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Verfahren zur Aufarbeitung der bei der Kohlehydrierung entstehenden Reaktions- produkte.
Die Verfahren zur Hydrierung und Spaltung von Kohle, 01 und sonstigen Kohlenwasserstoffverbindungen, indem man diese unter hohem Wasserstoffdruck hoch erhitzt, sind unter dem Namen Berginverfahren bekannt. Die Spaltungsprodukte verlassen den Hochdruckbehälter in Form eines Gemisches von Ölen bzw. Öldämpfen mit suspendierten, festen Stoffen, Wasserdampf und Gasen. Die Erfindung betrifft ein Verfahren, um dieses Gemisch von beim Berginverfahren entstandenen Spaltungsprodukten zu trennen und weiter zu verarbeiten.
Es kommt vor allem darauf an, die in den Gasen enthaltenen beträchtlichen Mengen von Benzindämpfen in höchster Ausbeute zu gewinnen und ausserdem auch die bei der vorangegangenen Kompression des Hydriergases aufgewandte Energie nutzbar zu machen. Bei der bisherigen Aufarbeitung der bei der Kohlehydrierung entstehenden, dem Hochdruckbehälter entströmenden Reaktionsprodukte durch Kondensation, Entspannung, Auswaschung des Leichtbenzins aus den Abgasen und Überführung des verbleibenden Methanwasserstoffgemisches in Wasserstoff und Kohlensäure wurden in dem entspannten Gas grosse Mengen von Benzindämpfen mit fortgeführt und es waren umfangreiche Anlagen zur Rückgewinnung dieses Benzins erforderlich.
Ausserdem liess sich die sehr beträchtliche Energiemenge, die bei der Expansion hochkomprimierter Gase gewonnen werden kann, nicht verwerten, da die Entspannung der Gase in Anwesenheit von flüssigen und festen Substanzen geschah.
Hier setzt die vorliegende Erfindung ein, durch die sowohl die Benzinausbeute erhöht als auch die bei der Kompression des Hydriergases aufgewendete Energie nutzbar gemacht wird. Gleichzeitig wird dabei auch wieder das für das Berginverfahren weiter erforderliche frische Hydriergas gewonnen.
Zu diesen Zwecken wird die Kondensation mehrstufig und nur unter teilweiser Entspannung vorgenommen, und das Auswaschen des Leichtbenzins erfolgt noch unter Druck, so dass die noch unter Druck stehenden Restgase in einer Expansionsmaschine nutzbar gemacht und erst hierauf in bekannter Weise aufgearbeitet werden können.
Bei Anwesenheit von reichlichen Mengen Wasserstoff in den Reaktionsprodukten wird zweckmässig so verfahren, dass auch das Methan unter Druck ausgewaschen und der noch unter Druck stehende Wasserstoff dem Hydriergas zugeführt wild, so dass die ihm innewohnende Kompressionsenergie unmittelbar nutzbar gemacht wird.
Zur Veranschaulichung des Gesamtverfahrens zeigen : Fig. 1 ein Schema für den Fall, dass das aus dem Hochdruckbehälter austretende Restgas einen hohen Gehalt an Wasserstoff aufweist ; Fig. 2 ein Schema für den Fall, dass das Restgas einen niedrigen Wasserstoffgehalt aufweist ; Fig. 3 die Apparatur in schematischer Darstellung.
In Fig. 1 und 2 sind die Apparate und Leitungen als zusammenhängende Flächen dargestellt.
Der kontinuierliche Vorgang spielt sich wie folgt ab :
Fläche 1 ist der Hochdruckbehälter, dem fein verteilte Kohle aus Leitung 2 und Wasserstoff aus Leitung 3 zugeführt werden. Das in Fläche 4 dargestellte Gemisch der Spaltungsprodukte besteht aus Öl mit suspendierten festen Bestandteilen, Benzin, Wasser, Dampf, Methan nebst Homologen und Wasserstoff. Dieses Gemisch gelangt in das mehrstufige Kondensationssystem 5, aus welchem durch Leitung 6 Schweröl, Wasser und der erste Anteil des Benzins (Benzin I) abfliessen, während Fläche 7 den zweiten Anteil des Benzins (Benzin II), Methan und Wasserstoff bedeutet. Dieses Gemisch gelangt
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in den Benzinwascher 8, aus welchem einerseits Benzin II abfliesst, anderseits ein Gemisch von Methan und Wasserstoff (Fläche 9) abströmt.
Dieses Gemisch 9 gelangt in den Methanwascher 10, aus welchem der überschüssige Wasserstoff (Wasserstoff I) durch Leitung der Sammelleitung. 3 und weiter dem Hochdruckbehälter zuströmt. Das in 10 ausgewaschene Methan gelangt durch Leitung 12 in den Methankracker 1. 3, dem durch Leitung 14 Wasserdampf zugeführt werden kann. Die Spaltung des Methans kann auch ohne Wasserdampf durchgeführt werden. Der durch die Krackung entstandene
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Die gebildete Kohlensäure strömt bei 16 aus dem Methankracker. M ab, während durch Leitung 17 der für die Wasserstoffherstellung nicht benötigte Teil des Methans anderweitigen Verwendungszwecken zugeführt wird.
Während die vorstehend skizzierte Anlage in dem Fall benutzt wird, dass das dem Hochdruckbehälter 1 entströmende Gasgemisch an Wasserstoff reich ist, zeigt Fig. 2 eine Anlage, wie sie bei wasserstoffarmen Gasgemischen zur Verwendung kommt. Bis zur Fläche 9 einschliesslich ist das Schema dasselbe wie Fig. 1. An die Fläche 9 schliesst sich hier Leitung 18 an, welche das Gemisch von Methan und Wasserstoff in eine Expansionsmaschine 19 leitet. Hiedurch wird die für die Kompression des Hydriergases früher aufgewandte Energie in beliebiger Weise nutzbar gemacht, während das Gasgemisch nach der
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Gemäss Fig. 3 vollzieht sich der Vorgang wie folgt :
In den HochdruckbehäIler a wird durch Leitung b die Kohle in bekannter Weise in Pastenform eingepresst, während durch Leitung c der erforderliche Wasserstoff zugeführt wird. Die Reaktionsteilnehmer durchströmen das Gefäss, in dem ein Druckvon etwa 150 bis 200 Atm. aufrechterhalten wird, in seiner Längsrichtung und treten nach Beendigung der Reaktion durch Leitung d aus dem Gefäss aus.
Sie gelangen nun zunächst in einen Kühler e, in welchem sie beispielsweise bis auf etwa 3000 C abgekühlt werden. Durch ein Ventil f werden sie dann auf etwa 150 bis 200 Atm. entspannt und in einen unter demselben Druck stehenden Behälter- i abgelassen. Die mittleren und leichten Öle und das Wasser, die bei diesen Bedingungen zum grössten Teil noch dampfförmig sind, strömen durch die Leitung g nach einem zweiten Kühler h, während die schweren Öle zusammen mit den darin suspendierten festen Teilchen durch Ventil i aus dem Behälter k abgelassen und gegebenenfalls noch heiss in eine (nicht dargestellte) Destillierblase zur weiteren Behandlung überführt werden.
In dem Kühler h findet eine weitere Abkühlung und Kondensation der gas-und dampfförmigen Produkte statt, die so geregelt wird, dass im wesentlichen nur die mittleren Öle verflüssigt werden und sich in Behälter I ansammeln, während die permanenten Gase, Wasserdampf und leichte Benzindämpfe. durch Leitung m nach dem Kühler n weiterströmen. Das im Behälter I sich ansammelnde mittlere Öl fliesst durch Leitung o und Kühler p hindurch in einen mit Raschigringen od. dgl. gefüllten Waschturm q, in welchen unten das von Kühler n kommende Gemisch von permanenten Gasen, flüssigem Wasser und Benzin durch Leitung r eingeleitet wird.
Die flüssigen Anteile dieses Gemisches sammeln sich in dem als Sammelbehälter ausgebildeten unteren Teil des Waschturmes an und können hieraus mittels Ventil s abgelassen werden.
Die in den unteren Teil des Waschturmes q durch Leitung r eintretenden Gase durchstreichen die Raschigringe, wobei sie durch das von oben herabrieselnde Öl von den letzten Benzinresten befreit werden. Das mit Leichtbenzin gesättigte Öl wird gemeinsam mit dem aus dem Kühler n kommenden Benzin aus dem Waschturm durch Ventil s abgelassen. Die entbenzinierten Gase werden durch Leitung t aus dem Waschturm abgeleitet und, zweckmässig nach Vorwärmung in einer Heizung u, einer Expansions- maschine zugeführt, in welcher sie auf Atmosphärendruck entspannt werden. Nach der Entspannung werden die Gase dem Methankracker zugeführt.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Aufarbeitung der bei der Kohlehydrierung entstehenden, dem Hochdruckbehälter entströmenden Reaktionsprodukte durch Kondensation, Entspannung, Auswaschung des Leichtbenzins aus den Abgasen und Überführung des verbleibenden Methanwasserstoffgemisches in Wasserstoff und Kohlensäure, dadurch gekennzeichnet, dass die Kondensation mehrstufig und nur unter teilweiser Entspannung vorgenommen und das Auswaschen des Leichtbenzins noch unter Druck erfolgt, so dass die noch unter Druck stehenden Restgase in einer Expansionsmaschine nutzbar gemacht und erst hierauf in bekannter Weise aufgearbeitet werden können.