise in einem Gewichtsverhältnis zum Kohlenwasserstofföl
von mindestens 2:1 und. darüber bis zu 4:1 oder 5:1 verwendet.
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In der ersten Stufe des Verfahrens brauchbare Umwandlungskatalysatoren
sind: Nickel-Magnesia-Zirkonerde, Nickel-Magnesia-Tonerde, Nickel auf Tonerde, Nickel
auf Diaspor, Erdalkalikatalysatoren, wie Kalkmagnesit; jeder geeignete Kohlenwasserstoüspaltkatalysator
kann benutzt werden. Diese Katalysatoren sind in der zweiten Stufe gemäß der Erfindung
verwendbar.
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Abflüsse aus der ersten Stufe werden in Stufe 2 eingeführt, welche
in; einer Ausführungsform eine Teiloxydationsstufe unter Verwendung von Luft oder
Sauerstoff mit oder ohne zusätzlichen Wasserdampf und vorzugsweise katalytisch sein
kann, um eine Hochtemperaturreaktion in erster Linie zum Reinigen des Gases von
freiem Kohlenstoff, kondensierbaren und ungesättigten Kohlenwasserstoffeh und mindestens
einem größeren Anteil an beliebigem anderem nicht umgesetztem vorhandenem Kohlenwasserstoff
zustande zu bringen. Kohlenstoff, ungesättigte und kondensierbare Stoffe aus Stufe
1 werden in Gegenwart von Wasserstoff und Methan zu reinen Gasprodukten. in Stufe
2 übergeführt.
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Bei einer anderen Ausführungsform kann: der Abfluß aus Stufe 1 vorzugsweise
nichtkatalytisch in Stufe 2 umgesetzt werden, um einen Abfluß zu erzeugen, welcher
Wasserstoff und Acetylen, Äthylen und Benzol oder im allgemeinen ungesättigte und.
aromatische Stoffe einzeln oder zusammen enthält. Somit wird in Abhängigkeit von
dem gewünschten Hauptendprodukt eine geeignete Temperatur für dessen Bildung in
der zweiten Stufe angewendet.
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In der zweiten Stufe wird der gesamte Abfluß aus der ersten Stufe
in bekannter Weise umgewandelt. Hierbei wird im allgemeinen eine Temperatur von
593 bis 1204° C angewendet, wenn ein Katalysator benutzt wird. Höhere Temperaturen
über 593 bis l649° C werden benutzt, wenn nichtkatalytisch gearbeitet wird.
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In der zweiten Stufe wandelt man ungesättigte und kondensierbare Stoffe
aus Stufe 1 in Gegenwart von Wasserstoff und Methan, welche aus Stufe 1 mit Temperaturen
über 593° C herauskommen, bei Temperaturen zwischen 593 und 1649° C um. Dabei wird
zusätzliche erforderliche Wärme durch wohlbekannte Teilverbrennungsverfahren, durch
Wärmeaustausch, durch Verdünnen mit von außen zugeführten heißen Gasen oder beliebige
Kombinationen davon zugeführt. Enges Kuppeln der zwei Stufen wird insbesondere für
Wasserstoffherstellung bevorzugt. Bei dieser Anordnung wird ein hoher Anteil an
Hz in den sich umsetzenden Gasen von Stufe 2 im Verhältnis zur Konzentration an
C2HZ, C,H4 oder aromatischen Stoffen aufrechterhalten.
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In der zweiten Stufe kann man jeglichen Kohlenwasserstoff, Luft, Sauerstoff
oder Wasserdampf einführen, um die Ausbeute an Endprodukt zu erhöhen; insbesondere
exotherm sich umsetzende oxydierende Gase, um den Temperaturanstieg zur Gewinnung
von Acetylen zu erleichtern. Der Kohlenwasserstoff kann anfänglich ein flüssiger
sein, vorausgesetzt, daß genügend Luft oder Sauerstoff zugefügt wird, um die Bedingung
des Ansteigens der Temperatur in Stufe 2 zu erfüllen. Unter diesen Bedingungen werden
sich solche von außen eingeführte Reaktionsteilnehmer und Wärmezuführmittel mit
dem heißen Wasserstoffstrom aus Stufe 1 mischen, wodurch Gleichgewichte und Reaktion
beeinflußt werden.
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Die Berührungszeit in der zweiten Stufe beträgt im allgemeinen etwa
1/1o Sekunde oder mehr, oft bis 3 Sekunden oder mehr.
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Bekannte Reaktionsbedingungen zur Gewinnung gewünschter Produkte werden
in Stufe 2 benutzt. Soll Acetylen gewonnen werden, dann wird ohne Katalysator bei
Temperaturen im oberen Teil des bevorzugten Bereichs von 593 bis 1649° C oder mehr,
vorzugsweise mindestens bei etwa 1371° C, und kurzer Berührungszeit (etwa 0,1 Sekunde
oder weniger) gearbeitet. Niedrigere Temperaturen werden bei der katalytischen Gewinnung
von Olefinen, insbesondere Äthylen, angewendet, vorzugsweise von. 593 bis etwa 1371°
C oder höher bei einer Berührungszeit von etwa 0,2 Sekunden bis 1 Minute. Längere
Reaktions, zeiten, z. B. bis zu 3 Minuten bei mittleren Temperaturen von 593 bis
1649° C, z. B. 760 bis, 927° C, werden vorzugsweise bei der Bildung aromatischer
Produkte angewendet. Die Gewinnung von Wasserstoff erfolgt bei Temperaturen von
etwa 593 bis 927° C in Gegenwart eines Katalysators und bei höheren Temperaturen,
wenn kein Katalysator benutzt wird, z. B. etwa 982 bis 1316° C. Die Reaktionszeit
beträgt im allgemeinen 1 bis 2 Sekunden.
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Bei einer Ausführungsform des Zweistufenverfahrens der Erfindung benutzt
man eine Reihe von katalytischen und nichtkatalytischen Zonen in der ersten Stufe
und gewünschtenfalls in beiden Stufen. In jedem Fall sind mindestens zwei katalytische
Zonen vorhanden, wenn eine Reihe von katalytischen und nichtkatalytischen Zonen
angewendet wird.
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Die nichtkatalytischen Zonen sind im allgemeinen offene Räume. Dies
ist besonders vorteilhaft, wenn beim Durchführen einer katalytischen endothermen
Reaktion ein nichtkatalytischer Raum für eine weniger endotherme Reaktion vorhanden
ist, um für eine Wiederverteilung der Wärme zu sorgen, bevor die katalytische Reaktion,
erfolgt. Das Ergebnis ist eine gleichförmigere Reaktion. Durch die Strömung der
Gase aus einer katalytischen Zone durch einen benachbarten nichtkatalytischen Raum
wird die Kanalbildung verhindert.
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Die Anwesenheit von Stickstoff im Abflußgas und Verwendung von Stickoxyden
in. der zweiten Stufe ist mitunter erwünscht. Nebenproduktgase aus, anderen
Verfahren
in der Beschickung werden benutzt, um stickstoffhaltige Endgase zu bekommen. Solche
Nebenproduktgase können Stickoxyde enthalten, wie Abgase der Ammoniakoxydation oder
Verbrennungsgase. Wo solche Stickoxyde verwendet werden, führt man sie entweder
in die erste oder zweite Stufe oder in beide Stufen ein. Die erwähnten Katalysatoren
bewirken in Gegenwart von Wasserstoff und bei den angegebenen Reaktionstemperaturen
eine Reinigung des Produktgases von Stickoxyden.