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Verfahren zur Hydrierung von kohlehaltigem Material Gegenstand des
Patents 5i5389 der Klasse ioa ist ein Verfahren zur Behandlung von kohlehaltigen
Stoffen zwecks Gewinnung von öl, welches darin besteht, daß man das kohlehaltige
Material in einem flüssigen Medium in einem Turm behandelt.
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Es wurde gefunden, daß. dieses Verfahren mit Vorteil zur Hochdruckhydrierung,
also einer zerstörenden oder spaltenden Hydrierung, von festen kohlehaltigen Stoffen
verwendetwerden kann.
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Gemäß, der vorliege!n:den Erfindung wird eine Suspension der kohlehaltigen
Masse unter hohem Druck mit Wasserstoffoder wasserstoffhaltigen Gasen im Gleichstrom
meinem Turm behandelt, wobei der Wasserstoff und die Suspension am Boden des Gefäßes
eingeleitet und am oberen Ende desselben die Endprodukte kontinuierlich abgezogen
werden. Unter der Bezeicluiung Turm wird ein langes, enges, senkrecht stehendes
Reaktionsgefäß verstanden, bei dem das Verhältnis der Länge zum Durchmesser i o
: i bis i oo : i ist. Beispielsweise kann ein solcher Turm 15 cm Innendurchmesser
und eine Höhe von 6 m haben.
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Bis jetzt hat man bei der spaltenden Hydrierung in der Praxis liegende
Trommeln henutzt, die .entweder selbst drehbar waren oder .ein Rührwerk enthielten,
um die Beschickung in Bewegung zu erhalten. Man hat zwar schon vorgeschlagen, die
Behandlung in einem senkrechten Ofen durchzuführen, aber hierbei wurde das öl als
.ein Nebel oben in den Ofen eingespritzt und am unteren Ende desselben entfernt.
Dabei läßt sich eine gleiche Leistung wie beim Erfindungsgegenstande nicht erreichen.
Ferner begegnet die praktische Durchführung des ,älteren Vorschlages erheblichen
Schwierigkeiten. Ein genügender Durchsatz von kohlenstoffhaltigem Material ist nach
dem älteren Vorschlage selbst mit Apparaten voll beachtlicher Größe nicht erzielbar.
Wegen der Einstäubung,des Wasserstoffes bzw. der Eigenart des Verfahrens sind aber
gerade dort verhältnismäßig große 1-£pparatbemessungenerforderlich, an denen allein
schon die praktische Ausführung scheitern kann.
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Die Erfindung schlägt demgegenüber vor, die zerstörende oder spaltende
Hydrierung von in einem flüssigen Kohlenwasserstoff suspendierten, festen - kohlehaltigen
Stoffen durch Einwirkung eines Wasserstoffstromes unter hohem Druck in einem Turm
in der Weise vorzunehmen, daß der Wasserstoff und die
Suspension
an oder nahe dem Boden des Turmes -eingeführt wird und daß, die Reaktionsprodukte
am oberen Ende des Turmes kontinuierlich abgezogen werden.
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Die für die Hydrierung erforderliche Wärme kann bei dem neuen Verfahren
ganz oder teilweise durch vorheriges Erhitzen der in die Beschickung eintretenden
Gase zugeführt werden. Diese Erhitzung der Gase kann man mit einer Erhitzung der
Beschickung des Turmes von außen her kombinieren. Die Außenb;eheizung kann mittels
eines auf dem Mantel des Reaktionsgefäßes aufgebrachten elektrischen Heizkörpers
oder in anderer geeigneter Weise bewirkt werden.
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Das neue Verfahren zur Vornahme der Reaktion m einem turmähnlichen
s.enkrecheen Gefäß ist insofern von umwälzender Art, als es mit den einfachsten
Hilfsmitteln die kontinuierliche Durchführung der Reaktion in erreichbar günstigster
Form ermöglicht. Es sind keine mechanischen Hilfsmittel mehr erforderlich, um die
Beschickung iii der Bewegung zu erhalten, die notwendig ist, um störende Einflüsse
von der Reaktion fernzuhalten. Die Bewegung der Beschickung erfolgt erfindungsgemäß.
durch das unten eingeführte Gas gerade in der erforderlichen Art und Stärke.
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Wenn im unteren Ende des Reaktionsturmes die Suspension bzw. kohlehaltige
Masse eingeführt ist, so muß sie sich mit einer den Verhältnissen des Turmes angepaßten
Geschwindigkeit aufwärts bewegen. Dabei darf keine beachtliche senkrechte Konvektion
durch das gleichfalls am Gefäßboden eingeführte Gas stattfinden. Die Konvektion
würde dazu führen, daß das Material zu schnell aufsteigt und oben in nur teilweise
umgewandeltem Zustande abgezogen wird. Diese Gefahr vermeidet die Erfindung, denn
bei ihr erfolgt in dem -engen Turme durch das von unten zugeführte Gas, den Wasserstoff,
nur eine örtliche Durchrührung der Beschickung. Die aufsteigenden Gasblasen durchsetzen
praktisch den ganzen Turinquerschnitt und lassen deshalb Konvektionsströmungen nicht
auftreten.
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Für die Durchführung der Reaktion gemäß Erfindung eignen sich Drücke
von ioö atü und darüber sowie Temperaturen von 4.oo bis 5oo° C. An sind für jede
Tonne der Suspension etwa iooo bis 2ooo cbm, bei Normaltemperatur und Normaldruck
gerechnet, erforderlich..
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Ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung für die Durchführung des
neuen Verfahrens ist .auf der Zeichnung dargestellt. Der eigentliche Turm, also
der im Verhältnis zu seinem Durchmesser sehr lange bzw. hohe und senkrecht stehende
Reaktionsbehälter i, ist ein einfacher glatter Zylinder und daher abgebrochen gezeichnet.
Er ist an beiden Enden verschlossen. Am oberen Ende befindet sich.ein Verschlußstopfen
2, der sich bei 3 auf einen Bohrungsabsatz des Turmes i stützt. Mittels einer Packung
¢, beispielsweise aus Kupfer, und einer Stopfbuchse 5 sowie eines Druckflansches
6 wird der VerSchlüßstopfen 2 festgehalten und angepreßt.
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Ein ,ähnlicher Stopfen 7 ist in gleicher Weise mittels eines Druckflansches
8 am unteren Turmende befestigt. Der Stopfen 7 ist durchbohrt und mittels eines
Flansches 9 mit einem Anschlußkörper io verbunden. Letzterer enthält mehrere Kanäle
i 1, 12, 13, von denen z. B. der Kanal i i die flüssige Beschickung und die Kanäle
12 und 13 das Gas zur Bohrung des Stopfens 7 und von da dem Turminnern zuführen.
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Auch der obere Verschlußstopfen 2 kann durchbohrt sein, um beispielsweise
-ein Pyrometereinzusetzen, oder aber insbesondere, um ein Rohr für das Gas hindurchzuführen,
welches bis .auf den Boden, also kurz über den Stopfen 7 reicht und den Wasserstoff
von unten her in die Beschickung eintreten läßt.
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Will man den Turm zwecks Unterstützung der Reaktion von außen her
.erhitzen, so kann man sein engeres Mantelstück mit einem elektrischen Widerstandsdraht
als Heizkörper umgeben oder irgendeine andere geeignete Wärmezufuhr vorsehen.
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Für die kontinuierliche Entleerung der fertigen Reaktionsprodukte
ist nahe unterhalb des Stopfens 2,ein Überlauf- oder Abflußkanal 1 ¢ angeordnet.
Bis zu diesem Kanal reicht die Beschickung des Turmes hinauf, .und aus dem Kanal
treten die fertigen Produkte entsprechend dem am unteren Turmende erfolgenden kontinuierlichen
Materialzufluß ununterbrochen aus.