AT109706B - Verfahren und Anlage zur Herstellung eines flüssigen Brennstoffes. - Google Patents

Description

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   Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung synthetischer, gesättigter   Kohlenwasser-   stoffe, wobei man von festen Brennstoffen ausgeht und sie in hochwertige, flüssige Brennstoffe mit grösserem   Wasserstoffgehalt überführt.   



   Das Verfahren umfasst eine an sich bekannte Destillation des Ausgangsmaterials wie Lignit. Torf u. a. bei tiefer   Temperatur   in einem   Apparate (Gaserzeuger. Retorte. Destillierapparat u. dg !.),   in welchem die betreffenden Ausgangsmaterialien unter zweckdienlicher Erwärmung von einem Gas-oder Dampfstrom (Wassergas, Wasserdampf, Restgas der   Verkokung   oder der Herstellung   flüssiger technischer   
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 bessere Ausnutzung der zu behandelnden Ausgangsmaterialien und der während der   Umwandlung ent-   wickelten Wärme wirtschaftlicher und rascher zu arbeiten, kurz   gesagt.     eine unvergleiehlieh   bessere Ausbeute als mittels der bekannten Verfahren zu erzielen.

     Im Ween bestehen   die Verbesserungen darin, dass man Mittel verwendet, durch die in die Apparate. die den Katalysator enthalten und in denen sieh die erste Stufe der Umwandlung vollzieht. Gase eingeführt werden können. die   möglichst   reich an Kohlenstoff, Wasserstoff und abgebbaren Wärmeeinheiten sind. 



   Zu diesem Zweck werden erfindungsgemäss die den Gaserzeuger (Generator, Retorte, Destillierapparat usw.) verlassenden Gase in ihrer Gesamtheit, mindestens aber unter Beibehaltung des gesamten Gehaltes an schweren Kohlenwasserstoffen, den Katalysatoren zugeführt. Man erreicht dies, indem man 
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 keinerlei Kondensation stattfinden kann. so dass eine Abscheidung schwerer Kohlenwasserstoffe, insbesondere solcher, die schon oberhalb 400'C kondensieren, verhindert wird. Dabei muss man sich vor Augen halten, dass diese vorteilhafte Wirkung nur zustande kommt, wenn die Geschwindigkeit des Gas- 
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   Zu diesem Zwecke ist der den Katalysator enthaltende Apparat in mehrere Abteilungen geteilt, die in Serie geschaltet sind ; sämtliche Abteilungen samt den Verbindungsleitungen werden auf solcher Temperatur gehalten, dass keine Kondensation stattfindet. Die Unterteilung des Apparates bewirkt, dass die schon bei 4000 kondensierbaren Dämpfe genau so ihren Teil an der Reaktion haben, wie die erst bei 150 und 2000 kondensierbaren. So kommt es, dass im ersten Katalysator eine allgemeine Hydrierung eintritt, eine   Desoxydation der leicht zu hydrierenden Verbindungen,   in einem Augenblick, wo diese aus den zwischen dem Gaserzeuger und den   Katafysatorräumen   eingeschalteten Wäschern austreten.

   Von den nicht kondensierbaren Stoffen liefert Kohlenoxyd bekanntlich CH4, während gleichzeitig die kondensierbaren Stoffe, wie Phenol. ihren Sauerstoff verlieren und in Benzol übergehen. 



   In dieser vorbereitenden Katalyse kann man nicht sogleich die endgültige Anreicherung durchführen. Aus diesem Grunde führt man die gesamte Gasmenge, immer unter Vermeidung jeder Kondensation beim Durchgang durch den Apparat, in eine zweite Katalysatorkammer, wo die endgültige An-   reie, herting   stattfindet. Dies geschieht zunächst durch eine Aufspaltung. d. h. eine Öffnung der Kette, sowohl beim Methan und seinen Homologen, die sich eben erst durch Wasserstoffanlagerung gebildet 
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 Dodekan   usw.), die in   den Goudrondämpfen enthalten sind und mitgeführt werden. Das Aufspalten   ermöglicht   es, dass in einem dritten Katalysatorraume eine neue   Hydrierung mittels des'Wasserstoffes   stattfindet, der im zweiten Katalysatorraum frei wird.

   Im dritten Katalysatorraum findet also gleichzeitig Polymerisation, die begünstigt wird. durch die Gegenwart   naszierenden Wasserstoffes und Sätti-   gung von allen kondensierbaren und nicht kondensierbaren Verbindungen mit Wasserstoff statt. Zum Zwecke dieser   srhliesslirhen   Sättigung waren die betreffenden   Verbindungen   in der zweiten Katalysatorkammer zerlegt worden. 



   Wenn man während der Reinigung der Gasmasse beim Austritt aus dem Gaserzeuger, beim Durchzug vom Wäscher zu den Katalysatoren und während dem Durchgang des Gases durch die Katalysatorräume stets eine Temperatur aufrecht hält. die Kondensationen nicht zustande kommen   lässt.   so wird diese Temperatur doch allmählich sinkend in dem Masse, als man dem Austritt des Gases ans dem dritten Katalysatorraum näher kommt und dies nicht nur deshalb, weil die   mechanische   Mitnahme der kondensierbaren Produkte zum Teil ihre Kondensation verhindert, sondern vor allem weil die Produkte immer leichter werden. 



   Man muss daher in den Wäschern und den Rohrleitungen, die zu den   Katalysatorräumen führen.   
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 satorräumen nur mehr eine Temperatur, die   2500 nicht überschreitet..   



   Erfindungsgemäss wird der Strom von warmen Zusatzgasen vor dem Durchgang durch die frischen zu behandelnden Massen über heissen Koks geführt, der von einer vorangehenden Arbeitsweise stammt. 



   Zu diesem Zwecke teilt man den Gaserzeuger in zwei Elemente, welche der Reihe nach von den heissen Zusatzgasen durchzogen werden. Eines dieser Elemente, u. zw. das dem Eintritt   nähere.   ist bereits in der Hauptsache durch einen vorangehenden Arbeitsgang erschöpft, und enthält daher vor allem heissen Koks, während das zweite Element der Reihe mit neuem Material beschickt ist, das somit der Destillation unterworfen wird. wobei natürlich die beiden Elemente abwechselnd die oben geschilderten Funktionen haben. 



   Auf diese Weise kann man die zusätzlichen Gase vorwärmen und verwertet so die im Koks noch enthaltene Wärmemenge, wobei man zu gleicher Zeit den Gehalt an Kohlenstoff in den zusätzlichen Gasen steigert. Insbesondere geht das kohlensäurehältige Gas, das einen Teil der heissen Gase bildet. in Kohlenoxydgas über, welches geeigneter ist, in dem   Vorgang der Wasserstoffanlagerung,   der sich in den   Katalysatonäumen   abspielt, mitzuwirken. 



   Zur praktischen Durchführung des verbesserten Verfahrens kann man sich einer Anlage bedienen. wie sie schematisch in Fig. 1 der Zeichnung dargestellt ist. 



   Durch eine   Heizschlange   lässt man einen aus einer Destillation herrührenden Gasstrom streichen der z. B. reich an Wasserstoff und Methan sein soll, während wesentlich geringere Mengen von Kohlenoxyd. Stickstoff und von Kohlenwasserstoffen der Reihe Cn Hn zugegen sind. 



   Dieses Gas streicht in erhitztem Zustande von oben nach unten durch Destillierblasen   zu   die mit einem Brennstoff, z. B. Lignit, gefüllt sind. In den Blasen findet eine trockene Destillation der Lignite bei tiefer Temperatur statt. Die bei dieser Destillation entstehenden Gase enthalten   Kohlenoxyd,   Wasserstoff und z. B. 15-20 %   gasförmiger ungesättigter Kohlenwasserstoffe.   



   Man erhält auf diese Weise ein Gemisch mit einer ansehnlichen Menge von unbeständigen Azetylenkohlenwasserstoffen   Cn     Con vos   denen sich ein gewisser Teil unter Bildung von Teer zu kondensieren sucht. Die Temperatur der Destillierblase 2 und des angrenzenden Rohrsystemes wird genügend hoch gehalten, um eine solche Kondensation vollkommen zu verhindern. 



   Das gesamte Gasgemisch, das sowohl die permanenten Gase   als auch Jeicht kondensierbare   Dämpfe 
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 scher Masse gefüllt ist ; diese besteht aus einem Gemisch von Kalk und Eisenoxyd, das durch Sägespäne porös gemacht und auf entsprechende Temperatur geheizt wird. Diese Masse befreit das Gas von der Hauptmenge des darin enthaltenen Schwefels, der grösstenteils der Destillation der Lignite entstammt. Die Temperatur, auf die man den Reinigungsapparat bringt, ist, wie oben erwähnt, nicht höher als   350 oye   und bürgt dafür, dass keine Kondensation der im Gasgemisch enthaltenen schweren Kohlenwasserstoffe stattfindet. 



   Man erhält also beim Austritt aus dem   Reinigungsgefäss J ein Gasgemisch, das   von dem grösseren Teile aller   schädlichen   Bestandteile, insbesondere von Schwefel frei und mit Azetylen-Kohlenwasserstoffen beladen ist, welche die später beschriebenen stufenweise durchgeführten katalytisehen Prozesse einleiten und begünstigen und die Umwandiung des Gasgemisches in flüssigen Brennstoff regeln. 



   Das den Apparat   3   verlassende Gasgemisch tritt zunächst bei      in ein erstes Katalysatorrohr aus Bimsstein, der mit Nickelpulver imprägniert ist und auf   180-200  erhitzt   wird. Dabei erhält man eine grössere Menge Methan im Gasgemisch, während die Phenole in Benzol übergehen. Es vollzieht sich also. wie bereits oben ausgeführt, im ersten Katalysatorraum eine allgemeine Hydrierung. Dieses Gemisch, das mit Methan beladen ist und das immer noch   nennenswerte Mengen Azetylen-Kohlenwasser-   stoffe enthält, wird bei 5 über mit Vanadin oder Nickel präparierten, auf   200-250'erhitzten Bimsstein   geleitet. Dabei wird das Methan unter Bildung von Azetylen und Wasserstoff dehydriert.

   Hier tritt also 

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 wie oben bereits erläutert, eine Aufspaltung ein. sowohl was das Methan betrifft, das vorher durch Sättigung mit Wasserstoff gebildet wurde, als auch jener Stoffe aus derselben Reihe (Dekan, Undekan, Dodekan usw.). die in gesättigtem Zustande mitgeführt wurden, u. zw. in den Dämpfen des Goudrons. 



   Das nunmehr an Azetylen-Kohlenwasserstoffen sehr reiche Gasgemisch wird bei 6 über mit Nickel und Kobalt beladenen, auf etwa 180  erhitzten Bimsstein geleitet, wodurch eine Polymerisation der Azetylen-Kohlenwasserstoffe zustande kommt : zu gleicher Zeit mit der Überführung in gesättigte Kohlenwasserstoffe. von allen jenen Verbindungen, die im zweiten Katalysatorraum aufgespalten worden waren ; man erhält ein Gasgemisch, das beim Verlassen des Katalysatorrohres 6 eine Anzahl polymerisierter Azetylene enthält, die man in einer Kühlschlange 7 leicht kondensieren und in einer Vorlage 8 auffangen kann. 



   Die in der Vorlage 8 nicht kondensierten Restgase werden, wenn sie genügend viel Kohlenwasser- 
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   Wie Fig. 2 schematisch zeigt, kann der Apparat eine geteilte Vorrichtung besitzen, z. B. zwei Destillationsretorten b und e, die abwechselnd als Gaserzeuger wirken und als Koksbehälter für die Vor-   wärmung   der Zusatzgase dient, die dem Koks sowohl Wärme als auch Kohlenstoff entnehmen. 



   Lässt man die Zusatzgase durch eine Leitung a zuströmen, und nimmt man an, dass die Retorte b mit warmen Koks beschickt ist, der bei der Behandlung des Ausgangsmaterials gebildet wird. so treten die Gase   von nach & über   und gelangen hierauf in die Retorte c. die sodann mit frischem Material 
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 übertreten. 



   Um in der Praxis den Kalorienverlust möglichst gering zu gestalten und das Verfahren der stufenweisen Katalyse auf'die gesamte Gasmasse unter Erhaltung der schweren Kohlenwasserstoffe zu sichern, kann man   zweckmässig,   wie dies in Fig. 3 gezeigt ist. die Destillationsapparate 7. 2. den   Wäscher. ?   und die der stufenweisen Katalyse dienenden   Katalysatonäume 4. 5 und (j in   ein einheitliches Mauerwerk einbauen. 



   PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung eines flüssigen Brennstoffes von petroleumähnlichen Eigenschaften durch katalytische Behandlung der bei der Vergasung oder Entgasung fester Brennstoffe gebildeten   Gasgemisehe,   dadurch gekennzeichnet. dass die Temperatur aller von den Gasen bis zum Austritt aus den Katalysatorkammem durchzogenen Räume und die Geschwindigkeit des Gasstromes so hoch gehalten werden, dass eine Kondensation der Dämpfe der schweren Kohlenwasserstoffe und die Teerbildung in diesen Räumen vermieden wird. 
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Claims (1)

1. nach dem Durchstreichen einer Reinigungsmasse der katalytischen Behandlung in drei hintereinandergesehalteten Katalysatorkammern zugeführt wird. von denen die erste auf eine Temperatur von 180 bis 2000 erhitzt wird und dazu dient. darin eine Reduktion und Wasserstoffanlagerung sowohl an die kondensierbaren Dämpfe (wie z. B. Phenole) als auch an die nicht kondensierbaren Dämpfe (z. B. Kohlenoxyd) vorzunehmen. die zweite auf eine Temperatur von 200-250'erhitzt wird und den Zweck hat, dass darin die Spaltung der hydrierten Produkte unter Entwicklung von naszierendem Wasserstoff stattfindet, die dritte schliesslich auf ungefähr 180'erhitzt wird und der Durchführung der Anlagerung des naszierenden Wasserstoffes sowie der Polymerisation dient.

   3. Ausführungsform des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 und 2. dadurch gekennzeichnet, dass man durch die einer Erhitzung oder Destillation zu unterwerfenden Stoffe einen Strom zusätzlicher Gase, z. B. Wassergas oder Restgas, von der Fabrikation leichter Kohlenwasserstoffe stammend, ziehen lässt, nachdem diese Gase vorgewärmt und an Kohlenstoff angereichert worden sind, indem sie über eine Schichte von heissen Koksrückständen streichen gelassen wurden, die von der Behandlung der vorhergehenden Charge von Ausgangsstoffen stammen und die in einer Apparathälfte eines Gaserzeugers untergebracht sind, deren andere Hälfte mit frischen Ausgangsstoffen beschickt ist.

   4. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamtheit der Apparate : Gaserzeuger, Wäscher und Katalysatorkammern zur Durchführung der stufenförmigen Katalyse. in eine Einheit zusammengebaut sind.