DE2449448C2 - Verfahren zur Herstellung von Kohlenmonoxid und/oder Wasserstoff enthaltenden Gasen - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von Kohlenmonoxid und/oder Wasserstoff enthaltenden GasenInfo
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- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
- C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
- C01B3/32—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air
- C01B3/34—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents
- C01B3/36—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents using oxygen or mixtures containing oxygen as gasifying agents
Description
Es ist an sich bekannt, sogenanntes Synthesegas, d. h.
ein Gas, welches wesentliche Mengen an Wasserstoff und/oder Kohlenmonoxid enthält, durch unvollständige
Verbrennung einer Kohlenwasserstoff enthaltenden Zuspeisung in einem Hohlreaktor bei erhöhten Drücken
herzustellen. Zum Beispiel wird ein entsprechendes Verfahren in der DE-OS 17 92 612 beschrieben, bei
welchem Drücke von etwa 70 bis 2Π kg/cm2 (absolut)
und Reaktionstt mperaturen von etwa 980 bis 1650° C, vorzugsweise von 1090 bis 15400C, angewendet werden.
Als Kohlenwasserstoffzuspeisung für ein solches Verfahren eignen sich Erdöle und Erölfraktionen, wie
Mitteldestillate sowie leichtes und schweres HeizöL Als Sauerstoffkomponente für die Teilverbrennung kann
Luft mit Sauerstoff angereicherte Luft oder Sauerstoff allein eingesetzt werden. Als Moderatorsubstanz für die
exotherme Reaktion kann Dampf mitverwendet werden.
Bei der Tel· 'erbrennung werden auch immer Methan und Kohlenstoff sowie Kohlendioxid und Wasser
gebildet, d. h. Stoffe, die 'üe Anbeute an Wasserstoff
herabsetzen.
Es ist nicht einfach, die Wirkung von Veränderungen der Reaktionsbedingungen auf das Ergebnis des
Verfahrens vorherzusagen, da die Wärmewirtschaft im Reaktor und das Gleichgewicht häufig von solchen
Veränderungen beeinflußt werden. Die unvollständige Verbrennung stellt ein exothermes Verfahren dar.
Daneben liegen endotherme Reaktionen, wie die Umwandlung von Kohlenstoff in Kohlenmonoxid durch
Umsetzen mit Kohlendioxid und die Bildung vct Kohlenmonoxid und Wasserstoff aus Kohlenstoff und
Wasser, vor.
Eine Erhöhung des Druckes bei konstanten Zuspeisungsmengen und einem unveränderten Reaktorvolumen
führt zu einer Verlängerung der Verweilzeit ohne erhöhte Wärmeverluste. Wenn die Verweilzeit ohne
Erhöhung des Druckes verlängert wird, nehmen die Wärmeveriuste zu, und demgemäß verändert sich die
Rußbildung nicht erheblich.
Wenn der Druck ohne Verlängerung der Vervveilzeit erhöht wird, nehmen die Wärmeverluste ab, es werden
jedoch die bei erhöhten Reaktordüsen auftretenden erhöhten Reaktionsgeschwindigkeiten unzureichend
genutzt
Niedrige Drücke führen zu niedrigeren Konzentrationen der verschiedenen Reaktionskomponenten als
höhere Drücke. Demgemäß ist die Umwandliingsgeschwtndigkeit
bei höheren Drücken größer als bei niedrigen Drücken. Wird z.B. ein unterhalb 30bar
liegender Druck angewendet, so führt eine Verlangerung der Verweilzeit wegen der niedrigeren Umwandlungsgeschwindigkeit
in dem in der Praxis anwendbaren Bereich zu einer praktisch nicht erkennbaren Wirkung.
überraschenderweise hat sich nun gezeigt, daß es durch Verlängerung der Verweilzeit bei einem unter
hohem Druck durchgeführten Verfahren möglich ist, die Zusammensetzung des Produktgemisches günstig zu
beeinflussen und insbesondere die Methanbildung und die Bildung von Kohlenstoff (Ruß) weitgehend zu
unterdrücken. „
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Kohlenmonoxid und/oder Wasserstoff enthaltenden
Gasen durch unvollständige Verbrennung einer Kohlenwasserstoff enthaltenden Zuspeisung in einem
hohlen Reaktor bei Diücken von 40 bis 251» bar ist
demgemäß dadurch gekennzeichnet daß man die Verbrennung bei einer Verweilzeit des Gasgemisches
im Reaktor von 10 bis 20 Sekunden durchführt
Aus praktischen Gründen werden vorzugsweise Drücke von 60 bis 75 bar und Verweilzeiten von
höchstens 20 Sekunden angewendet Oberhalb 250 bar liegende Drücke werden im allgemeinen nicht angewendet
da sie eine zu kostspielige Anlage erfordern würden.
In einer Versuchsanlage wird ein 800 s (Reuvvood i)
Heizöl mit Sauerstoff unter wechselnden Bedingungen im gleichen Reaktor vergast Die Zugspeisungsgeschwindigkeit
beträgt ungefähr 680kg/Std, und die Dampfzuspeisung ungefähr 0,5 kg je kg Zuspeisung.
Sauerstoff wird in Mengen von 0,70 bis zu 0,76 Nm3 je kg Zuspeisung zugeführt Auf diese Weise werden zwei
Versuchsreihen durchgeführt, nämlich eine Versuchsreihe I einem Druck von 42 bar und einer Verweilzeit von
8ß Sekunden und eine Versuchsreihe II bei einem Druck von 73 bar und einer Verweiheit von 14,8 Sekunden.
Die in den Versuchsreihen I und Il erhaltenen Ergebnisse sind in der Figur wiedergegeben. Die
Mengen an Wasserstoff und Kohlenmonoxid in den Fig.a und b sind in kMol/lOOkg Zuspeisung auf der
gleichen Skala ausgedrückt und ebenso die Mengen an Wasserstoff ui.d Kohlendioxid in den Darstellungen c
und d. Die Methanmenge in Darstellung e ist in Mol/100 kg Zugspeisung und die Menge an Kohlenstoff
(Ruß) ebenfalls in Mol/100 kg Zuweisung, jedoch auf einer anderen Skala, wiedergegeben. In Darstellung f
sind die Mengen an Methan und Kohlenstoff (Ruß) in Mol/100 kg Zuspeisung auf der gleichen Skala wie die
Methanmenge in Darstellung e dargestellt Die Kohlenstoffmenge kann deshalb in Darstellung f auf einer
anderen Skala ais die Kohlensiofffnenge in Darstellung
e wiedergegeben werden. Alle Abszissen geben das Verhältnis von Sauerstoff zu Zuspeisung in Nm3
Sauerstoff je kg Zuspeisung wieder. Alle Produktzusammensetzungen beziehen sich auf das Wasserdampf
enthaltende aus dem Reaktor abziehende Gas.
Aus den Darstellungen s,b,c und d ist ersichtlich, daß
eine Zunahme des Druckes und der Verweilzeit nur geringe Auswirkungen auf die Bildung von Kohlenmonoxid
und Kohlendioxid hat, jedoch zu einer erheblichen Abnahme der Bildung von Wasser (Darstellungen c und
dj und zu einer erheblichen Zunahme uci VVasäerstcff
bildung (Darstellungen a und bjfüh-t
Wie aus den Darstellungen e und / ersichtlich, verringert sich nicht nur die Kohlenstoffbildung
erheblich, sondern gleichermaßen überraschend auch die Bildung von Methan.
Wird ein Sauerstoff/Zuspeisungsverhältnis von 0,73
angewendet, so werden der Druck von 42 auf 73 bar und die Verweilzeit von 8,8 auf 14,8 Sekunden erhöht Dies
führt zu einer Erhöhung der Ausbeute an Wasserstoff und Kohlenmonoxid von 12,4 auf 13,1 kg/100 kg
Zuspeisung, während die Bildung von Kohlenstoff von 280 auf 20Mo! und die Methanbildung von 70 auf
40 Mol/100 kg Zuspeisung abnehmen. Das erfindungsgemäße Verfahren führt demgemäß zu einer um mehr
als 5% höheren Gasausbeute und zu einer um fast 90% geringeren Rußbildung, wenn man von gleichen
Mengen an Zuspeisung und Sauerstoff ausgeht Dies stellt eine außerordentlich bedeutsame Verbesserung
Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens kann auch als ungefähr 8prozentige Abnahme des Sauerstoffverbrauchs
für die gleiche Gasausbeute und als ungefähr 8prozentige Abnahme des Sauerstoffverbrauchs für die
gleiche Rußbildung unter Verwendung der gleichen Zuspeisung ausgedrückt werden.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (1)
- Patentanspruch:Verfahren zur Herstellung von Kohlenmonoxid und/oder Wasserstoff enthaltenden Gasen durch unvollständige Verbrennung einer Kohlenwasserstoff enthaltenden Zuspeisung in einem hohlen Reaktor von 40 bis 250bar, dadurch gekennzeichnet, daß man die Verbrennung bei einer Verweiheit des Gasgemisches im Reaktor von 10 bis 20 Sekunden durchführt
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| NL7314391A NL175051C (nl) | 1973-10-19 | 1973-10-19 | Werkwijze voor de bereiding van koolmonoxyde- en/of waterstof bevattende gassen. |
Publications (2)
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| DE2449448C2 true DE2449448C2 (de) | 1984-03-01 |
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