DE1291734B - Process for the catalytic dehydrogenation of gaseous hydrocarbons - Google Patents
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Description
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur denen Umwandlungsarbeitspunkten arbeiten und katalytischen Dehydrierung von gasförmigen Kohlen- daß sich dadurch eine ungleichmäßige Produktverteiwasserstoffen, insbesondere zur Erzeugung von Buta- lung ergibt. Dies kann zu einem Verlust von Produkdien, bei dem in mehreren, in zeitlicher Aufeinander- tionskapazität führen und zu einer verringerten folge arbeitenden Reaktoren mit festem Katalysator- 5 Lebensdauer der Katalysatoren, bett periodisch Kohlenwasserstoffdehydrierungen, Bei einem Verfahren zur Einstellung der Wasser-The invention relates to a method for which conversion operating points work and catalytic dehydrogenation of gaseous carbons - this results in an uneven product distribution in particular for the production of Butalung results. This can lead to a loss of product in which in several, in temporal successive capacities lead and to a reduced subsequent reactors with fixed catalyst 5 lifetime of the catalysts, bed periodic hydrocarbon dehydrations, in a process for adjusting the water
Katalysatorregenerierungen mittels eines vorerhitzten dampfmenge in Luft bei der Regenerierung eines Luftstroms und zwischendurch Reinigung zur Ent- Katalysators ist es auch bereits bekannt, die der fernung unerwünschter Gase durchgeführt werden. Regenerierung dienende Luft durch indirekten Systeme, mit denen derartige Prozesse durchzu- io Wärmeaustausch zu erhitzen und dann bis zur geführen sind, sind zur Produktion von Butadien be- wünschten Endtemperatur durch Verbrennen von kannt. Diese Systeme können drei oder mehr Reak- Koksofengas in der Luft selbst zu erhitzen. Der toren aufweisen, die in Gruppen derart angeordnet Wasserdampfgehalt in dem erhitzten Gas wird dabei und untereinander verbunden sind, daß jeweils ver- von 0,95 Volumprozent auf etwa 1,4 bis 1,5 Volumschiedene Reaktoren zugleich »im Strom« sein kön- 15 prozent erhöht. Dies ist das Resultat des Verbrennen, d. h. in der Reaktionsperiode, und daß ver- nens des Koksofengases in der Luft, schiedene andere Reaktoren in dieser Zeit sich in der Mit diesem Verfahren ist es jedoch nicht möglich,Catalyst regeneration by means of a preheated amount of steam in air during the regeneration of a Air flow and in between cleaning for the de-catalyst, it is also already known that the removal of unwanted gases. Regenerating air through indirect Systems with which such processes can be heated through to heat exchange and then carried out are the desired final temperature for the production of butadiene by burning knows. These systems can self-heat three or more reactant coke oven gas in the air. Of the Have gates that are arranged in groups in such a way that the water vapor content in the heated gas is thereby and are connected to one another in such a way that they differ from 0.95 percent by volume to about 1.4 to 1.5 volume percentages Reactors can be “in the flow” at the same time. This is the result of burning d. H. in the reaction period, and that the coke oven gas is in the air, different other reactors at this time in the With this process it is not possible, however,
Regenerationsphase befinden und daß schließlich die während des Regenerierens eine konstante Temperaverbleibenden Reaktoren oder der verbleibende Re- tür, die nur innerhalb weniger Grade schwankt, aufaktor in irgendeiner Stufe einer Reinigungsphase ist. ao rechtzuerhalten, wenn es in Anlagen, in denen Im allgemeinen erfolgt die zyklische Zeitsteuerung mehrere Reaktoren vorhanden sind, die mehr oder derart, daß, wenn irgendeine bestimmte Gruppe von weniger gesondert etwa in einer bestimmten Zeitfolge Reaktoren in gleicher Weise arbeitet, nicht alle Reak- betreiben, industriell verwendet wird, toren dieser Gruppe im gleichen Betriebszustand Der Temperaturverlauf in großen Katalysatorsind. Bei einigen Reaktoren hat der Betriebszustand 25 betten ist wellenförmig. Die Temperaturen in diesen gerade begonnen, in anderen ist er gerade beendet Betten sind also ungleich und zeitlich variabel. Die worden oder kurz vor Abschluß. Temperaturwellen verlaufen nicht nur in RichtungRegeneration phase are located and that finally the temperature remaining during regeneration Reactors or the remaining door, which fluctuates only within a few degrees, aufaktor is at any stage of a purification phase. ao right if it is in plants in which In general, the cyclical time control takes place several reactors, which are more or more such that if any particular group is separated from less roughly in a particular time sequence Reactors work in the same way, not all reactors are used industrially, gates of this group in the same operating state The temperature profile in large catalytic converters are. In some reactors, the operating state has 25 beds is undulating. The temperatures in these just started, in others it has just ended. Beds are therefore unequal and variable in time. the been or about to graduate. Temperature waves don't just run in one direction
Die Erfindung befaßt sich in erster Lime mit der des Gasflusses, sondern auch im Reaktionsbereich. Regenerationsperiode des Zyklus, in der die Reak- Die oxydative Regenerierung des Katalysators durch toren, die nach ihrer »im Strom«-Periode gereinigt 30 Verbrennen von Koks erzeugt Temperaturschwanwurden, mit einer beachtlichen Menge vonRegenera- kungen, die es nicht gestatten, die Temperaturen im tionsluft beschickt werden, die in bekannter Weise Katalysatorbett durchweg konstant oder gleichmäßig vorgewärmt worden ist, beispielsweise durch Ver- zu halten. Wenn es auch theoretisch möglich sein brennung von Heizgas in einem Luftleitungserhitzer. mag, in einem Katalysatorbett eine konstante Tem-Wegen der außerordentlich großen Abmessungen 35 peratur aufrechtzuerhalten, etwa dadurch, daß eine der Verfahrenseinrichtungen und der außerordent- große Menge Heizgas durch das Bett geschickt wird, lieh großen Menge von Luft, die im Regenerations- so würde dies doch einen sehr großen Gasverbrauch zyklus verbraucht wird, sind die Rohrleitungen für bedingen, der unwirtschaftlich wäre. Tatsächlich wird die Luftzufuhr, die Verteilerköpfe für die Luft und bisher in der Praxis das gewünschte Ergebnis nicht die einzelnen Leitungen, die von den Verteilerköpfen 40 erhalten.The invention is primarily concerned with that of the gas flow, but also in the reaction area. Regeneration period of the cycle in which the reac- The oxidative regeneration of the catalyst by gates that were cleaned after their "in the stream" period 30 burning of coke generated temperature fluctuations, with a considerable amount of rain that does not allow the temperatures in the tion air are charged, the catalyst bed consistently or uniformly in a known manner has been preheated, for example by behavior. If it is also theoretically possible burning of heating gas in a duct heater. like, a constant tem path in a catalyst bed to maintain the extremely large dimensions 35 temperature, for example by the fact that a the process equipment and the extraordinarily large amount of heating gas is sent through the bed, borrowed large amount of air in the regeneration- so this would consume a very large amount of gas cycle is consumed, the pipelines are for conditions that would be uneconomical. Indeed it will the air supply, the distribution heads for the air and so far not the desired result in practice the individual lines received from the distribution heads 40.
zu den verschiedenen Reaktoren führen, von verhält- Nach der Lehre der Erfindung wird der Tendenz,lead to the various reactors, from behaving- According to the teaching of the invention, the tendency is
nismäßig sehr großen Abmessungen. Aus Gründen daß die mittleren Bettemperaturen von irgendeinem der Raumausnutzung und der Wirtschaftlichkeit ist oder mehreren der Reaktoren, in denen die Regeneraes allgemein üblich, die verschiedenen Kessel und tion erfolgt, unter eine gewünschte optimale Höhe die ihnen zugeordneten Einrichtungen dicht aufein- 45 fällt, dadurch entgegengewirkt, daß zum Ausgleich ander anzuordnen, so daß Zwischenleitungen, Über- von Temperaturunterschieden innerhalb der den führungsleitungen und sonstige Hilfsgeräte die kürzest- einzelnen Reaktoren zur Regeneration zugeführten mögliche Länge erhalten können. Bei den vorge- Luftströme bzw. der dadurch hervorgerufenen Untersehenen Rohren und Verteilerköpfen großer Ab- schiedlichkeiten der mittleren Katalysatortemperatur, messungen und bei den relativ kurzen Verbindungs- 50 kontrollierte Mengen eines gasförmigen Brennstoffes und Zufuhrleitungen und den hohen Luftflußmengen in die kühleren Anteile der den Reaktoren zuist es schwierig, große Temperaturunterschiede der fließenden Luftströme eingeführt und an der Ober-Luftströme in den Erhitzern oder dem Erhitzer zu fläche des jeweiligen Katalysatorbettes verbrannt vermeiden. Es entsteht ein laminarer Fluß heißer werden, wobei die zuzuführenden Mengen des gas- und kalter Luft. Die Reaktoren können daher unter- 55 förmigen Brennstoffes jeweils nach Maßgabe der schiedliche Mengen von Luft unterschiedlicher Tem- Temperaturverhältnisse im Katalysatorbett derart peratur erhalten. Beispielsweise können einige Reak- geregelt werden, daß sich ein ohne Katalysator untoren eine größere Menge von Regenerationsluft brennbares Brennstoff-Luft-Gemisch bildet, hoher Temperatur erhalten, während andere gerin- Die Zugabe von Brennstoffgas nach der Lehre dervery large dimensions. For reasons that the mean bed temperatures of any the use of space and the economy is or more of the reactors in which the Regeneraes It is common practice to place the various boilers and tion below a desired optimum height the devices assigned to them are noticeable, counteracted by the fact that for compensation to be arranged differently so that intermediate lines, excess temperature differences within the den ducts and other auxiliary devices are fed to the shortest individual reactors for regeneration possible length. In the case of the air currents in front or the underlooked persons caused by them Pipes and distributor heads with large differences in the mean catalyst temperature, measurements and with the relatively short connection 50 controlled amounts of a gaseous fuel and supply lines and high air flows into the cooler portions of the reactors It is difficult to introduce large temperature differences of the flowing air currents and of the upper air currents burned in the heater or the heater to the surface of the respective catalyst bed avoid. The result is a laminar flow becoming hotter, whereby the quantities of gas to be supplied and cold air. The reactors can therefore each have under-shaped fuel in accordance with the different amounts of air of different Tem- temperature conditions in the catalyst bed in such a way temperature preserved. For example, some reac- tions can be regulated so that one without a catalyst works a larger amount of regeneration air forms a combustible fuel-air mixture, obtained high temperature, while others low- The addition of fuel gas according to the teaching of the
gere Mengen Luft niedrigerer Temperatur erhalten. 60 Erfindung führt zu einer Steigerung der Temperatur Temperaturmessungen in den verschiedenen Fluß- des Katalysatorbettes, die ihrerseits eine größere anteilen der Regenerationsluft haben gezeigt, daß Ausbeute an Butadien bewirkt. Eine Zugabe von sich Temperaturunterschiede der Größenanordnung 0,30 Volumprozent Methan zu der Regenerierungsvon 100° C innerhalb der Luftverteilerköpfe ergeben luft führt beispielsweise zu einer Verdoppelung der können. 65 Butadienproduktion (13 Gewichtsprozent) im Ver-Get more amounts of air at a lower temperature. 60 invention leads to an increase in temperature Temperature measurements in the different flow of the catalyst bed, which in turn have a larger one proportions of the regeneration air have shown that yield of butadiene causes. An addition of temperature differences of the order of magnitude 0.30 percent by volume methane to the regeneration of For example, 100 ° C inside the air distribution heads results in a doubling of the air can. 65 Butadiene production (13 percent by weight) in the
Die sich daraus ergebenden Unterschiede in der gleich zu einem Verfahren, bei dem kein Brennstoffmittleren Bettemperatur der verschiedenen Reaktoren gas der Regenerierungsluft zugegeben wurde, mit haben zur Folge, daß die Reaktoren bei verschie- dem nur 7,1 Gewichtsprozent Butadien erzeugt wer-The resulting differences in the same to a process in which no fuel medium Bed temperature of the various reactors gas was added to the regeneration air with have the consequence that the reactors produce only 7.1 percent by weight of butadiene with different
den konnten. Dieser ausgeprägte Vorteil wird von der Luftleitungserhitzer zur Vorerwärmung der Re-could. This distinct advantage is used by the duct heater for preheating the re-
einem geringen Verlust der Selektivität begleitet, der generationsluft und die Dampferzeugungsquelle nichtaccompanied by a slight loss of selectivity, the generation air and the steam generation source do not
jedoch im Hinblick auf die erhöhte Ausbeute des dargestellt. Es reicht aus, hier anzugeben, daß diehowever, in view of the increased yield of the shown. It is sufficient to state here that the
gewünschten Stoffes nicht ins Gewicht fällt. Eine Kohleöwasserstoffbeschickung den Reaktoren etwadesired substance is irrelevant. A hydrocarbon feed to the reactors, for example
außerdem eintretende Erhöhung der Koksbildung 5 mit 640° C zugeführt wird, und daß die Regenera-also occurring increase in coke formation 5 is fed at 640 ° C, and that the regenerative
bedeutet einen zusätzlichen Vorteil. Dieser Koks ver- tionsluft in dem Luftleitungserhitzer auf eine Tempe-means an additional benefit. This coke is converted into the air duct heater to a temperature
brennt durch die im Überschuß zugeführte Luft ratur von 610 bis 700° C vorerwärmt wird. In jederburns by the air supplied in excess temperature of 610 to 700 ° C is preheated. In each
wieder und ermöglicht dadurch eine gewisse Ein- der Haupteinlaßleitungen 9, 10 und 11 liegen Sperr-again and thereby enables a certain intake of the main inlet lines 9, 10 and 11 are blocking
sparung an Energie, die zur Erhitzung der Luft in ventile,saving of energy needed to heat the air in valves,
den Luftleitungen sonst aufgewandt werden muß. to Eine zweite und kleinere Einlaßleitung 12 führtotherwise the air lines would have to be expended. to a second and smaller inlet line 12 leads
Hinzu kommt, daß die Koksbildung nicht auf Kosten von der Seite zum Einlaßkopf 6. Diese dient zur Ein-In addition, the coke formation is not at the expense of the side to the inlet head 6.
des gewünschten Produktes erfolgt, wie die stark ge- führung geringerer Mengen von Methan oder Natur-of the desired product takes place, such as the strong management of smaller amounts of methane or natural
stiegene Ausbeute zeigt. gas zur Steuerung der Bettemperatur innerhalb dershows increased yield. gas to control the bed temperature within the
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfin- Reaktoren 5 während des Regenerationszyklus. ZuIn a preferred embodiment of the invention reactors 5 during the regeneration cycle. to
dung ist der gasförmige Brennstoff ein Kohlenwasser- 15 dieser Zeit sind die Ventile, die die Einströmung desThe gaseous fuel is a hydrocarbon fuel
stoff, besonders Methan oder ein Naturgas oder eine Dampfes und des Kohlenwasserstoffs in die Leitun-substance, especially methane or a natural gas or a steam and the hydrocarbon in the pipeline
Mischung einer oder mehrerer brennbarer Kompo- gen 11 und 10 steuern, geschlossen, während dasMixing of one or more combustible compounds 11 and 10 control, closed while the
nenten eines Raffineriegases. Das Raffineriegas ent- Ventil, das den Luftfiuß in der Leitung 9 steuert,components of a refinery gas. The refinery gas is released from the valve that controls the air flow in line 9,
hält gewöhnlich als brennbare Komponenten C1-C4- offen ist.usually holds as combustible components C 1 -C 4 - is open.
Kohlenwasserstoffe, Kohlenmonoxyd und Wasser- so In der Naturgaseinlaßleitung 12 liegt ein Ventil 13Hydrocarbons, carbon monoxide and water - so. In the natural gas inlet line 12 there is a valve 13
stoff. zur Flußsteuerung, hinter dem ein Drosselventilmaterial. for flow control, behind which a throttle valve
Die Zufuhr des Brennstoffs wird individuell mittels oder eine feste Drossel 14 hegt, und ein Sperrventil üblicher Steuermittel derart gesteuert, daß die Bett- 15. Als Sicherheitsmaßnahme kann in der Leitung temperaturen verschiedener Reaktoren innerhalb vor- 12 zwischen den Ventilen 14 und 15 ein Überdruckgegebener Grenzen liegen. Die Menge des gasför- 25 ablaßventil vorgesehen sein. The supply of fuel is carried out individually by means of or a fixed throttle 14 and a shut-off valve conventional control means controlled so that the bed 15. As a safety measure can be in the line temperatures of different reactors are within 12 between the valves 14 and 15 an overpressure limits. The amount of gas delivery 25 should be provided.
migen Brennstoffs, der irgendeiner Lufzufuhrleitung Daß die Leitung 12 in dem dargestellten Auszugeführt wird, liegt im allgemeinen gut unterhalb führungsbeispiel unmittelbar zum Einlaßkopf 6 führt, 5 Volumprozent, gemessen bei Normaltemperaturen, ist für die Erfindung nicht wesentlich. Beispielsweise und gut unterhalb 1 Volumprozent, gemessen bei kann die Leitung an irgendeine zweckmäßige Stelle den Temperaturen, die im allgemeinen in der Regene- 30 der Dampf- oder Lufteinlaßleitungen stromabwärts rationsluftleitung herrschen. von deren Ventilen für die Flußsteuerung ange-Mild fuel, that of any air supply line That line 12 leads in the illustrated excerpt is, is generally well below the guide example leads directly to the inlet head 6, 5 percent by volume, measured at normal temperatures, is not essential for the invention. For example and well below 1 percent by volume, measured at can the pipe at any convenient location the temperatures generally found in the rain of the steam or air inlet ducts downstream ration air duct prevail. from their valves for the flow control
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich schlossen sein. Wenn gewünscht, kann ein inertesFurther details of the invention can be concluded. If desired, an inert
aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausfüh- Verdünnungsgas dem Naturgas zugemischt werden,from the following description of an execution diluent gas are added to the natural gas,
rungsbeispiels unter Hinweis auf die Figuren. Dieses kann in die Naturgasleitung 12 an irgendeinerexample with reference to the figures. This can be in the natural gas line 12 at any one
F i g. 1 zeigt eine schematische Ansicht einer An- 35 geeigneten Stelle eingeführt werden, so daß es kon-F i g. 1 shows a schematic view of a suitable place to be introduced so that it
lage mit mehreren Reaktoren zur Umwandlung von tinuierlich mit dem Naturgas zum Einlaßkopf 6location with several reactors for the conversion of continuously with the natural gas to the inlet head 6
Kohlenwasserstoffen, wie etwa zur Dehydrierung von fließt. Inertes Gas kann auch zur Reinigung benutztHydrocarbons, such as those used for the dehydrogenation of flows. Inert gas can also be used for cleaning
Butan zur Produktion von Butadien unter Verwen- werden.Butane to be used for the production of butadiene.
dung des bekannten zyklischen adiabetischen Fest- Um die Brauchbarkeit der Erfindung zu erweisen,dung of the well-known cyclic adiabetic fixed- To prove the usefulness of the invention,
bettverfahrens; 40 wurden mit einer Dehydrierungsanlage, die der Pro-bed procedure; 40 were with a dehydration plant, which the pro
F i g. 2 zeigt eine Ansicht von einem der Reak- duktion von Butadien diente, Testläufe gemacht. DieF i g. 2 shows a view of one of the butadiene reacted, test runs made. the
toren nach Fig. 1. Es handelt sich um einen Reak- Anlage wies acht Reaktoren auf. Jeder hatte ein gates according to Fig. 1. It is a reactor system had eight reactors. Everyone had one
tor vom horizontalen zylindrischen Typ. Dieser Typ festes Bett aus granuliertem Chromaluminiumkataly-gate of the horizontal cylindrical type. This type of fixed bed made of granulated chromium aluminum catalytic
von Reaktoren ist für die Erfindung nicht spezifisch, sator. Die Anlage wurde durch geeignete Zeitsteue-of reactors is not specific to the invention, sator. The system was controlled by suitable
jedoch besonders zur Durchführung des erfindungs- 45 rangen derart eingestellt, daß jeweils zu jeder Zeithowever, especially for the implementation of the invention, it is set in such a way that each time
gemäßen Verfahrens geeignet. drei Reaktoren im Regenerationszyklus liefen, je-suitable according to the procedure. three reactors were running in the regeneration cycle, each
Die horizontalen zylindrischen Reaktoren 5 sind doch nicht alle drei im Gleichtakt arbeiteten. Wäh-The horizontal cylindrical reactors 5 are not all three worked in unison. Select
im wesentlichen von gleicher Konstruktion und in rend also ein Reaktor in der Mitte des Regenera-*essentially of the same construction and therefore a reactor in the middle of the regenerative *
■einer einzigen Reihe angeordnet. Die Anzahl der tionszyklus arbeitete, hatte ein anderer gerade mit■ arranged in a single row. The number the tion cycle worked on had someone else just come up with
Reaktoren kann zwischen drei und zehn oder dar- 50 der Regeneration begonnen, und der dritte warReactors can begin between three and ten or more of the regeneration, and the third was
über hinaus liegen. Fünf bis acht Reaktoren haben gerade beim Abschluß der Regeneration,lie beyond. Five to eight reactors have just completed the regeneration,
sich für die meisten Zwecke als besonders geeignet An verschiedenen Tagen, jedoch etwa unter denproved to be particularly suitable for most purposes. On different days, however, for example under the
erwiesen. gleichen Umgebungsbedingungen, wurden 8 Stundenproven. same environmental conditions, were 8 hours
Jeder der zylindrischen Reaktoren 5 ist mit einem Testläufe unter Zuführung von Naturgas zu einemEach of the cylindrical reactors 5 is with a test run while feeding natural gas to one
Einlaßkopf 6, der mehrere Einlasse aufweist, ver- 55 der Reaktoren gemacht. Bettemperaturdaten wur-Inlet head 6, which has several inlets, is made of the reactors. Bed temperature data was
sehen, der auf seiner oberen Seite liegt. Ferner sind den vor und während der Testläufe ermittelt, undsee lying on its upper side. Furthermore, the before and during the test runs are determined, and
Luft- und Brenngasaustrittsleitungen 7 und Kohlen- zwar vor Orten quer durch den Oberteil, die MitteAir and fuel gas outlet lines 7 and coal, although in front of locations across the upper part, the middle
wasserstoff- und Dampfauslaßleitungen 8 an seiner und den Boden des Bettes. Die Reaktoren wur-hydrogen and steam outlet lines 8 at his and the bottom of the bed. The reactors were
Unterseite angeschlossen. den mit einem Regenerationszyklus von etwa 8 bisBottom connected. those with a regeneration cycle of about 8 to
Der Einlaßkopf 6 ist für den Anschluß von drei 60 9 Minuten betrieben. Das Naturgas wurde währendThe inlet head 6 is operated for connection of three 60 9 minutes. The natural gas was during
Hauptleitungen eingerichtet, und zwar für eine zen- eines etwa 6 Minuten währenden mittleren Ab-Main lines set up, namely for a z- a 6-minute middle
trale Einlaßleitung 9 zur Einleitung von vorgewärm- schnittes eines jeden Zyklus zugeführt,central inlet line 9 for introducing preheated cuts of each cycle,
ter Regenerationsluft, für eine seitliche Einlaßleitung Die Zuführung der gesamten Regenerationsluft zurter regeneration air, for a side inlet line The supply of all regeneration air to the
10 zur Zufuhr des Kohlenwasserstofibeschickungs- Anlage erfolgte in einer Menge von etwa10 for the supply of the hydrocarbon feed system was carried out in an amount of about
Stroms und für eine weitere seitliche Einlaßleitung 11 65 5 950 000 l/Min, bei Normalbedingungen. Da sich je-Stream and for a further lateral inlet line 11 65 5 950 000 l / min, under normal conditions. Since each
für Reinigungsdämpfe. Aus Gründen der einfacheren weils drei Reaktoren zugleich bei der Regenerationfor cleaning fumes. For reasons of simplicity, there are three reactors at the same time during regeneration
Darstellung sind die nicht zur Erfindung gehörenden befanden, war also die Luftflußmenge zu jeweilsRepresentation are those not belonging to the invention, so was the amount of air flow to each
öfen zur Vorwärmung des Butanbeschickungsstroms, einem Reaktor etwa 1980 000 l/Min. Der Reaktorovens to preheat the butane feed stream, a reactor about 1980,000 l / min. The reactor
folgenden Arbeitsschritten der Reaktoren der Anlage. Wichtiger ist noch, daß die Produktivität der Anlage erniedrigt wird und ihre Lebensdauer durch die Katalysatoren der heißen Reaktoren bestimmt wird, 5 so daß also insgesamt die Katalysatoren unwirtschaftlich ausgenutzt werden.following work steps of the reactors of the plant. More important is the productivity of the plant is lowered and its service life is determined by the catalysts of the hot reactors, 5 so that overall the catalysts are used uneconomically.
Obwohl die Temperatureinstellung in den verschiedenen Reaktoren in erster Linie auf Grund der Temperaturdiflerenzen erfolgen muß, die zwischen denAlthough the temperature setting in the various reactors is primarily due to the temperature differences must take place between the
Nr. 1 der Acht-Reaktor-Anlage wurde für die Versuche benutzt.No. 1 of the eight-reactor plant was used for the experiments.
Beim ersten Versuch wurde dem Reaktor Naturgas
in einer Menge von etwa 2630 l/Min, zugeführt, und
zwar in einer Menge von 0,133 Volumprozent der
Regenerationsluft. Es wurde beobachtet, daß die
Temperatur des Bettes um 1,5° C bei verschiedenen
Zyklen und um 1°C bei verschiedenen anderen
Zyklen anstieg und dann für die Restzeit des jeweiligen Versuchs auf der gleichen Höhe blieb. Bei io Regenerationsluftströmen herrschen, die zugleich in
dieser Menge der Brennstoffeinführung konnte ein die drei zu regenerierenden Reaktoren eintreten, so
Temperaturanstieg des Bettes von etwa 8° C fest- ist es doch bekannt, daß Temperaturdifferenzen zwigestellt
werden. sehen den verschiedenen Betten ebenfalls auch durch Beim zweiten Test wurde Naturgas in einer Menge geringe Unterschiede in der Beschickung der Katalyvon
etwa 3820 1/Min. zugeführt, entsprechend 15 satorbetten durch Unterschiede in der Aktivierung
0,193 Volumprozent der Luft. Bei dieser Zufuhr von der Katalysatoren und durch Unterschiede im
Naturgas ergab sich ein Temperaturanstieg des Bettes Kohlenwasserstoff hervorgerufen werden können,
von etwa 11° C. Da die sich auf Kohlenwasserstoffe beziehenden.
Wenn auch die angegebenen Temperaturerhöhun- Daten, insbesondere der Volumendurchsatz, aber
gen nicht mit dem berechneten, verfügbaren Wärme- ao auch die Katalysatoraktivität und die Zusammenmengenzuwachs
durch den eingeführten Brennstoff Setzung der gesamten Beschickung Variable sind, die
übereinstimmen, so sind sie doch durch die Wärme- die Anlage nicht oder nur wenig beeinflussen oder
gleichgewichtseinstellung erklärbar, da sich bei steuern können, stellt die Temperatursteuerung nach
höheren Temperaturen die Umwandlungsrate ändert der Erfindung ein bedeutsames Mittel, um optimale
und dementsprechend auch die Produktion der Ver- 35 Arbeitsbedingungen zu erreichen,
kokungsprodukte. Aus der Beschreibung eines weiteren Ausführungs-Aus den angegebenen Bettemperaturen wurde beispiels des Verfahrens gemäß der Erfindung wird
durch die Versuche zur Bestimmung der Effekte der der durch die Erfindung erzielte Vorteil noch deut-Brenngaseinführung
unter verschiedenen Höhen und licher, denn hierbei wurden der Regenerationsluft in verschiedenen Teilen der Betten gefunden, daß die 30 nur bei drei der insgesamt vier vollständig durchge-Bettemperaturen
in ziemlich gleichmäßiger Weise im führten Zyklen von Kohlenwasserstoffdehydrierung
ganzen Bett anwachsen, wobei dann die in höher lie- und Katalysatorregenerierung geringe Anteile von
genden Bereichen gemessene Temperatur etwas höher gasförmigem Brennstoff während der Regenerationsais die Bodentemperatur liegt. Eine nachfolgende phase zugesetzt, so wie es gemäß der Erfindung Voruntersuchung
des Reaktorinneren nach einer voll ab- 35 gesehen ist. Bei dem vierten durchgeführten Zyklus
gelaufenen Periode ergab, daß keine Schaden an der wurde kein gasförmiger Brennstoff zugeführt.
Bremigaseinführungsstelle des Einlaßkopfes 6 auf- Das Ausführungsbeispiel dient zur Herstellung von
getreten waren. Daraus konnte man schließen, daß Butadien aus einem Gemisch von 64% η-Butan und
sich keine Flammenfront an der Berührungsfläche 36% Butylenen. Als Festbettkatalysator wird handes
eintretenden Gases und des Luftstroms gebildet 40 delsübliches granuliertes Chromoxid (18%) auf einer
hatte. Ferner konnte man daraus schließen, daß die Aluminiumoxidunterlage verwendet. Die Tiefe des
Zündung des Naturgases erst beim Kontakt mit dem Katalysatorbettes beträgt 89 cm. Innerhalb des Bettes
Bett des Katalysators und beim Durchtritt durch sind in Abständen von etwa 13 cm entlang der senkdieses
Bett aufgetreten war. rechten Mittellinie Temperaturgeräte angeordnet, die Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens 45 während der Kohlenwasserstoffdehydrierungsphase
werden klar, wenn man die Probleme berücksichtigt, die Temperaturen in den verschiedenen Bettiefen
die sich bei dem Wunsch, eine Temperatursteuerung messen. Die Bettiefe entspricht also dem senkrechten
in den einzelnen Reaktoren der Anlage vorzunehmen, Abstand von der Oberfläche des Bettes, d. h. von der
ergeben. Wenn auch im allgemeinen geeignete Ein- ersten Kontaktfläche zwischen der Regenerierungsluft
richtungen verfügbar sind, die es gestatten, die ge- 50 und dem Katalysator. Nach jedem vollständigen Zysamte
Wärmemengenzufuhr-zur Anlage insgesamt zu klus werden die Butadienerzeugung, die Selektivität
erhöhen, so bestand doch nach wie vor das Problem,
in individueller Anpassung eine zusätzliche Wärmemengenzufuhr zu den einzelnen Reaktoren entsprechend
ihrem Bedarf vorzunehmen. Die Erfindung 55
hat dieses außerordentlich schwierige Problem gelöst,On the first attempt, the reactor was natural gas
in an amount of about 2630 l / min, supplied, and
although in an amount of 0.133 percent by volume
Regeneration air. It was observed that the
Temperature of the bed around 1.5 ° C at different
Cycles and around 1 ° C at various others
Cycles increased and then remained at the same level for the remainder of the respective experiment. With 100 regeneration air currents, which at the same time as the amount of fuel introduced, the three reactors to be regenerated could enter, the bed temperature rose by about 8 ° C - it is known that temperature differences are generated. also see through the various beds. In the second test, natural gas was used in an amount with slight differences in the loading of the catalyst from about 3820 l / min. supplied, corresponding to 15 sator beds due to differences in activation 0.193 percent by volume of the air. With this supply of the catalysts and due to differences in the natural gas, a rise in the temperature of the hydrocarbon bed resulted,
of about 11 ° C. As those referring to hydrocarbons. Even if the specified temperature increase data, in particular the volume throughput, but do not match the calculated, available heat ao also the catalyst activity and the aggregate increase due to the introduced fuel setting of the total charge are variables that agree, they are due to the heat - do not influence the plant or only slightly or explain the equilibrium setting, since at can control, the temperature control after higher temperatures changes the conversion rate of the invention is an important means to achieve optimal and accordingly also the production of the working conditions,
coking products. From the description of a further embodiment, from the specified bed temperatures, the method according to the invention was exemplified by the experiments to determine the effects of the advantage achieved by the invention Parts of the beds found that the 30 only increase at three of the total of four completely run-through bed temperatures in a fairly uniform manner in the cycles of hydrocarbon dehydrogenation of the whole bed, with the temperature measured in higher and catalyst regeneration in lower proportions of lower areas being slightly higher in gaseous form Fuel is the soil temperature during regeneration. A subsequent phase is added, as is seen according to the invention, a preliminary examination of the interior of the reactor after a complete inspection. In the fourth cycle carried out, it was found that there was no damage to the no gaseous fuel was supplied.
Bremigaseinleitungstelle the inlet head 6 on- The embodiment is used for the production of goods. From this one could conclude that butadiene was made from a mixture of 64% η-butane and that there was no flame front on the contact surface of 36% butylenes. As a fixed-bed catalyst, the incoming gas and the air stream are used to form 40 of the usual granulated chromium oxide (18%) on one. It could also be concluded that the aluminum oxide pad was used. The depth of the ignition of the natural gas only when it comes into contact with the catalyst bed is 89 cm. Inside the bed of the catalyst bed and when passing through are at intervals of about 13 cm along the sink this bed had occurred. The advantages of the method 45 according to the invention during the hydrocarbon dehydrogenation phase become clear when one considers the problems of measuring the temperatures in the various bed depths which arise when a temperature control is desired. The bed depth corresponds to the vertical in the individual reactors of the plant, the distance from the surface of the bed, ie from the resulting. Although, in general, suitable first contact area is available between the regeneration air directions that allow the regeneration air and the catalyst. After every complete supply of heat to the system, the butadiene production and the selectivity increased, so there was still the problem,
to carry out an additional amount of heat to be supplied to the individual reactors in individual adaptation according to their needs. The Invention 55
solved this extremely difficult problem,
indem sie Mittel zur Verteilung zusätzlicher Wärmemengen unter den verschiedenen Reaktoren angibt, die zu einer gleichmäßigen Temperaturverteilung unter den verschiedenen Reaktoren führen. 60by specifying means of distributing additional amounts of heat among the various reactors, which lead to an even temperature distribution among the various reactors. 60
Kalte Reaktoren sind im allgemeinen nicht so produktiv wie heiße Reaktoren, so daß die Katalysatoren in den kalten Reaktoren mit einer anderen Geschwindigkeit als die heißen Reaktoren altern. LuftCold reactors are generally not as productive like hot reactors, so the catalysts in the cold reactors with one another Speed as the hot reactors age. air
Die sich ergebenden Unterschiede im Produktions- 65 Beschickung The resulting differences in production 65 loading
ausstoß der heißen und der kalten Reaktoren be- Volumprozent CH4
dingen die Anwendung unterschiedlicher Fluß- in Regenerierungsmengen und Zusammensetzungen in den aufeinander- luft
output of the hot and cold reactors is volume percent CH 4
require the use of different flow rates in regeneration quantities and compositions in the air on top of one another
und der Koksanfall untersucht.and investigated the coke attack.
Als gasförmiger Brennstoff wird im Ausführungsbeispiel Methan verwendet. In the exemplary embodiment, methane is used as the gaseous fuel.
Bei den drei unter Zuführung von Methan zu der Regenerierungsluft durchgeführten Zyklen waren folgende Regenerationsbedingungen eingestellt:The three cycles performed with the addition of methane to the regeneration air were as follows Regeneration conditions set:
EinlaßtemperaturInlet temperature
(0C) ( 0 C)
Druck pressure
Zyklus 1Cycle 1
580580
Zyklus 2Cycle 2
580580
Zyklus 3Cycle 3
580580
1 Atmosphäre absolut1 atmosphere absolutely
6,96.9
0,270.27
7,07.0
0,160.16
7,07.0
0,300.30
7 87 8
Die Kohlenwasserstoffdehydrierungsbedingungen waren in den gleichen Zyklen wie folgt:The hydrocarbon dehydrogenation conditions in the same cycles were as follows:
Zykluscycle
Zyklus 2Cycle 2
Zyklus 3Cycle 3
Einlaßtemperatur (0Q Inlet temperature ( 0 Q
Druck (mm Hg abs) Pressure (mm Hg abs)
Volumengeschwindigkeit (flüssig)Volume velocity (liquid)
580
152
2,9580
152
2.9
580
127
2,9580
127
2.9
580
127
2,9580
127
2.9
Hierbei wurden in den verschiedenen Bettiefen an der Mittellinie folgende Bettemperaturen gemessen (in 0C):The following bed temperatures were measured in the different bed depths on the center line (in 0 C):
Die Zugabe von geringen Anteilen von gasförmigem Brennstoff zur Regenerierungsluft bewirkt also eine bedeutende Erhöhung der Katalysatorbetttemperatur. Die durch die Verbrennung des Brenngases erzeugte Wärme ist über das ganze Bett ziemlich gleichmäßig verteilt.The addition of small proportions of gaseous fuel to the regeneration air has the effect a significant increase in the catalyst bed temperature. The result of the combustion of the fuel gas generated heat is fairly evenly distributed over the whole bed.
Im Zyklus 4, bei dem die Bedingungen während der Regeneration und während der Kohlenwasserstoffdehydrierung vollkommen den beim Zyklus 1 eingestellten Bedingungen entsprachen, bei dem jedoch der Regenerierungsluft kein gasförmiger Brennstoff zugesetzt wurde, wurden folgende Bettemperaturen (° C) in den verschiedenen Bettiefen gemessen:In cycle 4, where the conditions during regeneration and during hydrocarbon dehydration fully corresponded to the conditions set in cycle 1, but in which No gaseous fuel was added to the regeneration air, the bed temperatures were as follows (° C) measured in the different bed depths:
4040
4545
5050
Die Temperatur im Katalysatorbett nimmt also bei dieser ohne die Lehre gemäß der Erfindung arbeitenden Verfahrensweise laufend ab.The temperature in the catalyst bed therefore increases in this one which operates without the teaching according to the invention Procedure ongoing.
Wie die Gegenüberstellung der Butadienausbeute aus den drei unter Zusatz von Methan arbeitenden Zyklen und dem ohne Zusatz von Methan zur Regenerierungsluft arbeitenden Zyklus zeigt, wirkt sich die höhere Katalysatorbettemperatur außerordentlich vorteilhaft auf die Ausbeute aus. In den drei mit Zusatz von Methan zur Regenerierungsluft arbeitenden Zyklen wurden 9,8, 9,1 bzw. 13,0 Gewichtsprozent Butadien gebildet. Bei dem Zyklus 4 betrug die Ausbeute an Butadien dagegen nur 7,1 Gewichtsprozent. Eine Zugabe von 0,30 Volumprozent Methan zur Regenerierungsluft führt beispielsweise praktisch zu einer Verdoppelung der Butadienproduktion (Zyklus 3 = 13 Gewichtsprozent) im Vergleich zu Zyklus 4, bei dem kein Brennstoffgas zur Regenerierungsluft zugesetzt wurde.Like the comparison of the butadiene yield from the three working with the addition of methane Cycles and the cycle that works without the addition of methane to the regeneration air has an effect the higher catalyst bed temperature has an extremely advantageous effect on the yield. In the three with an addition cycles operating from methane to regeneration air were 9.8, 9.1 and 13.0 weight percent, respectively Butadiene formed. In contrast, the butadiene yield in cycle 4 was only 7.1 percent by weight. Adding 0.30 percent by volume of methane to the regeneration air, for example, practically adds a doubling of the butadiene production (cycle 3 = 13 weight percent) compared to cycle 4, in which no fuel gas was added to the regeneration air.
Außerdem tritt eine geringe vorteilhafte Erhöhung der Koksbildung auf: In den Zyklen 1, 2 bzw. 3 werden 0,7, 0,7 bzw. 2,2 Gewichtsprozent Koks gebildet, während im 4. Zyklus nur 0,2 Gewichtsprozent Koks entsteht. Der Koks verbrennt wieder durch die im Überschuß zugeführte Luft; eine erhöhte Koksbildung ermöglicht somit eine Einsparung an Energie. Hinzu kommt, daß die Koksbildung nicht auf Kosten des gewünschten Produktes erfolgt, wie die stark gestiegene Butadienausbeute zeigt.In addition, there is a slight advantageous increase in coke formation: in cycles 1, 2 and 3, respectively 0.7, 0.7 and 2.2 percent by weight of coke formed, while in the 4th cycle only 0.2 percent by weight of coke arises. The coke burns again due to the excess air supplied; increased coke formation thus enables energy savings. In addition, the coke formation is not at the expense of desired product takes place, as the sharp increase in butadiene yield shows.
Die geringfügige Abnahme der Selektivität — die Selektivität beträgt in den Zyklen 1, 2 und 3 67,3, 70,4 und 64,2 Gewichtsprozent gegenüber einer Selektivität von 71,3 Gewichtsprozent im Zyklus 4 — spielt insbesondere in Anbetracht der wesentlich erhöhten Produktionsausbeute keine Rolle.The slight decrease in selectivity - the selectivity in cycles 1, 2 and 3 is 67.3, 70.4 and 64.2 percent by weight versus a selectivity of 71.3 percent by weight in cycle 4 - does not play a role, especially in view of the significantly increased production yield.
Claims (3)
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Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1050328B (en) * | 1959-02-12 | Chemische Werke Hüls Aktiengesellschaft, Marl (Kr. Recklinghausen) | Process for regenerating dehydrogenation catalysts |
-
1961
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- 1961-07-10 GB GB24964/61A patent/GB933660A/en not_active Expired
- 1961-07-11 FR FR41733A patent/FR1294619A/en not_active Expired
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| DE1050328B (en) * | 1959-02-12 | Chemische Werke Hüls Aktiengesellschaft, Marl (Kr. Recklinghausen) | Process for regenerating dehydrogenation catalysts |
Also Published As
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