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Verfahren zur Herstellung synthetischer Brennstoffe.
Die Anmelderin hat in einem früheren Patente Verfahren und Anlage zur Herstellung synthetischer Brennstoffe beschrieben ; die Ausführung dieser Verfahren umfasst einen besonderen Kreislauf von Arbeitsvorgängen, durch den feste Brennstoffe in stabile, flüssige, wasserstoffreiche Brennstoffe umgewandelt werden, die sich besonders zur Speisung von Motoren mit innerer Verbrennung eignen.
Dieser Kreislauf von Arbeitsvorgängen, der bei normalem Druck stattfindet, beginnt im all- gemeinen mit einer Destillation des Ausgangsmaterials (Braunkohle, Torf, Teer usw. ) in einem Apparat, in welchem durch die genügend hoch erhitzten Ausgangsstoffe ein Strom heisser Gase oder Dämpfe geleitet wird (Wassergas, Wasserdampf, Restgase der Verkokung oder der technischen Herstellung flüssiger Brennstoffe). Nach dem Verlassen des Vergasers werden die Destillationsgase, die durch die Hinzufügung von zusätzlichen Gasen oder Dämpfen an Kohlenwasserstoffen angereichert sind, gereinigt, um ihnen zunächst die schädlichen Bestandteile, namentlich den Schwefel, zu entziehen ; dann werden sie - nach vorangegangener Reinigung-in ein System serienweise angeordneter Katalysatoren geleitet.
Diese stufenweise erfolgende Katalyse ermöglicht es, dass sich in aufeinanderfolgenden Etappen zunächst eine grosse Menge Methan und nur wenige azetylenartige Verbindungen bilden ; dann findet durch Spaltung des Methans die Umwandlung desselben in Azetylen und freien Wasserstoff statt ; in dem letztenKatalysator polimerisieren schliesslich die so entstandenen grossen Mengen von Azetylen und Homologen und bilden Kohlenstoffverbindungen, in die der freie Wasserstoff eintritt und ihre Umwandlung in leichte, bei Temperaturen zwischen 180 und 2200 kondensierbare Kohlenwasserstoffe beendet.
Eines der wesentlichen Kennzeichen des erwähnten Verfahrens besteht darin, dass die gesamten
Gase (die nun aus einem Gemisch der Destillationsprodukte des behandelten Ausgangsmaterials einerseits und den zu deren Anreicherung hinzugefügten Gasen, Restgasen usw. anderseits bestehen) vom Austritt aus dem Ofen bis zum Austritt aus dem letzten Katalysator der Serie auf einer genügend hohen Temperatur gehalten werden, so dass jede Kondensation und damit jede Teerbildung verhütet wird.
Diese Vorbedingung ist leicht einzuhalten, indem man z. B. den Reinigungsapparat und die Serienkatalysatoren in einel118und demselben geheizten Gehäuse (Ofen) anordnet, der mit den Destillations- öfen oder Retorten in Zusammenhang steht. Das bedingt aber nicht nur einen kontinuierlichen Ablauf des Prozesses durch Vermeidung von Verschmutzungen und Verstopfungen durch die Kondensate, sondern es ergibt vor allen Dingen einen weiteren Vorteil : dadurch, dass das ungeteilte, vollständige Gasgemisch der stufenweisen Einwirkung in den Serienkatalysatoren unterworfen wird, bleiben vor allem die aus dem festen oder flüssigen Ausgangsbrennstoff herrührenden schweren Kohlenwasserstoffe darin enthalten, und das bedingt eine ausserordentliche Anreicherung des Endproduktes im Verlauf der Katalyse.
Versuche haben nun ergeben, dass eine Verbesserung des Verfahrens erzielt werden kann, wenn man dem in Behandlung stehenden Gasgemisch frische, wasserstoffbaliige Gase (Wassergas od. dgl.) zusetzt ; dies kann sowohl vor dem Eintritt in den ersten Katalysator als auch zwischen den übrigen
Katalysatoren geschehen. Dass man diese Gase erst den von den Reinigern abströmenden Gasen zusetzt, hat den Vorteil, dass man die Dimension der Reinigungsvorrichtungen nicht übermässig gross wählen muss. Die getrennte Zufuhr zu den einzelnen Katalysatorkammern ermöglicht es, jeweils eine entsprechend bemessene Menge zusätzlichen Reduziergases einzuführen, um in allen Kammern die Anwesenheit einer passenden Menge wasserstoffhaltiger Gase zu gewährleisten.
Würde man die ganze Menge Wasserstoff, die man im Verlauf der Reaktion in sämtlichen Kammern benötigt, von vornherein zusetzen, so würde
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sich daraus der Nachteil ergeben, dass man in der ersten Phase einen Überschuss an Wasserstoff gegen- wärtig hätte, in der letzten Phase dagegen nicht mehr die für die dort ablaufende Reaktion erforderliche
Menge zur Verfügung hätte. Bei der erfindungsgemäss vorgesehenen stufenweisen Zufuhrung hat man es dagegen vollkommen in der Hand, den Wasserstoffzusatz mit dem Reaktionsablauf und seinen Er- fordernissen in Einklang zu bringen.
Die Menge des einzuführenden Zusatzgases richtet sieh nach der
Beschaffenheit der Ausgangsmaterialien ; man stellt die Zusammensetzung des Gasgemisches entweder durch Analyse der Ausgangsmaterialien fest oder nimmt im Laufe der Arbeit Proben, die man einer
Untersuchung unterzieht und passt die Zugabe des wasserstoffhaltigen Gases dem Ergebnisse an.
Obzwar aus früheren Arbeiten der Anmelderin, wie oben erwähnt, hervorging, dass es nÜtzlich ist, wenn man sämtliche hochsiedenden Bestandteile, wie die Teerdämpfe, in der Gasmasse behält, weil diese Bestandteile die Beschaffenheit des leichtflüssigen Endproduktes günstig beeinflussen, hat es sichdoehherausgestellt, dass es vorteilhafter ist, diejenigen hochsiedenden kondensierbaren, in sehr geringer
Quantität vorhandenen Produkte zu entfernen, deren Siedepunkt erst bei einer Temperatur oberhalb 4000 C liegt. Diese sehr schweren Bestandteile werden zu diesem Zweck, entsprechend den vorliegenden
Verbesserungen, in einem auf einer Temperatur von ungefähr 4000 gehaltenen Dephlegmator (Abscheider- vorlage) abgetrennt, der zwischen dem Vergaser (Ofen, Retorte usw.
) und der Batterie von Reinigern, die dem Serienkatalysator vorausgehen, eingeschaltet wird. Die Gase, die der Katalyse unterworfen werden sollen, treten also befreit von jenen schweren, oberhalb von 400 destillierenden Bestandteilen in die Reiniger ein : sie enthalten aber trotzdem alle Teerdämpfe, die sich unterhalb 4000 kondensieren würden, da die Kondensation in den Reinigern und Kondensatoren dadurch in der Folge vermieden wird, dass die gesamten Apparate und verbindenden Rohrleitungen auf einer geeigneten Temperatur gehalten werden. Diese einzuhaltende Temperatur nimmt schrittweise ab, u. zw. nicht nur, weil die mechanische Strömung der kondensierbaren Bestandteile ihrerseits jede Kondensierung verhindert, sondern auch, weil die Bestandteile zunehmend leichter werden.
Immerhin wird man in den Reinigern eine Temperatur einhalten, die 3500 nicht'überschreitet, und in den Katalysatoren eine Temperatur, die im allgemeinen nicht über 2Wo geht. -
Beim Verlassen des Abscheiders B (vgl. die Anlage nach Fig. 1) durchstreichen die Produkte eine Reinigerbatterie. C. Um den Lauf der Gase zu erleichtern, saugt man sie beim Verlassen des Reinigers mit Hilfe eines geeigneten Saugapparates D (Ventilator, Gassauger, Ejektor od. dgl.), der, wie der übrige Teil der Anlage, auf geeigneter Temperatur (ungefähr 300 ) gehalten wird ; dieser Apparat drÜckt auch die Gase in die Katalysatorkammern F, G, H.
Durch die Zuleitungen E, , wird das obenerwähnte Zusatzgas eingeführt ; es kann aus einer beliebigen Quelle stammen, auch Restgase von anderen Prozessen können Verwendung finden.
Nach Verlassen des letzten der drei Katalysatoren F, G, H gelangen die leichtflüchtiger gewordenen
Gase in einen Kondensator I von Lufttemperatur, in welchem sich die kondensierbaren Dämpfe niederschlagen ; die so entstandene Flüssigkeit macht den wichtigsten Teil der Herstel1ungsprodukte aus.
Die nicht kondensierten Gase gelangen durch J in ein Absorptionsgefäss K, das z. B. aktive Kohle oder Waschöl enthält. Die permanenten Gase, die aus diesem Apparat wieder austreten, gelangen durch L in den Gasometer M ; sie können sowohl zur Wiedereinführung in den Ofen als auch zur Einführung in E, EI, E2 oder schliesslich auch zur Heizung der einzelnen Bestandteile der Anlage dienen.
Das Schema der Fig. 2 zeigt die Anwendung der oben beschriebenen Verbesserungen bei einer Anlage, die eine Rückleitung der Restgase durch eine Leitung N in den Erzeugungsapparat für das Destillations-oder Zersetzungsgas vorsieht. Dieser Gaserzeuger besteht in diesem Fall aus zwei Teilen A und . \ von denen A1 mit Koks, der von einem vorhergehenden Arbeitskreislauf stammt, gefüllt ist und von den Restgasen, die über NOS kommen, durchstrichen wird, bevor diese durch P nach A gehen, wo sich das frische Ausgangsmaterial befindet.
Wenn der Inhalt von A erschöpft ist, wird der Koks aus entleert, jmit frischem Destinations- material beschickt und umgeschaltet. Die Restgase nehmen dann ihren Weg über N, 0, A, Al.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung synthetischer Brennstoffe, bei welchem die von Zersetzungsdesti11ation, Ent-oder Vergasung kohlenstoffhaltiger Substanzen (Braunkohle, Torf, Teer, Öle usw.) kommenden Gase nach Durchstreichen einer Reinigungsmasse nacheinander in Katalysatorkammern behandelt werden und dabei in flüssige Brennstoffe von petroleumähnlichen Eigenschaften übergeführt werden, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Eintritt in einzelne oder sämtliche Katalysatorkammern den von den Reinigern kommenden Gasen frische, zur Hydrierung dienende Gase (Wassergas, Restgase u. dgl.) zugeführt werden.