DE1792612A1

DE1792612A1 - Verfahren zur Herstellung von Wasserstoff

Info

Publication number: DE1792612A1
Application number: DE19681792612
Authority: DE
Inventors: Schlinger Warren Gleason; Slater William Leon; Dilli Roger Mccormick
Original assignee: Texaco Development Corp
Current assignee: Texaco Development Corp
Priority date: 1968-09-25
Filing date: 1968-09-25
Publication date: 1971-11-18

Description

Verfahren zur Herstellung von Wasserstoff

Die j##,rfindung betrifft ein Verfaliren zur ilerstelliin" von

unter st"ii,1.- Druck, beispielsweise

bei Drucken irn J,'er(--ich von 70 - 211 Ici/ciii 2 (absolut) und

34 - 17C kj01.11 2 (absolut). Genauer

-betrifft C-Lie L'rfin-,-tunc,# die UmsetZiing eines Kolileii#-ia#3z-er-

stoffüls mit Sauerstoff und Danpf unter einem Druck von

mehr als 'JO 1;,-i",lcin 2 (aLsolut) unter Lieferun- von Kohlen-

iaonoxyd uncl '.ia.-,serstoff als Haup-Lprodukte Urits";tz*L"ii67

wobei die Produhto der teilweisen Oxydationsreak-tion einer

katalytisollen Umsetz-Luig mit Dampf unter Hervorbrin'.iiii,-

einer

(water

reaction) bei den erhöhton Drucken von oberhalt 70 2

(absolut) ausgesetzl werden, um oine pri]#--tiscli vollst."#ncti-

ge Urasetzung von Kohlenmonoxyd in Kohlendio-#PI bei _leich-

zeitiger Entstehung von Jasserstoff zu bewir11-#ii, un(1 wobei

anschließend das Kohlendioxyd bei dem erhöhtf-#n Druc;-- ab-c-

U

so c in i#ji-st o2'-, r#,# 1 r:)#t*u.:--t uoi

irue.'-. oberliE.1'L, W #.-Vom# wird.

Die, direkte Teilo---ryülation von Kohleniiasserstoffen- Zu

Kohlenmonoxyd und Wasserstoff durch nicht-Icat&lytisc'Iie

Umsetzung mit '-)au---#rstoff oder Luft, iiE.,hlitpisc- in

,vigrt von Dampf, ist bekannt. Flüssige Kohlenwasserstoffeg

insbesondere schwere Brenn- oder Kraftstoffble, stellen

vom wirtschaftlich,en Standpunkt aus interessante Erenn-

stoffe für dieses Verfahren dar. jie DurchführunE der

';ilassergas-Umwandlungsreaktioi-, i#Jar jedoch bisher auf

Reaktionsdrucke im Dc-reich zi#iiE:ch3-n -'.trriosphV'*.rpn#truc.'£*-- bis

zu 28 k#;/cri 2 (absolut) beschrännt.

Bei,".i erfindurLgs,-:##i,.#'-,t7#,en Verfahren zur KerstellunG von

stoff durch dire.-,Ite Teiloxydation von flUtseigc-i-i Kohlen-

wasserstoffen bei hoheli Jruchen von oberhalb 70 2 (i#L-

solut) wird cla,---e-cri bei

ci zi U CI

einein Druck ausgeführt, uelcher praktisch dem Druc;: Ales

Teil-oxydations-Reahtors äquivalent ist. Unexvtarte-#--.#-r>%.,eise-

zei#,-ei-i sich verbesserte Ergebnisse, viern J7,ie -1,l-asser-,&s-

Um-,iandlunc,#sreaktioii erfind-LLnr-s:##-emär., bei Druck#2n im I#)ereich

von 70 - 211 (absolut) #"urcii,#eführt wird.

Die 'U'rzeugung des Uynthesegases wird unter einem Drue4"i', l'r."i

Bereich von 70 - 211 kg/cm 2 (absolut) durci""-ef#i#hrt,

der l#e#t1,-tioiiszon(# Wasserdaripf in voll

1 kg Dampf je 10 k,#,- Kohlenviassersto_L'f*,;1, vor;ju,si"oig,;(# vor

r r t of f u ef «ilirl

#D

iii i C S t ens ill einer 14t#II e

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P.bfli(#r#eiiCtce, l',olilei-1,.qonoxydg Wass(-#r-

#I'Ves wir(# tei ReE.:tionszonendruch- in

einer '.'a#-:/iIlü<,zsiG1reit-KonteIctierzonfe durch unmittelbaren

Kontakt i.,.it idasser --ekühlt. Iti allLerie-iiion wird eine Direht-

Li

bei

die Gleieli-e##:iclit'-e.nporatur

d#r /lli-»ssi#-kt-.-i.t-ll-or.t,91,-.tierzone vor##-ew-,irmtes Wasser die-

s e# 2, 'lione in einer HenZe als derjüni Zu eführt

#Uirch #,er- ('es aus (]er

verdampft verden hann. Der auf

eine CLIperatur von etwa 260 - 31 C- 0 al-, # -'# ; und E' oh --n-

0 1.-c -iililt(- -l(

monoxyd, Wasserstoff sowie Dampf enthalte-I-Au- Alpflußgasstrom

wird pra!-.tisch unter Heaktionszonendruck zu einer 'wasserGas-

Umw##ndlunj,-reaktionszone überführt, welche einen Katalysator

enthältg der einc Umsetzun- von Dampf mit Kohlenmonoxyd un-

tar Bildun.- von Kohlendioxyd und WasserstAf einzuleiten ver-

maL",.. Das aus dieser lJmiinn(Ilun;-sr(-al,.tioils--ojif-, ausströmende Gzas

#wird ohne Verminderung des Drucks zwecks Abtrennung von

Kohlendioxyd behandelt, um einen wasserstoffreichen Gas-

strom zu liefern, der bei einem Druck von 70 - 211 kg/cm 2

(absolut) für die Verwendung bei nachgeschalteten Umsetzun-

gen, wie Hydrierung oder Ammoniaksynthese, zur Verfügung

steht.

In der Zeichnung ist ein bevorzugtes Ausführungsbe-ispiel

eincr Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäaen

Verfahrens dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung

zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens

und

Fi,-. 2 einen Teilschnitt durch eine für die Erzeugung

von Synthesegas bei hohem Druck geeigneten Brenner-

konstruktion.

Gemäß Fig. 1 wird einer Pumpe 7 über eine leitung 6 zuge-

führter flüssiger Kohlenwasserstoff, beispielsweise ein

unter Druck in vorbestimmter Durchsatzmienge einem

einen Teil eines Synthesegasgenerators bildenden Mischer-

Brenner 3 eingespeist. Eine bevorzugte Ausführungsform dieses

Brenners 8 ist in Fig. 2 veranschaulicht und wird nachstehend

noch näher erläutert. Dem Brenner 8 werden weiterhin nach Ver-

mischung Über Leitungen11 bzw. 122 zugeführter Dampf und Sauer-

stoff einGespeist. Bei der in FiG. 1 dargestellten bevorzug-

ten Ausführungsform wird mittels einer Pumpe 14 über eine

Leitunt,) 13 Wais(:-r mit dem erforderlichen Druck in Vorbe-

stimmter Durchsatzmenge einem Erhitzer 15 zugeführt, in

welchem das Wasser in Dampf verwandelt und über eine Lei-

tung 119 nach Vermischung mit über eine Leitun- 12 zuge-

führtem Bauerstoff, dem Brenner 9 eingespeist, wobei die

LD

bauerstoffzufuhr durch einen Durchsatzregler 16 gesteuert

wird, während die Pumpen 7 und 14 eine genaue Zumessung

von Brennöl und Dampf zum Brenner 8 gewährleisten. Im

Drenner 8 wird das 3auerstoff-Dampfgemisch mit dem Drenn-

öl vermischt und unmittelbar in einen Synthesegasgenerator

18 Überführt.

Der Gasgenerator 18 weist ein zylindrisches Druck,#ef:-Iß 19

mit feuerfester Ausfutterung 20 auf, welche eine zylindri-

sche, kompakte, packungsfreien Querschnitt besitze,-i"2t--#

in

Reaktionskammer 21 einschließt,/deren oberes Ende das von

Brenner 8 kommende Reaktionsgemisch über einen Einlaß 22

axial eingespritzt wird und aus deren unterein #Jnde die

Heaktionsprodukte über einen ilÄuslaß 23 axial abgeführt

werden.

Im Gasgenerator 18 findet eine aucenblickliche und praktisch

vollständige Umsetzung zwischen dem Kohlenwasserstoff und

dem #;auerstoff bei einer Temperatur von etwa 980 - 1650 0 C

statt, wobei als Haupt-Renktionsprodukt#, l#.o1.,.lennoiio,7yrt und

Vasserstoff gebildet werden. Der Dampf Clie i#eaktions-

einer

ein 11"(,il

rinn

dimg von Kohlendioxyd un('t '"v-tsserstoff urauetzt.

Lie Helativ-1,-#Iengenanteile von Ulp Dampf und Sauerstoff

werden so eingestellt, daß praktisch der gecamte im Koh-

lenwasserstoff enthaltene Kohlenstoff in Kohlenmonoxyd

umgesetzt und eine autol-ene Reaktionszonentemperatur von

980 - 1650oC, vorzuGsweise von 1090 - 1540 0 Ci aufreehter-

halten wird, wie dies im Folgenden noch genauer erläutert

werden wird. Das die Reaktionazone 21 verlassende 2rodukt-

gas enthält geringe -.,#'.en";en an freiem Kohlenstoff 9 beispi,#ls-

weise in einer Yienc-c von 1- der im über die lei'Uunl,--. 6

ZD 5

eingespeisten Brennöl enthaltenden Kohlenstoffnemge sowie,

viahrscheinlich infolx-e der -"asserGas-Umviandlun",esreaktiont

-erin-:-e Hengen an Kohlendioxyd, beispielsweise in einer

U CD

1-1,enge von 5 - 7 1l1Lol-'/", des Produktgasesg auf Trockenbasis

berechnet. 90 - 092 #ij Uzes im einvespeisten Kohlenwasserstoff

enthaltenen Kohlenstoffs werden unmittelbar in KohlenmonoXT'

urif--e#iandelt.

C.,

Im Erodukt:-,-as ist f-*LI-*r --f-wöhnlich auch eine geringe Mienge an

Methan, heispielsweise in der Größenordnung von 0,01 - 2

vorhanden. !ebenso I:ann ir,-i 1-roduktgas, je nach der Rein-

heit des dein Verf&.t-Irel" zugeführten Sau#-3rstof'Ls, etwas '_jtick-

stof Z un(-k Arzon vori#anden

J11113 V0111 keinli durch M-

IM

in (1,1,# Con-

werdf#ii. Hierbei V('r-

in (lüs

r 'onvnr-tieriiii#--- erf orderliche

_a S -,f-r (1 i o 1', 1--

wird.

Di,- (#en Gas jenerator 1 C, ' U'ner -den ,iuslaß - 23 -#-rI#sserden

Über cine Leitun.w.- 2-4 in ein## im UJ-It#r-

11) 1,e'LinCliche 25

Ji,- ]#ritiiiij 24.- ist von einer LeitunL;

'6 ."L -,siand von der Leitu2ij benitzt und

25 hin offen i'st. Die

in die i#u-- der 2-/-, aiisströ",iciideli heißen 1-,ro-

ein,##ef1.Ihrt werden, um dort durch i#bschreckun,# ab-

zuk-'t,ii3-en. Über eine 217 wird Wasser unmittelbar in

(iie 1-Zeitunz 21-+' -in..-efiUirt, wobei eine bevor--u,-,-t(z- Ki;hliiasser-

,n-L:cllc zür ipeisunj #;,3r -' :-itunE. 24 später nocl# --i-'-ther erläu-

tcrt #%rerC#en #».ird. -,Iiiiie fi#*tr das von

-(,-.ei,--ylete Vorrichttme, ist in d#zr

Schrift c'l Das `Jass,#r wird, in der zur

.-uf recl.,#terliiitiui,- der gcw#inseliteii Füllhöhe an 'bschreck-

wasser in Jer 2.bschreckkammer 25, er-foruerlicher die

in von cin,-j-. 31 (iurch ein Vei)-

11-il 29 #ere"cIt #-"ird, aus der 25 iller ein-

_c-,führt.

abgekühll-,-# Produkt!-"-aG wird aus t*."i#7,clirec"##l#.-ai-.i"#i,--#r 2#l-

Z_# -

über eine 3'C2 #?1)Uefülli,tp in w(-Iche Über eine Leitiln-- 371

von einer noch zu beschreibenden Wasserzufubrquelle

stammendes Wasser eingespritzt wird. Die innige Kon-

taktierung zwisc hen dem in der Leitung 32 strömenden

abgekühlten Produktgas und dem über die Leitung 33 zu-

.-e-führten Wasser wird durch eine nicht dargestellte, bei-

spielsweise aus einer Düsen- oder Venturidüsen-.Anordnung

bestehende Kontaktiervorrichtung bewirkt, in welcher der

Gasstrom beschleuniGt und das Wasser an der Eilischnürun.,--,-

der Düse öder Venturidüse in den HochGeschwindigkeitsstroill

eingespritzt wird. Derartige Kontaktiervorrichtuxi.--er sind

bchannt. Das so entstehende Gemisch aus Gas und Wasser

wird Üb(-r ein T'auchrohr 34. in einen 1,bscheider 3.5 ein-e-

brachtl._in welchem das unverdampfte Wasser vom Gasstrom

abgetrennt wird.. Dem Abscheider 35 wird mittels einer

Pumpe 37 über eine Leitung 36 Wasser in solcher I##Ici-1,-e zu-

geführt, daß im Unterteil des Abscheiders 35 eine prahtisch

konstante Wassermenge aufrechterhalten wird. Zu diese #,J-iok

ist ein Füllstandregler 39 vorgesehen, der auf ein in die

Leitunr- 36 eingeschaltetes Ventil 38 einwirkt. Von dem stän-

dig über eine-Leitung 41 vom Unterteil des Abscheiders 35

ab-,ezo##enen Wasscr miid ein Teil durch eine Ihimpe 42 zur

Leitung 33 und der Rest durch eine' Pumpe 43 über,die Lei-

tung 27 zu der in der Abschreckkammer 25 befindlichen Lei-

24

In der Abschreckkatinier 25 wird das vom Gesgenerator 18

kommende heiße Gas durch Verdampfung von Wasser schnell

äuf eine Gleichgewichttemperatur-im Bereich von etwa 2Ü0

3160C abgekühlt. Gleichzeitig wird der im Produktgas ent-

haltene Kohlenstoff unter Bildung eines Kohlenstoff/Wasser-

Schlamme, welcher über die Leitung 28 aus der Abschreck-

kammer 25 abgeführt wird, aus dem Gas abgetrennt. Durch

weitere Kontaktierung des Gases mit Wasser in der Leitung

32 und im Unterteil des Abscheiders 35 wird eine praktisch

vollständige Abtrennung von Kohlenstoff aus dem Gasstrom

,gewährleistet. Der durch die Verdampfung von Wasser in den

Kontaktierstufen erzeugte Dampf liefert den für die an-

C)

schließende Wassergas-Umwandlungsreaktion, bei welcher

Kohlenmonoxyd in Kohlendioxyd und 1,-fasserstoff umgewandelt

wirdy nötigen Dampf.

Das gereinigte Produktgas vom Gasgenerator 18 wird aus dem

Abscheider 35 über eine Leitung 46 und einen Wärmetauscher

47 zu einem Umwandler 43 überführt, der einen Umwandlungs-

katalysator enthält, beispielsweise Eisenoxyd mit 5 - 15

Gew.-% Chromoxyd als Beschleuniger. Die insgesamt im Um-

wandler 48 stattfindenden Umsetzungen sind geringfügig

exothermer Natur. Der Umwandler 48 arbeitet mit Temperaturen

im Bereich-von 288 - 538 0 C und vorzugsweise von 316 - 510 0 0

und unter praktisch dem gleichen Druck wie der Gasgenerator

189 d.h. unter einem Druck im Bereich von 70 - 210 kg/cm 2

(absolut), Das der Konvertierung bzw. Umwandlun- unterzogene,

L2 e#I

.praktisch aus Kohlendioxyd-und Wasserstoff bestehende Synthe-

Begas wird über eine Leitung 49 aus dem Umwandler 43 abge-

führt und zum Wärmetauscher 47 geleitet, um das vom i',.bschci(ler

35 kommende Qas auf die für die Umw#andlungsreaktion #-;e-

wunschte Temperatur zu erwärmen.

Vom Ilurmetauscher 47 wird das der 4onvertierunG unterzogene Synthesegas zu einer Reinigulgsanlage 51 überfthrt, in weleher Wasser una 4ohlendioxyd sowie, falls vorhanden,',Iasser-SUMM% abgetrennt wuraun, Der unter hotem Druck von etwa 7U - eii hg/cmo (absolutj Stehende Wasserstoff wird über eine Leitung 52 abgeführt.

im Handel sind eine Vielzahl von Konvertierungs-Katalysatoren erhältlich. Beispielsweise werden die Oxyde und Sülfide des Eisens, Nickels, Kobalts, Molybdäns, Zinks, Kupfers und Chroms in einer Vielzahl von Katalysatoren angewandti von denen einige auch Kombinationen dieser Stoffe enthaiten. Bevorzugte Katalysatorin sind solche mit Eizenoxyd oder Eisensulfid als katalytischer Hauptbestandteil und mit geringen Mengen an Nickel-, Zinkm und Chromoxyden oder msulfiden. Für die Gewinnung von Wasserstoff oder von für die Ammoniaksynthese geeigneten Gemlfschen aus Wasserstoff und Stickstoff wird'das von der Teiloxydations-Reaktion stammende Produktgas abgekühlt, zwecks Entfernung von Kohlenstoff behandelt, der Wassergas-Umwandlungsreaktion unterworfen und durch Abtrennung 14 von Kohlendioxyd, Vasserdampf, Kohlenwasserstoffen, Argon usw. gereinigt, um reinen Wasserstoff oder ein Gemisch aus'Wasser-Stoff und Stickstoff zu liefern, das praktisch frei von andere4 Bestandteilen ist, Bei der WasseTgas-U#,ir#ieiii(ti-ungzreaktioxi wird das vom Gasgenerator kommende, mit Ampf vermischte Gas

über einen Katalysator geleitetp um eine UmsetZung zwischen

dem Kohlenmonoxyd und dem Dampf unter Lieferung von Wasser-

stoff und Kohlendioxyd hervorzurufen. Für die Synthese von

Ammoniak wird dem gereinigten Wasserstoffstrom für gewöhn-

lich reiner Stickstoff zuCesetzt, der durch VerflÜssig,'ung

und Roktifizierun,- von Luft erhalten worden ist.

Ein Verfahren zur Abtrennung des größten Teils der gering-

fügigen Verunreinigungsanteile vom Wasserstoff nach der

LD ZD

Entfernung von Kohlendioxyd und Wasser besteht in einem

Waschen das 'V,Iasserstoffstroms mit praktisch flüssigem Stick-

stoff, der in einer Sauerstoffgewinnungsanlage hergestellt

werden kann. Ein Teil des flüssigen j'tich.stoffs wird durch

Verdampfun-- in den Wasserstoff eingeführt und liefert das

für die Ammoniaksynthese erforderliche Stickstoff-Wasser-

stoff-Gemisch. Gleichzeitig werden die höher siedenden Be-

standteile, wie Argon, Methan und Kohlenmonoxyd, kondensiert

und mit dem unverdani-often Anteil des zum 11aschen benutzten

flüssigen Stickstoffs abgetrennt. Durch Waschen des Wasser-

stof#stroms mit Flüssigstickstoff wird ein Gemisch aus

Stickstoff und Vasserstoff geliefert, das praktisch frei von

anderen Gasen ist und sich besonders fÜr die Ammoniaksynthese

eignet. Die Stickstoff-Waschflüssigkeit ei--net sich besonders

1.i Li

für die !Erzeugung von Ammonialisynthese-Speise-as durch Teil-

oxydation von Kohlenwa8serstoffen.

In Fig. 2 ist eine Mischer-Brennerkonstruktion dargestellt,

die sich speziell zur Verwendung-als Brenner 8 bei der Vor-

richtung gemäß Fig. 1 für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eignet. Die Brennerkonstruktion weist ein vorzugsweise aus Stahl hergestelltes zylindrisches Außenrohr 75 auf, das am einen Ende mit einem Flansch 76 und am anderen Ende mit einer wassergekühlten Spitze 77 versehen ist. Ein in der Mitte zwischen den Enden des Zy- lindermantels vorgesehener Anbauflansch 78 dient zur Befestigung des Brenners am Druckgefäß 19 gemäß Fig. 1. Ein zwischen den Planschen 76 und 78 angeordneter Flanschstutzen bildet einen Einlaß 79 zur Zufuhr der Reaktionsteilnehmer in das Außenrohr 75.

Innerhalb des Außenrohrs 75 ist ein zweites zylindrisches Rohr 80 angeordnet, das mit Hilfe von,Abstandstücken 81 in gleichmäßigem Abstand vom Außenrohr 75 gehalten wird, so daß zwischen beiden Rohren ein gleichförm,iger Ringkanal 82 festgelegt wird. Ein zwischen den beiden Enden des Innenrohrs 80 vorgesehener Anbauflansch 86 dient zusammen mit dem Flansch 76 des Außenrohrs 75 zur Halterung der beiden Röhre in fester Lage zueinander. Das Innenrohr 80 weist an seinem einen Ende einen Flansch 83 und am anderen Ende eine-Spitze 84 mit einem axialen Auslaß 85 auf, dessen Querschnitt vorzugsweise 25 - 50 #i der freien Querschnittsfläche des Innenrohrs 80 beträgt. Die Spitze 84 des Innenrohrs 80 verjUxigt sich auch an ihrer Außenseite und bildet somit einen praktisch gleichförmigen Durchgang 88 zwischen der Außenfläche der Spitze 84 und der Innenfläche der Spitze 77, über welchen die gasförmigen Reaktionsteilnehmer aus dem Ringkanal 82 austreten können. Die die Hauptbauteile des Brenners bildenden Rohr 75 und 80 sollten zweckmäßigerweise axial aufeinander und auf den Gasgenerator 18 ausgerichtet sein, so daß ein schnelles, gleichmäßiges -vermischen der Heaktionsteilnehmer und eine gleichmäßig ablaufende Umsetzung innerhalb der Reaktionskammer gewährleistet werden.
Die Spitze 77 weist einen den Durchgang 88 umgebenden Kanal 90 zum Kühlen der Spitze mit Wasser auf. Das dem Kanal 90 über eine Leitung 91 zugeführte Kühlwasser zirkuliert durch den Kanal 90 um die Spitze 77 und wird über eine Leitung 92 abgeführt..
Im Betrieb wird überdie Leitung 6 flüssiger Kohlenwasserstoff in das Innenrohr 80 eingeleitet, von wo aus es über die Spitze.84 und den Auslaß 85 in die Reaktionszone 18 - ausgetragen wird. Gleichzeitig werden über die Leitungen 11 und 12 zugeführter Dampf und Sauerstoff über den Einlaß 79 in den Ringkanal 82 eingeführt und mit einer die Strömungsgeschwindigkeit des aus dem Auslaß 85 austretenden Kohlenwasserstoff- bzw. Ölstroms übersteigenden Strömungsgeschwindigkeit über den Durchgang 88 ausgestoßen. Der aus dem Durchgang 88 austretende, konvergierendet ringförmigen Querschnitt besitzende Strom gasförmiger Reaktionsteilnehmer beaufschlagt den aus dem Auslaß 85 austretenden Flüssigkeitsstrom mit hoher Geschwindigkeit, so daß der flüssige Kohlenwasserstoff innig in den ganförmigen Reaktionsteilnehmern dispergiert wird und praktisch am 2unkt des Austritts der Reaktionsteilnehmer aus dem Brenner 8 in die Reaktionskammer 18 ein homogenes Reaktionsgemisch bildetg welches einer augenblicklichen Umsetzung bei Reaktionszonen-Temperaturen von 980 - 1650 C unter Freisetzung einer solchen '"lärmemenge unterliegt, daß in der* Reaktionszone eine autogene 0 Temperatur von etwa 980 -- 1650 C aufrechterhalten wird. Der konvergierende, ringförmige Strom aus Sauerstoff und Dampf -tritt mit vergleichsweise hoher Strömungsgeschwin-.digkeit von beispielsweise etwa 60 m/s und vorzugsweise von etwa 60 - 120 m/s in Axialrichtung aus dem Drenner 8. in die Heaktionszone 18 ein, wobei das dem Brenner 8 Uber die Leitung 6 zugeführte Öl zentral und axial in den konvergierenden Gemischstrom aus Dampf und Sauerstoff hinein ausgestoßen wird.'Das konvergierende Strömungsschema und die gegenseitige Beaufschlagung der beiden Ströme bewirken die Entstehung eines innigen Gemisches aus Sauerstoff, Dampf und sehr fein dispergierten Tröpfchen flüssi-,en Kohlenwasser-C) stoffs. Die Strömungsgesch-windigkeit des Ölstroms am Austrittspunkt in den Sauerstoff-Dampf-Strom liegt vorzugswoise c) im Bereich von etwa 1,5 - 12 m/s. Der vergleichsweise hohe Geschwindigkeitsunterschied zwischen'dem Gasstrom, d.h. dem Gemisch aus Dampf und Sauerstoff, und dem flüssigen Kohlenwasserstoffstrom-führt zu einer wirkungsvollen und höchst gründlichen Zerstäubung des flüssigen Kohlenwasserstoffs. Eine Vorwärmung des Öls ist nicht erforderlich, jedoch allgemein wünschenswert, um die Ölviskosität herabzusetzen und Sauerstoff einzizsparen. Dampf und Sauerstoff können gewilnschtenfalls vor,#,-ewärDit oder mit Temperaturen zugeführt werden, die eben ausreichen, den Wasserdampf in dampfför-.iii.--er Phase zu halten, d.h. mit Temperaturen von etwa 204 53P-,'C.
Bei dem mit sehr hohem Druck arbeitenden Gasgenerator sind außerordentlich hohö Durchsatzmengen möglich. Während bei den üblichen Hochdruckverfahren Trockengasprodukte in einer Austoßmenge von etwa 170 - 370 m3 Gas pro Ötunde je 0,0283 m (I-lubihfuß) Generatorvolumen erzeu.t wird, lassen sich erfindungsgemäß bei Generatordrucken von oberhalb 70 kg/CM 2 (absolut) Irodultctgas-Durclisatzmengei-i von mehr als etwa 566 m3/ Std. je 0,0285 m3 (Kubikfuß) Roaktorvolumen erzielen.
Die folgenden Beispiele yeranschaulichen berechnete Ver-Gleichsdaten a r, Üf der Basis einer großen Im-zahl von Versuchen zur Erzeugung von Synthe8egas durch Teiloxydation von Kohlenwasse.rstofföl bei herhörimlichem HochCiruck und bei sehr hohen Drucken. In jedem Beispiel wird das vom Synthesegasgenerator kommende Produktgas durch unmittelbaren Kontakt mit Wasser unter dem Druck des Syntliesogasgenerators durch Abschrecken gekühlt, während die Analysedaten auf Trockenbasis beruhen.
Beispiele Synthesegas wird in einem packungsfreien Reaktor durch Teiloxydation von Kohlenwasserstoff-Brennöl mittels nicht katalytischer Umsetzung mit Sauerstoff und Dampf bei verschiedenen Drucken und unter den in der folgenden Tabelle aufgeführten Arbeitsbedingungen hergestellt. Das Innenvolumen des Reaktors beträgt in jedem Fall 0,0524 m 3. Reiner Sauerstoff wird mit Dampf vermischt und das Gemisch wird mit einer Temperatur von 2600 0 in den Gasgenerator einges peist. Das Brennöl wird in jedem Fall auf 1210 C vorgewärmt.
Das vom Gasgenerator kommende heiße Synthesegas wird in einer -eschlossenen Abschreckzone bei Generatordruck mit Wasser abgeschreckt, das auf die allgemeine Temperatur der Abschreckzone vorgewärmt worden ist. Nach der Entfernung von Kohlenstoff aus dem unverdampften Teil des Abschreckwassers wird letzteres durch.die Abschreckanlage zurückgeleitet. Das mit Dampf angereicherte Produktgas wird in-einen Konverter bzw. Um#>-.iandler überführt, der einen Eisenoxyd-Katalysator in Form von mit Ohromooxyd angereichertem Eisenoxyd enthält. Dieser Konverter wird mit praktisch demselben Druck wie der-.Synthesegasgenerator und die Abschreckanlage betrieben.

Das dem Synthesegasgenerator zugeführte Brennöl besitzt folgende Eigenschaften:

Schwere, OAPI 9970

Eindanalyse, Gew.-%

Kohlenstoff 87976

Wasserstoff 9997

Schwefel 1930

Stickstoff 0997

BTU/lb. 18 335

Beispiel Nr. 1 2 3 .-4 5

Axbeitsbedingung_en

-Druck (]4g/cm 2( absolut» 210 42p2 8494 127 169

Temperatur (oo 150395 126795 1363 1354 130395

Verweilzeit (s) i121 3927 2p60 2y95 3v32

Zufuhrmenaen

Sauerstoff (M3/std.) 126t1 163p9 239,84 31791 379935

Öl (kg/Std,) 154t37 201t16 299961 362e9 49297

Dampf (kg/Std.) 76j5 10014 15093 180995 245918

Dgmpf/Öl (kg/kg) 095 OP5 0t5 0,5 Os5

Sauerstoff/Öl (m3/lbs.) 13e5 13t1 1218 12971 121,35

Sauerstoff/Öl(Mol/MMBtu) 1994 le88 1t84 1983 le77

MaauktioUF,eo chwind igkeiten

Trookengaez'(Kol/Std.) 43p54- 57995 87p21 115j71 142e45

Trockengaoi (m3/Std.) 43795 620t7 93797 1247948 1531967

von

Ulenstoff (Gew.

-a in Eingabe) 290 efo 2x0 290 290

Produkt&as,-Zusammensetzung

Träckeno 14o1-%

gserstoff 43994 44t76 4504 45,00 44989

lila

-lQhlienMoxioxyd 49j86 49122 48,65 48,57 48922

Koh-I.endioxyd 5"60 5j42 5943 5,44 5p37

C2,ticks 0926 0926 0j2.6 0126

4.of f 0927

Qeol 0103 0j21 0942 0t95

ot29 012--,9 0e29 (D t. 11,2

#tsserstoffsu1-1.Id 027)0

0 Or-,

to

Abschrecksystem

Temperatur (0c) 19095 22495 265p5 292r5 31475

Dampf/Trockengas (Mol/ 1165 1t58 1261 1967 1968

Mol)

Konverter

Bett Nr. 1

Einlaßtemperatur 0 C) 371 371 371 371 371

AuslaßtemPeratur (00 510 510 50495 487 471

Bett Nr. 2

EinlaßtempAratur (00 405 405 41-795 419 417

.Auslaßtemperatur (00 441 433 430 42795. 422

Gesamt-Raumgeschwindigkeit

SCFH/Kubikfuß Katalysator 301 557 838 1010 1097

Umwandlung von CO (Ii'ol_"j) 90 90 9( 90 90

Claims

2 t e n t a n s p r ü c h e Vorfahren zur Hers.tellung von Uasserstoff, bei welchem flüssker Kohlem."asserstoff einer Teiloxydation durch Umsetzung mit Sauerstoff und Dampf bei einer autogenen Heaktionstemperatur von etwa 980 - 1650 0 C in einer kom- pakteng nicht ausgekleideten Reaktionszone unterworfen #vrird, dadurch gelzemizeichn-ot, daß die nL-,ilox-7-clations- Reahtioli initer einem Druch von etwa 70 - 211 kls/CI'i 2 (absolut) durchgeführt wird, daß so viel Dampf erzeuzt. wird, dajo das Kohleiunoiio,--,yd bei einer anschlie3enden Wasser!-j##sumwanüllun,## praktisch vollst'Un#Lir- in Kohlen- dioxyd um.-ewiandelt wird, iii#;P-m üas Abflu37as aus der Ree.'c,-'Lioiis.-olie bei Reaktionsten-perP.tur in einer i#rah- tisch auf dein DrucIz der Reaktionszone -rehaltenen Gas- Abschreckzone in unmittelbaren Kontek#t 'r""asser von Gleich,-e,v.riclit-Vordampfungsteninera't,ur geleitet wird, L; daß das Abflußgas aus der Güs---i«ibsclirec-lZZOne 2.21 eInü Wassergets-Un#vaiidluii--srealtLtioi-iszo,.ie -*tiber_-';"2(I1-irt wird, ü#ie auf einem prah--Iisch (lem Druck der Teiloxydations-Reak- tionszone entsprechenden Druck von etiÜa 70 - 211 kc- cm (absolut-) gehalten wird, wobei eine -nrahtisch voll,-,tz-4.n- dige Umviandlung des Kohlenmonoxyds in Kohlendioxyd bei gleichzeitiger Bildung von Wasserstoff hervorgebracht wird, daß der aus Uasserstoff und Kohlendioxyd bestehende AbELuß aus der WasserCr>as-TJm-viandliu-i-sre"#]:#-tiollszone ab -,3- führt wird und daß des Kohlen(lio"-ly#i vou dem im

voll. (irr ein i7inssersaLof-L'reiches Produ,t.-t '2. Verf--1,.r,?n ii,-#ch ;-ii,-,priicli 1, dadurch -ei#:ennzeicli-,iet, daß die der uer- 092943 094073, r# "e 0,45)4 hohlen- Ver4'nlireii nach Ansnruch 1 oder 21, dadurch i-ekennzeiclu-iet, daß die der Teiloxydation-Reaktion.szone zuGeführten Hen- -Jen an DamiD-C und Kohlent-asserstoffen im Verli;c#;.ltn'is von etwa 1 : 1 bis 1 : 10 stehen. 4. Verfahren nach einem der -Imsprüche 1 bis 1, dadurch Ce- kenn--eichnet9 daß alle Driie-di:c innerhalb eines Bereichs von 84 - 176 hg/cm3 (absolut) gehalten werden. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 49 dadurch ge- kenn..-eichnet, daß die Uassergas-Umwandlungsr aktionszone auf einer Temperatur von etwa 288 538 C'gehalten wird.