DE1086680B - Process for the radiochemical conversion of hydrocarbons - Google Patents
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Description
Verfahren zur radiochemischen Umwandlung von Kohlenwasserstoffen Die vorliegende Erfindung betrifft die Umwandlung von Kohlenwasserstoffen durch Bestrahlung in Gegenwart von Aktivkohle als Katalysator. Die Bestrahlung erfolgt hauptsächlich durch Gammastrahlen und/oder Neutronen. Process for the radiochemical conversion of hydrocarbons The present invention relates to the conversion of hydrocarbons by Irradiation in the presence of activated carbon as a catalyst. The irradiation takes place mainly by gamma rays and / or neutrons.
Bei einer Ausführungsform ist der Katalysator mit einem Neutronen einfangenden, Alphateilchen emittierenden Material imprägniert. In one embodiment, the catalyst is with a neutron trapping, alpha-particle-emitting material.
Es ist bekannt, Kohlenwasserstoffe mittels einer ionisierenden Strahlung hoher Energie, wie z. B. Beta-und Gammastrahlen und Neutronen, umzuwandeln. It is known to use hydrocarbons by means of ionizing radiation high energy, such as B. beta and gamma rays and neutrons, convert.
Die Anwendung von Bestrahlung zur Durchführung von Reaktionen bietet eine Reihe von wesentlichen Vorteilen gegenüber Verfahren nach dem bisherigen Stand der Technik. Beispielsweise können damit erwünschte Gleichgewichte bei Reaktionen eingestellt werden, die sich normalerweise durch übliche Mittel nicht erreichen lassen.The use of radiation to carry out reactions provides a number of significant advantages over methods according to the previous state of the art of the technique. For example, it can be used to achieve desired equilibria in reactions which normally cannot be achieved by conventional means permit.
Es wurde nun gefunden, daß ein Aktivkohle-Katalysator einen merklichen und überraschenden Einfluß auf die radiochemische Umwandlung von Kohlenwasserstoffen, insbesondere von Erdöl-Kohlenwasserstoffen, wie z. B. Rohbenzin und Gasölen, hat. Es wurde überraschenderweise gefunden, daß ein an sich bekannter Aktivkohle-Katalysator ein unter Bestrahlung durchgeführtes Kohlenstoffumwandlungsverfahren weit über das Maß hinaus beschleunigt, das normalerweise zu erwarten wäre. Es wurde weiter gefunden, daß der Aktivkohle-Katalysator eine merkliche Isomerisierung unter den umgewandelten Kohlenwasserstoffen, insbesondere den 4 bis 10 Kohlenstoffatome enthaltenden Kohlenwasserstoffen, bewirkt. Dies überrascht, weil man normalerweise annehmen müßte, daß auf diesen freie Radikale erzeugenden Katalysatortyp nur eine geringe Isomerisierung zuruckzuführen ist. It has now been found that an activated carbon catalyst has a noticeable effect and surprising influence on the radiochemical conversion of hydrocarbons, in particular of petroleum hydrocarbons, such as. B. petrol and gas oils. It has surprisingly been found that an activated carbon catalyst which is known per se a carbon conversion process carried out under irradiation far beyond that Accelerates beyond what would normally be expected. It was further found that the activated carbon catalyst has a noticeable isomerization among the converted Hydrocarbons, especially hydrocarbons containing 4 to 10 carbon atoms, causes. This is surprising because one would normally have to assume that on these Free radical-generating type of catalyst due to low isomerization is.
Die erfindungsgemäße Verwendung des Aktivkohle-Katalysators ist besonders vorteilhaft beim Beschießen von Kohlenwasserstoffen in Kernspaltungsreaktoren, d. h. bei der Beschießung mit Neutronen, weil Aktivkohle einen sehr geringen Neutroneneinfangquerschnitt hat. The use of the activated carbon catalyst according to the invention is special advantageous when bombarding hydrocarbons in nuclear fission reactors, d. H. when bombarded with neutrons, because activated carbon has a very small neutron capture cross-section Has.
Die Erfindung läßt sich auf sehr unterschiedliche Kohlenwasserstoffbeschickungen, wie übliche Erdöle, Schieferöle, Teersandöle, Asphalte, synthetische (5le, natürliche und synthetische Kohlenwasserstoffgase, anwenden, besonders zur Umwandlung von Olen, die aus Erdöl stammen, wie z. B. Rohölen, Destillat-und Rückstandsfraktionen dieser Ole, aus ihnen hergestellte Extrakte oder Konzentrate oder deren Gemische. Ein bevorzugtes Beschickungsmaterial ist ein Erdöldestillat, das im Bereich zwischen etwa 65 und 510° C siedet und das vorwiegend paraffinischer Natur ist. The invention can be applied to very different hydrocarbon feeds, like common crude oils, shale oils, tar sand oils, asphalt, synthetic (5le, natural and synthetic hydrocarbon gases, especially for the conversion of oils, which come from petroleum, such as. B. crude oils, distillate and residue fractions of these Oils, extracts or concentrates made from them, or mixtures thereof. A preferred one Feedstock is a petroleum distillate that ranges between about 65 and It boils at 510 ° C and is predominantly paraffinic in nature.
Beispielsweise ist das erfindungsgemäße Verfahren für die Isomerisierung von leichten unbearbeiteten Rohbenzinen zwecks Erhöhung der Oktanzahl nützlich. Es kann auch angewendet werden, um-wie an sich bekannt-Wachse zu Schmiermitteln mit hohem Viskositätsindex zu isomerisieren. Durch geeignete Auswahl der Beschickung und der Betriebsbedingungen erhält man Produkte, die in Motorenölen, als chemische Rohmaterialien oder als Benzinzumischungskomponenten brauchbar sind. For example, the method according to the invention is for isomerization of light raw petrol useful for the purpose of increasing the octane number. It can also be used, as is known per se, to make waxes as lubricants to isomerize with a high viscosity index. By suitable selection of the feed and the operating conditions one obtains products that are in motor oils, as chemical Raw materials or as gasoline blending components are useful.
Aktivkohle-Katalysatoren können-wie an sich bekannt-durch Kalzinieren harter zellulosehaltiger Materialien, wie z. B. Kokosschalen und Aprikosenkernen, aus Chemie-Koks (einem Nebenprodukt bei der Herstellung von farblosen Paraffinölen), aus Wirbelschichtkoks, aus Kohle und aus ähnlichen kohlenstoffhaltigen Materialien hergestellt werden. Die rohe Kohle oder der Koks weisen gut entwickelte Strukturen feiner Poren auf. Diese Poren können durch verschiedene Oxydationsmittel vergrößert werden, die mit dem Kohlenstoff reagieren, wie z. B. Wasserdampf, Sauerstoff, Kohlendioxyd, Schwefel. Im allgemeinen ist das schließlich erhaltene Aktivkohleprodukt um so aktiver (größere Oberfläche, größeres Porenvolumen, größere Adsorptionskapazität), je milder das Oxydationsmittel ist. Beispielsweise setzt sich Sauerstoff bei relativ niedrigen Temperaturen leicht mit Kohlenstoff um, seine Einwirkung erzeugt jedoch keine besonders vorteilhafte Aktivkohle. Andererseits ist Wasserdampf, der sich unterhalb von etwa 650° C nicht rasch mit Kohlenstoff umsetzt, ein wirksames Aktivierungsmittel bei Temperaturen von etwa 760° C und höher. Kohlendioxyd erfordert für die Umse'tzurig mit dem Kohlenstoff sogar noch höhere Temperaturen, das Aktivkohle-Endprodukt ist jedoch ein Katalysator hoher Qualität. As is known per se, activated carbon catalysts can be calcined hard cellulosic materials such as B. coconut shells and apricot kernels, from chemical coke (a by-product in the production of colorless paraffin oils), from fluidized bed coke, from coal and from similar carbonaceous materials getting produced. The raw coal or coke have well-developed structures fine pores. These pores can be enlarged by various oxidizing agents reacting with the carbon, such as B. water vapor, oxygen, carbon dioxide, Sulfur. In general, the more active carbon product ultimately obtained will be the more active (larger surface, larger pore volume, larger adsorption capacity), the milder it is is the oxidizer. For example, oxygen settles at relatively low levels Temperatures easily react with carbon, but its action does not produce any particularly beneficial activated carbon. On the other hand is water vapor that is below approximately 650 ° C does not react quickly with carbon, an effective activating agent Temperatures of around 760 ° C and higher. Carbon dioxide required for conversion with the carbon at even higher temperatures, the activated carbon is the end product but a high quality catalyst.
Der erfindungsgemäß verwendbare Aktivkohle-Katalysator hat im allgemeinen die folgenden Eigenschaften : Die Oberfläche des Aktivkohle-Katalysators beträgt mehr als 50 m2/g, vorzugsweise mehr als etwa 200 m2/g, und das Porenvolumen beträgt mindestens 0, 20 cm3/g. Die angegebenen Oberflächen-und Porenvolumenwerte werden mit Stickstoff nach dem bekannten Brunauer-Emmet-Teller- (B. E. T.-) Verfahren bestimmt. Die Schüttdichte des Katalysators ist vorzugsweise größer als 0, 4 kg/l. Der Aktivkohle-Katalysator kann für eine Ruheschüttung in Form von Körnchen einer Größe (lichte Maschenweite) von 4, 76 bis 0, 149 mm oder feiner, für eine Schlämmung mit einer Teilchengröße im Bereich zwischen 0, 30 und 0, 044 mm oder feiner und für ein Wirbelschichtverfahren hauptschlich mit einer Teilchengröße von 20 bis 801l zur Anwendung kommen. Die Temperatur in der Katalysatorzone und die Natur der Beschickung haben unmittelbaren Einfluß auf den Typ des angewendeten Verfahrens. Die Abriebfestigkeit der Aktivkohle ist beim Arbeiten mit einer Ruheschüttung nicht allzu wichtig ; beim Arbeiten mit Schlämmungen oder Wirbelschi, chten wird es vorgezogen, daß der Verlust durch Abrieb weniger als etwa 60/o pro Stunde, insbesondere weniger als etwa 3, 5 °/o pro Stunde, beträgt, wie nach der Abnutzungsprüfung nach Roller (s. dazu Oil and Gas Journal, 1947, Nr. 46, S. 307) gemessen, Da Aktivkohlen nicht aus reinem Kohlenstoff bestehen und einen restlichen Aschegehalt besitzen, der bis zu 40/o oder mehr betragen kann, ist es besonders erwünscht, daß die Natur dieser anorganischen Bestandteile bekannt ist, so daß durch sie keine nachteiligen Wirkungen hervorgerufen werden, wenn sie in der Umgebung eines Kernreaktors verwendet werden. The activated carbon catalyst which can be used in the present invention generally has the following properties: The surface area of the activated carbon catalyst is more than 50 m2 / g, preferably more than about 200 m2 / g, and the pore volume is at least 0, 20 cm3 / g. The specified surface area and pore volume values are determined with nitrogen according to the known Brunauer-Emmet-Teller (B. E. T.) method. The bulk density of the catalyst is preferably greater than 0.4 kg / l. The activated carbon catalyst can be used for a rest pouring in the form of granules of one size (clear mesh size) from 4.76 to 0.149 mm or finer, for a slurry of particle size in the range between 0.30 and 0.044 mm or finer and for a fluidized bed process mainly used with a particle size of 20 to 801 l. The temperature in the catalyst zone and the nature of the feed have a direct influence on the type of procedure used. The abrasion resistance of the activated carbon is not too important when working with a resting embankment; when working with slurries or vertebral layers, it is preferred that the loss due to abrasion is less than about 60 / o per hour, in particular less than about 3, 5% per hour, as after the Roller wear test (see Oil and Gas Journal, 1947, No. 46, p. 307), since activated carbons do not consist of pure carbon and a have residual ash content, which can be up to 40 / o or more, it is it is particularly desirable that the nature of these inorganic constituents be known, so that they will not cause any adverse effects if they are in the environment of a nuclear reactor.
Vorzugsweise beträgt der gesamte Neutroneneinfangquerschnitt des Kohle-Katalysators und der Verunreinigungen weniger als 75 barn. Preferably the total neutron capture cross section is Coal catalyst and the impurities less than 75 barn.
Außer den ihrer Natur nach in der Aktivkohle enthaltenen Verunreinigungen, die entweder katalytisch oder infolge ihrer nuklearen Eigenschaften die Umwandlung der Kohlenwasserstoffe beeinflussen können, kann der Aktivkohle-Katalysator kleinere Mengen, und zwar weniger als etwa 10°/o, an katalytischen Komponenten zusätzlich enthalten, die als solche in der Technik allgemein bekannt sind. Beispiele für derartige katalysierende Zusätze sind Platin, Nickel, Kobalt, Kupfer, Molybdate, Oxyde, Wolframate, Chromate, Phosphate und Sulfide. In addition to the impurities inherent in the activated carbon, which either catalytically or as a result of their nuclear properties the conversion of hydrocarbons, the activated carbon catalyst can be smaller Additional amounts, less than about 10%, of catalytic components which are generally known as such in the art. Examples of such catalyzing additives are platinum, nickel, cobalt, copper, molybdates, oxides, tungstates, Chromates, phosphates and sulfides.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß man dem Katalysator kleinere Mengen sogenannter » radiochemisch katalytischer Komponenten « einverleibt. Von besonderem Interesse sind die Isotopen t°B und 6Li, die nach Einfangen eines Neutrons eine stark ionisierende Alphastrahlung emittieren. Man kann zwar die reinen Isotope verwenden, es können jedoch auch die natürlich vorkommenden Elemente Bor und Lithium verwendet werden, da sie merkliche Mengen dieser Isotopen enthalten. Die Isotope können als reine Elemente oder als Verbindungen dieser Elemente verwendet werden. A particularly preferred embodiment of the invention consists in that smaller amounts of so-called »radiochemically catalytic Components «incorporated. Of particular interest are the isotopes t ° B and 6Li, which emit a strongly ionizing alpha radiation after capturing a neutron. You can use the pure isotopes, but the natural ones can also be used Occurring elements boron and lithium are used as they are significant amounts these isotopes contain. The isotopes can be used as pure elements or as compounds these elements are used.
Beispiele für derartige Verbindungen sind Boroxyd (B203) und Lithiumoxyd (Li2O). Vorzugsweise verwendet man weniger als 10 Gewichtsprozent Lithium- oxyd und weniger als 2 Gewichtsprozent Boroxyd, bezogen auf den Katalysator. Es ist vorzuziehen, die aktive Holzkohle mit diesen Verbindungen oder Elementen zu imprägnieren, sie können jedoch auch in dem Kohlenwasserstoff-Reaktionsteilnehmer in Form öllöslicher Verbindungen, wie z. B. Bortriäthyl, Triphenylbor, Phenyllithium und dem I, ithiumsalz hochmolekularer Phenole, enthalten sein. Examples of such compounds are boron oxide (B203) and lithium oxide (Li2O). It is preferable to use less than 10 percent by weight lithium oxide and less than 2 percent by weight boron oxide, based on the catalyst. It is preferable to impregnate the active charcoal with these compounds or elements, them however, they can also be oil soluble in the hydrocarbon reactant in the form Connections such as B. boron triethyl, triphenylboron, phenyllithium and the I, ithiumsalz high molecular weight phenols.
Der Aktivkohle-Katalysator kann als Suspension in den flüssigen Kohlenwasserstoffen oder als Ruheschüttung, als Wirbelschicht oder als absinkende Schicht verwendet werden ; alle diese Anwendungsverfahren sind in der Technik bekannt. Falls der Katalysator verunreinigt ist, kann er nach bekannten Verfahren, z. B. durch Brennen, Säurebehandlung, chemische Aufarbeitung, Behandlung mit Wasserdampf bei hohen Temperaturen oder durch die vorstehend erwähnte Behandlung mit C 02, regeneriert werden. Die Feststoffteilchen können an Ort und Stelle oder außerhalb des Reaktors, und zwar kontinuierlich oder nach Bedarf periodisch, regeneriert werden. The activated carbon catalyst can be used as a suspension in the liquid hydrocarbons or used as quiescent bed, as a fluidized bed or as a sinking layer will ; all of these methods of use are known in the art. If the catalyst is contaminated, it can by known methods, e.g. B. by burning, acid treatment, chemical processing, treatment with steam at high temperatures or by the aforementioned treatment with C 02 can be regenerated. The solid particles can be in place or outside the reactor, continuously or periodically regenerated as required.
Die erfindungsgemaß angewendete Bestrahlung kann durch Elementarteilchenbeschleuniger, aus Reaktorabfallprodukten oder Produkten erhalten werden, die, wie z. B. Kobalt 60, besonders radioaktiv gemacht wurden. Beispielsweise kann man verbrauchte Brennelemente aus einem Atommeiler oder aluminiumumkleidete Kobaltstäbe verwenden, die einer Beschießung mit Neutronen ausgesetzt worden waren. The irradiation used according to the invention can be carried out by elementary particle accelerators, obtained from reactor waste products or products which, e.g. B. Cobalt 60, made particularly radioactive. For example, you can use spent fuel from a nuclear reactor or aluminum-clad cobalt rods that use a bombardment exposed to neutrons.
Bei Verwendung radioaktiver Materialien beträgt der durchschnittliche Gammastrahlenfluß in der Reaktionszone mehr als etwa 105 Röntgen pro Stunde. Die Reaktionsbedingungen werden vorzugsweise ferner so gestaltet, daß das Kohlenwasserstofföl eine Bestrahlung mit Gammastrahlen von mindestens 106 Röntgen erhält. Dieses Material kann der Einwirkung der Strahlungsquelle einfach dadurch ausgesetzt werden, daß man es in Rohren durch das radioaktive Material oder an diesem vorbeileitet oder aber indem man das radioaktive Material an dem zu behandelnden Kohlenwasserstoff vorbeibewegt.If radioactive materials are used, the average is Gamma ray flux in the reaction zone greater than about 105 roentgen per hour. the Reaction conditions are preferably also designed so that the hydrocarbon oil receives exposure to gamma rays of at least 106 X-rays. This material can be exposed to the action of the radiation source simply in that it is conducted in pipes through the radioactive material or past it or but by adding the radioactive material to the hydrocarbon being treated moved past.
Es wird jedoch vorgezogen, einen Kernreaktor als Strahlungsquelle zu verwenden. Ganz allgemein wird dabei eine höhere Strahlungsstärke erreicht, und die Bestrahlungszeiten können verkürzt werden. Die durch einen Kernreaktor erhältliche Neutronenstrahlung erleichtert ferner die Umwandlung der Kohlenwasserstoffe wesentlich. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung beträgt der durchschnittliche Gammastrahlenfluß in der Reaktionszone vorzugsweise mehr als 105 Röntgen pro Stunde und der durchschnittliche NeutronenfluB mehr als 10t° Neutronen/cm2 sec. Die erhaltene Strahlungsdosis liegt dabei vorzugsweise oberhalb etwa 107 Röntgen ; Bei Verwendung eines Kernreaktors wird das Kohlenwasserstofföl einfach durch die in dem spaltbaren Material oder um dieses Material herum angeordneten Rohre gepumpt. cliche Bremssubstanzen, wie Kohlenstoff, leichtes und schweres Wasser, werden zur Gewinnung thermischer Neutronen verwendet. In einigen Fällen kann der Kohlenwasserstoff-Reaktionsteilnehmer selbst als Bremssubstanz dienen. However, it is preferred to use a nuclear reactor as the radiation source to use. In general, a higher radiation intensity is achieved, and the irradiation times can be shortened. The one obtainable through a nuclear reactor Neutron radiation also makes the conversion of hydrocarbons much easier. In this embodiment of the invention, the average gamma ray flux is in the reaction zone preferably more than 105 roentgen per hour and the average Neutron flux more than 10t ° neutrons / cm2 sec. The radiation dose obtained is preferably above about 107 X-rays; When using a nuclear reactor is the hydrocarbon oil simply by being in the fissile material or around this material is pumped around arranged pipes. cliché braking substances, such as carbon, light and heavy water are used to generate thermal neutrons. In some cases, the hydrocarbon reactant itself can act as a braking substance to serve.
Das Verfahren nach der Erfindung läßt sich auf Umwandlungsreaktionen anwenden, bei denen sich der als Reaktionsteilnehmer verwendete Kohlenwasserstoff ganz oder teilweise in der Gasphase befindet. Es wird am zweckmäßigsten auf Reaktionen in der flüssigen Phase angewendet, und der angewendete Druck ist daher vorzugsweise genügend hoch, um im wesentlichen eine flüssige Phase zu behalten. Die Temperatur kann sehr verschieden sein, der bevorzugte Bereich liegt zwischen 93 und 482° C. The method according to the invention can be applied to conversion reactions apply, in which the hydrocarbon used as a reactant is wholly or partially in the gas phase. It will be most appropriate to responses is applied in the liquid phase and the pressure applied is therefore preferred sufficiently high to maintain essentially a liquid phase. The temperature can can be very different, the preferred range is between 93 and 482 ° C.
Nach der Zeichnung werden Kohlenwasserstoffe, z. B. ein utbearbeitetes Gasöldestillat, durch die Leitung 1 dem Verfahren zugeführt. Ein durch die Leitung 2 zugeführter Aktivkohle-Katalysator wird mit dem Gasöl vermischt, und das Gemisch wird in die Bestrahlungszone 3 eingeführt. Die Menge des verwendeten Katalysators liegt gewöhnlich im Bereich zwischen 0, 05 und 1, 0 kg/kg der Beschickung. Die Strömungsgeschwindigkeit der Mischung wird so eingestellt, daß die vorstehende Dosierung erhalten wird. According to the drawing, hydrocarbons, e.g. B. an unedited Gas oil distillate, fed through line 1 to the process. One through the line 2 fed activated carbon catalyst is mixed with the gas oil, and the mixture is introduced into the irradiation zone 3. The amount of catalyst used usually ranges between 0.05 and 1.0 kg / kg of feed. The flow velocity the mixture is adjusted so that the above dosage is obtained.
Bei der gezeigten Anordnung wird eine Suspension des Katalysators im bestrahlten Produkt durch die Leitung 4 aus der Bestrahlungszone in die Trennzone5 transportiert. Diese Trennzone enthält Vorrichtungen, durch die der Katalysator beispielsweise durch Destillation, Filtration und Absorption zurückgewonnen wird. Der zurückgewonnene Katalysator kann gegebenenfalls unmittelbar durch Leitung 7 zurückgeführt oder verworfen werden. Vor der Rückführung kann er zuerst durch Brennen, Wasserdampfbehandlung, chemische Aufarbeitung und dergleichen zur Entfernung von Verunreinigungen und/oder zur Verbesserung seiner Eigenschaften behandelt werden. In the arrangement shown, a suspension of the catalyst in the irradiated product through line 4 from the irradiation zone into the separation zone 5 transported. This separation zone contains devices through which the catalyst for example, is recovered by distillation, filtration and absorption. The recovered catalyst can optionally be fed directly through line 7 returned or discarded. Before repatriation he can first by burning, Steam treatment, chemical work-up and the like to remove Impurities and / or to improve its properties are treated.
Die Kohlenwasserstoffprodukte werden ebenfalls in Zone5 abgetrennt. So können bei der Gasölbeschickung Destillation, Extraktion und Absorption oder ähnliche Verfahren angewendet werden. Gegebenenfalls kann ein Teil des Kohlenwasserstoffproduktes durch Leitung 6 zurückgeführt werden. Das Endprodukt wird durch Leitung 8 abgezogen. The hydrocarbon products are also separated in zone 5. For example, distillation, extraction and absorption or similar procedures can be used. Optionally, a portion of the hydrocarbon product can be used be returned through line 6. The end product is withdrawn through line 8.
Die Trennzone 5 enthält auch Vorrichtungen, durch die die Radioaktivität der Produkte beseitigt oder neutralisiert w, ird. Bei diesen Vorrichtungen kann es sich um Behälter zum Abklingenlassen der Radioaktivität, Ionenaustauschervorrichtungen, Destillationskolonnen, Filter und Lösungsmittelextraktionsanlagen handeln. The separation zone 5 also contains devices through which the radioactivity the products are eliminated or neutralized. With these devices can they are radioactivity decay containers, ion exchange devices, Act as distillation columns, filters and solvent extraction systems.
Die Erfindung wird an Hand der folgenden Beispiele besser verständlich. The invention can be better understood from the following examples.
Beispiel 1 Die Beschickung bestand aus Cetan. Als Aktivkohle-Katalysator wurde die Type Columbia G benutzt, von der Carbide and Carbon Chemical Company aus Kokosnußschalen und harten Nüssen hergestellt, die folgende Daten aufwies : Oberfläche 1397 m2lg, ermittelt nach dem Standard-B. E. T.-Stickstoffadsorptions-Verfahren, Schüttdichte 465 kg/m3, eine Abriebgeschwindigkeit von 2, 6%Stunde (Standard-Prüfung nach Roller) und einen Aschegehalt von 2, 7 °/o. Example 1 The feed consisted of cetane. As an activated carbon catalyst Columbia G was used from the Carbide and Carbon Chemical Company Coconut shells and hard nuts with the following data: surface area 1397 m2lg, determined according to the standard B. E. T. nitrogen adsorption process, Bulk density 465 kg / m3, an abrasion rate of 2.6% hour (standard test according to Roller) and an ash content of 2.7%.
Zum Vergleich wurde ein identischer Versuch unter Verwendung eines Kieselerde-Tonerde-Katalysators druchgeführt. Dieser Kieselerde-Tonerde-Katalysator wurde dadurch erhalten, daß man Silikagel mit einer Aluminiumsalzlösung imprägnierte und die Tonerde durch Zugabe von Ammoniak ausfällte. Das erhaltene Hydrogel wurde mit Wasser gewaschen, bis es von gelösten Salzen frei war. Nach dem Trocknen im Ofen und dem Kalzinieren bei 540° C wies der Katalysator die folgenden Daten auf : Oberfläche 417 m2/g (B. E. T.-Verfahren) ; Porenvolumen 0, 35 cm3/g ; Abriebgeschwindigkeit (Prüfung nach Roller) 2, 5%/ Stunde und einen Gehalt an Al203 von 13°/o und an SiO2 von 87°/o. For comparison, an identical experiment was carried out using a Silica-alumina catalyst carried out. This silica-alumina catalyst was obtained by impregnating silica gel with an aluminum salt solution and precipitated the clay by adding ammonia. The hydrogel obtained was washed with water until it was free of dissolved salts. After drying in Oven and calcining at 540 ° C, the catalyst had the following data : Surface area 417 m2 / g (B.E.T. method); Pore volume 0.35 cm3 / g; Abrasion speed (Roller test) 2.5% / hour and an Al203 content of 13% and SiO2 of 87 ° / o.
Zur Bestrahlung der Proben wurde der luftgekühlte, mit nattirlichem Uran betriebene und mit Graphit gebremste Forschungsreaktor der Brookhaven National Laboratories verwendet. Der Atommeiler wurde mit einer Gesamtleistung von etwa 24 Megawatt zur Zeit der Experimente betrieben. Der Fluß an thermischen Neutronen in der Reaktionszone betrug 3, 4'10/cmsec. Der Fluß an schnellen Neutronen (über 1 MeV) betrug 0, 68#1012/cm2#sec, und der Gammastrahlenfluß betrug 1, 8 106 Röntgen/Stunde. For the irradiation of the samples the air-cooled, with natural Brookhaven National's uranium-powered and graphite-braked research reactor Laboratories used. The nuclear reactor was with a total performance of about 24 Megawatts operated at the time of the experiments. The flow of thermal neutrons in the reaction zone was 3, 4'10 / cmsec. The flow of fast neutrons (over 1 MeV) was 0.68 # 1012 / cm2 # sec, and the gamma ray flux was 1.8 106 roentgen / hour.
Der Kern des Reaktors bestand aus einem Graphitgitter mit den Abmessungen von etwa 6-6-6 6#6 m, von dessen Nordfläche zu dessen Südfläche sich im gleichen Abstand im Reaktor angeordnete aluminiumumkleidete Uranstäbe mit einem Durchmesser von 2, 54 cm erstreckten. Der Kern war von einer etwa 1, 5 m dicken Betonabschirmung vollständig umgeben. Die für die Bestrahlung verwendeten Probelöcher bestanden aus viereckigen Löchern mit einer Kantenlänge von 10, 16 cm, die sich durch die 1, 5 m dicke Betonabschirmung und noch 3, 05 m in den Kohlenstoffkern erstreckten. Die normalen Betriebstemperaturen im Probeloch betrugen etwa 120 bis 205° C. Je 600 ccm des Katalysators und des Cetans wurden in einem auf einem waagerechten Aluminiumschlitten angeordneten Aluminiumbehälter mit einem Durchmesser von 7, 62 cm bestrahlt, der mit einem Entlüftungsrohr versehen war. Die aus Aluminium bestehenden Entlüftungsrohre erstreckten sich aus dem Dampfraum in den Behältern zu einem außerhalb der Abschirmung befindlichen Probeaufnahmesystem. Gase und kondensierbare Flüssigkeiten aus den Entlüftungsrohren wurden gemessen und aufgefangen. Die Proben wurden während vorgesehener Stillegungen in den Atommeiler eingesetzt, 10 Tage bestrahlt und dann während der darauffolgenden Stillegung aus dem Meiler entnommen. The core of the reactor consisted of a graphite grid with the dimensions from about 6-6-6 6 # 6 m, from its north face to its south face in the same Spaced in the reactor, aluminum-clad uranium rods with a diameter extended by 2.54 cm. The core was of a concrete shield about 1.5 m thick completely surrounded. The test holes used for irradiation consisted of square holes with an edge length of 10, 16 cm, which extend through the 1, 5 m thick concrete shield and another 3.05 m extended into the carbon core. the normal operating temperatures in the test hole were around 120 to 205 ° C. 600 each cc of the catalyst and the cetane were in one on a horizontal aluminum slide arranged aluminum container with a diameter of 7, 62 cm irradiated, the was provided with a vent pipe. The ventilation pipes made of aluminum extended from the vapor space in the containers to one outside the shield located test acquisition system. Gases and condensable liquids from the Vent pipes were measured and collected. The samples were scheduled during Decommissioning used in the nuclear reactor, irradiated for 10 days and then during the taken from the kiln following shutdown.
In der folgenden Tabelle sind die Daten der bei der Beschießung erhaltenen
gasförmigen Produkte aufgeführt : Tabelle I
Beispiel 2 In diesem Beispiel sind die katalytischen Eigenschaften
von Aktivkohle mit Cetan erläutert, wenn keine Bestrahlung durch Kernstrahlung erfolgt.
In diesem Fall und unter den im vorstehenden Beispiel 1 angewendeten Temperaturbedingungen,
nämlich bei 120 bis 205° C, besitzen weder Aktivkohle-noch Kieselerde-Tonerde-Katalysatoren
für den Cetaneinsatz irgendwelche katalytische Wirksamkeit, Bei höheren Temperaturen,
nämlich etwa 343° C und mehr, erfolgt in Gegenwart dieser Katalysatoren eine Spaltung.
In der folgenden Tabelle sind die Daten der gasförmigen Produkte aufgeführt, die
beim Cracken von Cetan bei einer Temperatur von 500° C ohne Bestrahlung erhalten
wurden : Tabelle II
Da es sich bei dem Beschickungsmaterial in diesem Fall um Cetan (normales Ci6H34) handelt, zeigt die Tatsache, daß in den Spaltprodukten keine Isomeren mit verzweigter Kette auftreten, daß Aktivkohle die stukturelle Isomerisierung unter den gekrackten Produckten nicht begünstigt.Since the feed material in this case is cetane (normal Ci6H34) shows the fact that there are no isomers in the cleavage products branched chain occur that activated carbon under the structural isomerization does not favor the cracked products.
Ein Vergleich der Daten in den Tabellen I und II zeigt die durch Strahlung im Falle des Aktivkohle- Katalysators hervorgerufenen Unterschiede. Die in Tabelle I gezeigte, mit Aktivkohle erzielte hohe Ausbeute an Produkten mit verzweigter Kette muß auf die kombinierte Wirkung der Aktivkohle und der Bestrahlung zurückgeführt werden. A comparison of the data in Tables I and II shows the by Radiation in the case of activated carbon Differences caused by the catalyst. the High yield of branched products shown in Table I with activated charcoal The chain must be traced back to the combined effect of the activated carbon and the radiation will.
Die Verteilung der aus Cetan mit einem Kieselsäure-Tonerde-Katalysator erhaltenen Spaltprodukte ist nicht zu verschieden von der bei normalem Kracken bei 500°C erhaltenen, verglichen mit der Produktverteilung beim Krachen bei 177 bis 204° C unter Bestrahlung. Es ist weiter zu beachten, daß sowohl der Aktivkohle-Katalysator als auch der Kieselerde-Tonerde-Katalysator beim Kracken unter Bestrahlung hohe Ausbeutenanteile an Wasserstoff, verglichen mit üblichem katalytischem Kracken, ergeben. The distribution of the cetane with a silica-alumina catalyst obtained cleavage products is not too different from that of normal cracking 500 ° C, compared with the product distribution when cracking at 177 to 204 ° C under irradiation. It should also be noted that both the activated carbon catalyst as well as the silica-alumina catalyst when cracking under irradiation is high Yield proportions of hydrogen compared to conventional catalytic cracking, result.
Claims (8)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US1086680XA | 1956-06-28 | 1956-06-28 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE1086680B true DE1086680B (en) | 1960-08-11 |
Family
ID=22323452
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DEE14343A Pending DE1086680B (en) | 1956-06-28 | 1957-06-28 | Process for the radiochemical conversion of hydrocarbons |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE1086680B (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005002721A1 (en) * | 2003-07-02 | 2005-01-13 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e. V. | Method for modifying natural and renewable oils by means of ionising radiation |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE423542C (en) * | 1922-12-08 | 1926-01-08 | Philipp Ellinger Dr | Process for carrying out catalytic reactions |
-
1957
- 1957-06-28 DE DEE14343A patent/DE1086680B/en active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE423542C (en) * | 1922-12-08 | 1926-01-08 | Philipp Ellinger Dr | Process for carrying out catalytic reactions |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005002721A1 (en) * | 2003-07-02 | 2005-01-13 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e. V. | Method for modifying natural and renewable oils by means of ionising radiation |
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