DE501689C - Verfahren zur Erhoehung des Partialdruckes des Wasserstoffs beim Hydrieren von Kohle und Kohlenwasserstoffen unter hohem Druck und hoher Temperatur - Google Patents

Description

• Verfahren zur Erhöhung des Partialdruckes des Wasserstoffs beim Hydrieren von Kohle und Kohlenwasserstoffen unter hohem Druck und hoher Temperatur Bei der Hydrierung von Kohle mit Wasserstoff unter hohem Druck entstehen unkondensierbare Gase, wie Methan und seine Homologen, Wasser, leicht verdampfbare Kohlenwasserstoffe und schwere Öle. Bei der'üblichen technischen Durchführung des Prozesses in horizontalen Gefäßen, in welchen die Reaktionsmasse sich in der Axialrichtung des Apparates bewegt, wird naturgemäß der auf der einen Seite eintretende frische Wasserstoff auf dem Wege bis zu seinem Austritt aus. dem Reaktionsraum immer mehr durch die sich bildenden gas- und dampfförmigen Reaktionsprodukte verdünnt, so daß der wirksame Partialdruck des Wasserstoffes, von dessen Höhe die Reaktionsgeschwindigkeit des Prozesses abhängt, mit fortschreitendem Durchtritt der Reaktionsmasse durch den Reaktionsraum immer niedriger wird: Die vorliegende Erfindung bezweckt, dieser Abnahme des Partialdruckes entgegenzuarbeiten. Um dies zu erreichen, wird die in Reaktion befindliche Gesamtmasse in Teihnassen zerlegt, und jeder Teilmasse wird frischer Wasserstoff nach Maßgabe der Abführung ihrer gasförmigen Reaktionsprodukte zugeführt.
• Wird nämlich in einem einzigen, horizontal liegenden Hochdruckbehälter gearbeitet, so reichern sich die bei der Arbeitstemperatur flüchtigen Kohlenwasserstoffe in dem Hydriergas an, so daß am Ende des Behälters der Prozentgehalt des in Reaktion tretenden Gases an Wasserstoff verhältnismäßig . klein geworden ist gegenüber den verdünnenden fremden Gasen und Dämpfen. Der Hydriereffekt ist aber abhängig von dem an jeder Stelle herrschenden Partialdruck des Wasserstoffes. Je höher dieser Partialdruck ist, desto schneller und vollständiger verläuft die Reaktion. Um nun einen auch am Ende des Gefäßes noch ausreichenden Partialdruck zu erzielen, muß deshalb naturgemäß am Anfang ein verhältnismäßig großer Wasserstoffüberschuß zugeführt werden. Diese überschüssige Wasserstoffmenge, die zwar nicht als - solche verlorengeht, da sie in dieser oder jener Weise für das Verfahren nutzbar gemacht werden kann, verursacht aber sehr beträchtliche Betriebsunkosten, indem große Gasmengen durch Wärmeaustauscher hindurchgeschickt und entsprechend große Gasmengen nach Expansion wieder auf Arbeitsdruck gebracht werden müssen, dadurch also ein unnötiger Aufwand an Kraft und Wärme entsteht. Es ist einleuchtend, daß der größte Teil der Betriebsunkosten des Berginverfahrens im Aufwand von Kraft und Wärme liegt, daß also eine ökonomische Kraft- und Wärmewirtschaft entscheidend ist für die Rentabilität derartiger Anlagen. Die Arbeitsweise nach der vorliegenden Erfindung erlaubt, zwischen den einzelnen Teilgefäßen die in jeder Zone gebildeten kondensierbaren Dämpfe zu entfernen und dementsprechend frischen Wasserstoff zuzuführen, so daß im Endeffekt nur eine wesentlich kleinere Menge von Wasserstoffgas umzuwälzen ist und auf diese Art Kraft und Wärme erspart wird. Gleichzeitig wird der Gefäßraum infolge der besser regelbaren Partialdruckverhältnisse mehr ausgenutzt.
• Zur Erläuterung des Verfahrens dient die in der Zeichnung schematisch dargestellte Anlage. Die Anlage besteht aus drei Reaktionsgefäßen i, 2 und 3. In das erste Gefäß, in welchem das Reaktionsgut bis auf die erforderliche Reaktionstemperatur angewärmt wird, wird durch die Leitung 4 die Kohle in Pastenform eingepreßt, während durch die Leitung 5 eine gewisse Menge Wasserstoff zugeführt wird. Der Druck wird in dem Gefäß durch entsprechende Regelung der Zu- und Abfuhr auf 150 bis Zoo Atm. gehalten. Die Zuführung von Wasserstoff schon in dem Anheizgefäß ist notwendig, da die Reaktion bereits erheblich unter der eigentlichen Arbeitstemperatur beginnt.Auch die Gas- und Wasserbildung setzt bereits in dem ersten Gefäß ein, so daß durch die zur Abführung der Produkte dienende Leitung 6 außer der bereits teilweise umgewandelten Kohlenpaste nicht unerhebliche Mengen neugebildeter permanenter Gase und neugebildeten Wassers zusammen mit überschüssigem Wasserstoff in das erste Zwischengefäß 7 übertreten. In diesem Gefäß wird der flüssige bzw. feste Teil des Reaktionsgutes von den gas- und dampfförmigen abgetrennt. Der erstere wird durch eine Leitung 8 und ein Ventil 9 hindurch in das zweite Reaktionsgefäß 2 abgelassen, in welchem ein etwas geringerer Druck aufrechterhalten wird als im ersten Reaktionsgefäß. Der gas- und dampfförmige Teil des Reaktionsgutes wird dagegen durch eine Leitung ro nach einer (nicht mehrdargestellten) Kondensationsanlage geführt und dort in bekannter Weise weiterbehandelt. In das Reaktionsgefäß 2 tritt nun außerdem durch Leitung ii eine entsprechende Menge frischen Wasserstoffs ein, und die Reaktion schreitet nun unter der Wirkung des dadurch hergestellten hohen Wasserstoff-Partialdruckes weiter fort. Am Austrittsende des Gefäßes, welches die Reaktionsteilnehmer durch das Rohr 12 verlassen, ist der wirksame Partialdruck des Wasserstoffs infolge der Bildung permanenter Gase und weiterer Mengen Wassers bereits wieder erheblich gesunken, so daß es vorteilhaft ist, die in das zweiteZwischengefäß z3 übergetretenen gas- und dampfförmigen Reaktionsprodukte von den noch weiterzubehandelnden flüssigen bzw. festen Teilen abzutrennen. Die ersteren werden demgemäß wiederum durch eine Leitung 14 nach der Kondensationsanlage abgeleitet, während die letzteren durch Leitung 15 und Ventil 16 hindurch in das unter etwas geringerem Druck stehende Reaktionsgefäß 3 abfließen. Auch in dieses Gefäß wird durch eine Leitung 17 frischer Wasserstoff eingepreßt und hierdurch erneut ein hoher Wasserstoff-Partialdruck im Reaktionsraum hergestellt. Am Ende des Gefäßes ist dann die Reaktion vollständig durchgeführt, und der Rest der Reaktionsmasse verläßt mit den gebildeten Gasen und Dämpfen sowie dem überschüssigen Wasserstoff gemeinsam durch Leitung 18 die Apparatur, um ebenfalls in der Kondensationsanlagekondensiertbzw. abgekühlt zu werden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUC#I: -Verfahren zur Erhöhung des Partialdruckes des Wasserstoffs im Reaktionsgas beim Hydrieren von Kohle und Kohlenwasserstoffen unter hohem Druck und hoher Temperatur, dadurch gekennzeichnet, daß die in Reaktion befindliche Gesamtmasse in Teihnassen zerlegt wird und jederTeilmasse frischerWasserstoff nach Maßgabe der Abführung ihrer gasförmigen Reaktionsprodukte zugeführt wird.