CH97639A - Verfahren zur Herstellung von Kohlenwasserstoffen aus kohlenstoffhaltigen Körpern und Apparat zur Ausübung dieses Arbeitsverfahrens. - Google Patents

Description

  Verfahren zur Herstellung von     Kohlenwasserstoffen    aus     kohlenstoffhaltigen    Körpern und  Apparat zur Ausübung dieses     Arbeitsverfahrens.       Es ist bekannt,     kohlenstoffhaltige    Körper,  wie Kohle,     Lignit        (Braunkolile),        Destillations-          produkte    von Kohle, wie     Koksofenteer,    die  festen und viskosen Destillate von Kohle oder       Lignit,    ferner Teeröl,     Solventriaplita,    Pech  rückstände, Mineralöle,

       Massut    Lind andere       01rÜckstände    mit Wasserstoff oder Wasser  unter     hohein    Druck und bei hoher Tempe  ratur Zu behandeln, um,     Kohlenwasserstoffe          züi    erhalten. Man hat dieses Verfahren bis  lang in     Autoklaven    ausgeführt, was die Ge  fahr in sieh birgt,     dass    infolge der gleich  zeitigen Behandlung von grossen Quantitäten  Explosionen stattfinden.     Ferrier    hat die Be  handlung im     Autoklaven    den Nachteil,     dass     der     Druch:    automatisch zunimmt, wenn die  Temperatur gesteigert wird.  



       Gelit        man    von Steinkohle Lind     Lignit    aus,  so empfiehlt sich eine     Verinischung    derselben  mit     Teei-Zil.,    Petroleum, Benzol oder dergleichen,  oder mit Wasser oder     Alkalilösungeij,    uni sie  in     flüssio-en    oder     balbflüssigen    Zustand über  zuführen.

   Man kann feste Kohle auch     enitil-          gieren.       Gegenstand vorliegender Erfindung ist nun  ein Arbeitsverfahren zur Herstellung     von-          Kohlenwasserstoffen    aus kohlenstoffhaltigen  Körpern, gemäss welchem Verfahren die koh  lenstoffhaltigen Körper und der Wasserstoff  kontinuierlich und mit geringer     Durchstrij-          mungsgeschwindigkeit    durch einen Reaktions  raum hindurch     gefübrt    werden, in welchem  Man Druck und Temperatur unabhängig von  einander einstellt.

   Der Druck kann zum Bei  spiel höher sein als der     Dampfdruek    der     vor-          liandenen    Flüssigkeit bei der zur Anwendung  gelangenden Temperatur. Der Wasserstoff  kann auch     in    Form von Wasser oder gemischt  mit andern Gasen dein Reaktionsraum zuge  führt werden.  



  Man kann den kohlenstoffhaltigen Körpern,  bevor sie in     den        Reaktionsrauin    geleitet wer  den<B>',</B> auch alkalisch reagierende Substanzen,       zum    Beispiel     All#-,alihydi oxycle    oder alkalische  Erden, als Katalysatoren zusetzen, um die  Ausbeute zu erhöhen.  



  Auf der Zeichnung ist eine beispielsweise  Ausführungsform eines Apparates zur Aus-      Übung des Arbeitsverfahrens gemäss Erfindung  schematisch dargestellt.  



  Aus einem Behälter<B>b</B> werden die durch  Wasserstoff zu reduzierenden kohlenstoffhal  tigen Körper in kleinen Mengen, entweder in       reinein    Zustande oder mit     wisseriger        Alkali-          lösung,    vermischt, mittelst eines Kompressors<B>c</B>  in eine Reaktionsröhre<B>1</B> nach Durchgang  durch ein     Rüekschlagventil   <B>3</B> gedrückt. Da  Drucke von<B>50</B> bis 200     Atm.    in Frage kom  men, besteht das Reaktionsrohr ans einem  luftdichten vernickelten Stahlrohr oder aus  einem Rohr aus Nickelstahl.

   Das Reaktions  rohr<B>1</B> ist mit einem Manometer<B>5</B> an seinem  Ende, mit einem Thermometer 2 an seinem  Anfang     und        mit    einem Thermometer 4, eben  falls an seinem Ende, versehen. Durch das       Rückschl.to-veritil   <B>3</B> werden nicht allein die       kohlenstoffhaltigen    Körper eingeführt, sondern  auch auf den gewünschten Druck komprimierter  Wasserstoff, welcher aus einer Bombe<B>f</B> oder  mittelst eines zweiten Kompressors<B><I>d,</I></B><I> e,</I>     wel-          eher        init    Rücksicht auf den hohen Druck       zweistufig    ist,

   durch ein     Rückschlagsventil   <B>g</B>  hindurch dem     Rückschlagsveztil   <B>3</B> zugeführt  wird. Die Kompressoren<B>e,<I>d,</I></B><I> e</I> sind so ein  gestellt,     dass    sie ein im voraus festgesetztes  Volumen kohlenstoffhaltige Körper und Was  serstoff liefern. Es empfiehlt sich, mit einem       Überschuss'    an Wasserstoff     zu    arbeiten. Das  in der Reaktionsröhre zu behandelnde     Ge-          misell    von Wasserstoff     und        kohleiistoffhaltig!Bn     Körpern, zum Beispiel Teeröl, wird in der  Röhre<B>1</B> auf 400-500<B>C</B> erwärmt.

   Zu diesem  Behufe ist die Reaktionsröhre von einem  starken Mantelrohr<B>7</B> umgeben, durch welches       -ins    einem     Regenerationsofen   <B>9</B> austretende  heisse Gase in spiralförmiger Bahn geleitet  werden. Das Mantelrohr<B>7</B> dient auch zur  Sicherung der Reaktionsröhre<B>1</B>     und    trägt eine  isolierende Schicht<B>8</B> zum Schutze vor Wärme  verlusten infolge Strahlung. Die heissen Gase  strömen aus dem Ofen<B>9</B> durch ein     Kainin   <B>11</B>  und durch das geöffnete Ventil<B>15</B> in das  Rohr<B>7,</B> wobei die Ventile 12,<B>13,</B> 14     geöff        net          und    das Ventil<B>10</B> geschlossen ist.

   Durch das  Rohr<B>16</B> kann dem     Regeneratorofen   <B>9</B> in  regelbarer Menge Dampf zugeführt werden,    so     dass    sich in demselben Wassergas bildet,  welches durch Zufuhr von Luft mittelst eines  Ventilators<B>17</B> verbrannt werden kann, so       dass    eine lange, die     Reaktionsrühre   <B>1</B> uni  streichende Flamme entsteht. Die     erwrinsehte     Temperatur kann durch entsprechendes     Üffnen     und Schliessen der vorhandenen Ventile auf  recht erhalten werden.

   Das die Reaktions  röhre<B>1</B> verlassende     dampfförinige    Gemisch  der Reaktionsprodukte     durchströnit    ein regel  bares Ausgangsventil<B>6,</B> welches jedem be  liebigen Druck entsprechend belastet werden  kann. Ist dasselbe auf 120     Atin.    eingestellt,  so wird sich bei Überschreitung dieses Druckes  das Ventil<B>6</B>     öffiien.    Das der Reaktionsröhre<B>1</B>  entströmende     dampffürmige    Gemisch der Re  aktionsprodukte wird ununterbrochen in kleinen  Mengen in<B> </B> das Expansionsgefäss i geleitet,  wo es     zum    Teil kondensiert wird, indem     mit-          telst    einer Rohrleitung<I>in,

  </I>     ti    eine     Kühlflüssig'-          keit    durch den dieses Gefäss i     um-,ebenden     Mantel geleitet wird. Die Kühlung ist so ein  gerichtet,     dass    die     Kohlenwasserstoffe,    deren  Siedepunkt unter 2000     C    liegt, kondensiert  werden.

   Die Zeit, welche das Material<B>für</B>  den Durchgang durch die     Reaktionsrühre   <B>1</B>       benötigt,        ist        um        so        länger,   <B>,</B>     je        kleiner        die        Druck-          differenz    zwischen Kompressor und Reaktions  röhre ist.

   Ist der Druck.     nur        schi-    wenig  niedriger, so wird     neu    zu behandelndes     Alate-          rial        nur    sehr langsam zugeführt. Ist der Druck  aber wesentlich niedriger, so ist die Durch  gangszeit durch den Apparat eine kürzere.  Hierin liegt die Möglichkeit, eine einfache und  sichere Regelung der Zufuhr und der Durch  gangsgeschwindigkeit durch den Apparat vor  zunehmen. Dieser Umstand gestattet ferner,  ein bestimmtes. im voraus festgesetztes wech  selseitiges Verhältnis zwischen Druck und  Temperatur aufrecht zu erhalten.  



  Der     Überschuss    an Wasserstoff, sowie die  nicht kondensierten organischen Dämpfe ver  lassen das Expansionsgefäss i und werden  mittelst der Kühler o,<B><I>q,</I></B><I> s</I> und der Behälter  <B><I>p,</I></B>     2-,    t weiter abgekühlt und zum Teil kon  densiert. Die letzten Leichtöle werden vom  Wasserstoff in einer     Kühlsehlange        it,   <B>v</B> ge  trennt. Letztere befindet sich in einer Kälte-           inischung    oder wird mittelst einer Kühl  schlange x fortwährend gekühlt.

   Das Konden  sat sammelt sich     schliefo',lich    im Behälter<B>y.</B>  Das zurückbleibende Kohlendioxyd wird im  Gefäss z von alkalischer Flüssigkeit absor  biert, während der Wasserstoff mittelst     Cal-          eitimkarbid    im Trockenturm<B>18</B> getrocknet  wird, Der Wasserstoff wird dann vom Kom  pressor 22     angesatigt,    komprimiert und durch  die Rohrleitung<B>19</B> dem Kompressor<I>cl, e</I> wie  der zugeführt. Das     Rückschlagventil    20 ist  so leicht belastet,     dass    Wasserstoff zuerst aus  der     Rolirleitung   <B>19</B> und erst nachher aus der  Bombe angesaugt wird.  



  Man könnte das     Reaktionsrohr   <B>1</B> auch  elektrisch heizen. In gewissen Fällen ist es       zweckinäf,')ig,    in     deni    Behälter<B>b</B> ein Rührwerk.  anzubringen.  



  Der Druck, welcher zu einer gründlichen  Reduktion der kohlenstoffhaltigen Körper er  forderlich. ist, hängt in hohem     Ivrasse    von der  Temperatur ab. So ist     zum    Beispiel bei einer  Temperatur von<B>7000 C</B> ein Druck von nur  <B>15-25</B>     Atni.    nötig, bei einer Temperatur von  <B><I>600 0</I> C</B> ein Druck von<B>50-60</B>     Atm.,    bei<B>500 0 C</B>  <B>75-100</B>     Atm.    und bei 4000<B>C</B> ungefähr  <B>150-200</B>     Atm.     



  Wird     züm    Beispiel     Lignit    (Braunkohle),  welcher durch Verkoken in üblicher Weise  nur<B>8,3</B>     1/o    Teer ergab, nach dem vorliegenden  Verfahren bei Gegenwart eines Alkalis,     zum          BeispielÄtznatron,    behandelt, so     ei-hält    man  bei 200     Atm.    Wasserstoffdruck     und    4000<B>C</B>       28%        flüssige        organische        Verbindungen,

          bei     <B>150</B>     Atm.    bei einem Zusatz von<B>30</B>     'I/o    Alkali       zum        Lignit    unter sonst gleichen Verhältnissen  <B>61,5</B>     II/o    flüssige organische Verbindungen.  



  Wenn     zum    Beispiel     Koksofenteer    bei<B>100</B>       Atm.        Wasserstoffdruck    Lind 4000<B>C</B> behandelt       wird,        so        entstehen        57,4%        Kohlenwasserstoffe,     deren Siedepunkt unter     2-501)   <B>C</B> liegt, wäh  rend bei einem Zusatz von<B>50</B> Teilen<B>30</B>     "/o        igen          Ätznatrons    unter sonst gleichen Verhältnissen  die Ausbeute<B>83,8</B>     (/o    beträgt.  



  Bei Verarbeitung von<B>100 kg</B> fein ver  teilter Braunkohle mit<B>100 kg</B> leichtem Teeröl  und<B>100 kg</B> 20     l)/o        iger        Ätznatronlösung    beträgt  bei einer Durchgangsgeschwindigkeit durch    die     Reaktionsröhro    von vier Stunden, bei einem  Druck von     175--200        Atm.    und einer Tempe  ratur von     400-45011        C,    die auf das Teeröl  bezogene Ausbeute     80-84"/o        Kohlenwasser-          stoffe    mit niedrigem Siedepunkt.

   Auf die  Braunkohle bezogen beträgt die Ausbeute un  gefähr     6011/o        viskoger    oder fester     Kohlen-          wasserstoffe.    Statt Teeröl kann man zum  Verdünnen     Berizol    und seine     Honiologen    oder  Petroleum und dergleichen verwenden.  



  Werden<B>100 kg</B> dickflüssigen     Oles,    zum  Beispiel<B>100 kg</B> von der im Expansionsgefäss<B>I'</B>  sich sammelnden Flüssigkeit, gewonnen bei  der Behandlung von Braunkohle und Teeröl,       mit        15-30        kg        20-33        %        iger        %#-ässeriger        Al-          kalilösung        emulgiert    und bei einer     Tempo.-          ratur    von     400-45011        C    und einem Druck von  <B>50-150</B>    

   Atm.    durch die Reaktionsröhre<B>ge-</B>  leitet, so erhält     man    eine Ausbeute von über       50'/o        benzinähnlicher-Produkte,    welche unter  200"<B>C</B> sieden. Durch eine weitere Behand  lung kann man am     Schluss    eine Ausbeute von       über        90        %        benzinähnlicher        Kohlenwasserstoffe     mit einem Siedepunkt von<B>60-2000</B>     C    er  zielen.  



  Statt einer alkalisch reagierenden Lösung  kann     man        auch.fein        gemablenen    suspendierten  Kalk verwenden.  



  Wird ein Gemisch von 200 Teilen     Sol-          ventnaphta    mit     einein    Siedepunkt von Über       1301   <B>C</B> mit<B>50</B> Teilen Pechrückständen -der  Destillation von Mineralöl, Teer oder Asphalt  und<B>100</B> Teilen Wasser bei 4000<B>C</B> unter  einem Druck von<B>100</B>     Atm.    behandelt, so  beträgt die     Au-,beute    ungefähr<B>60-70</B> Teile  an Substanzen, welche unter 1200     C    sieden,       120--140TeileanStibstanzen,welchezwischen          120--2001'        C    sieden, und<B>50-60</B> Teile an       Olen    mit höherem Siedepunkt.

   Wird hierbei  Alkali verwendet, so     dass    eine vollständige  homogene     EmulKion    zur Verwendung' kommt,  so ist es möglich, durch einfaches Durch  leiten durch den Apparat 100-120 Teile an  Substanzen zu erhalten, welche unter 1200     C     sieden und vorzügliche Lösungsmittel sind.  



  Wird eine Emulsion von<B>100 kg</B> Teer und       30        kg        5-10        %        iger        Alkalilösung        mit        Wasser-          stoff    in der Reaktionsröhre bei     e;

  nem    Druck      von<B>150-200</B>     Atm.    und einer Temperatur von       ü        350        -4000        C        behandelt        so        erhält        n        -ian        bei     einer zweistündigen Dauer eine Ausbeute von       40        %        benzinähnlicher        Kohlen        wasserstoff        e,     welche unter 200<B>0 0</B> sieden,

   ungefähr 20     11/0     Produkte, welche zwischen     200-250'   <B>C</B> sieden,       und        ausserdem        ungefähr        25        %        gutes        viskoses     <B>01,</B> welches sich für Schmierzwecke gut eignet.

    Die Teile, deren Siedepunkt über 200'<B>C</B> liegt,       kunnen    in gleicher Weise weiter behandelt  werden und in Produkte mit niedrigem Siede  punkt verwandelt werden, so     dass    eine     schliess-          liehe    Ausbeute bis zu     80-85"/o    sich ergibt.  



  Wird ein Gemisch von<B>100 kg</B> Mineralöl  mit 20<B>kg 5</B>     1/o        iger    alkalischer Lösung unter  einem     Wasserstoffdruck    von 120     Atai.    bei  400<B>0 C</B> in regelmässiger Weise durch die     Re-          aktioiisi-Zilii-e,    geleitet, so werden Produkte mit  niedrigem Siedepunkt ähnlich dem unter 2000<B>C</B>  siedenden Benzin in einer Ausbeute von zirka       50        %        erhalten.  

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH I' Arbeitsverfahren zur Herstellung von Koh- lenwasserstoffen aus kohlenstoffhaltigen Kör pern, unter Verwendung von erhöhter Teinpe- ratur und Druck in Anwesenheit von Wasser stoff, dadurch gekennzeichnet,'dass die kohlen stoffhaltigen Körper und der -Wasserstoff kon- tinuierlich und mit geringer Durchströmungs- geschwindigkeit durch einen Reaktionsraum hindurch geführt werden,

   in welchem man Druck und Temperatur unabhängig vonein ander einstellt. UNTERANSPRUCH: Arbeitsverfahren nach Patentanspruch<B>1,</B> dadurch stoffhaltigen aktionsraum gekennzeichnet, Körpern, geleitet werden,

   bevor dass man sie eine den in alkalisch den kohlen Re- <B>-</B> reagierende Substanz als Katalysator zusetzt.

   <B>PATENTANSPRUCH</B> II: Apparat zur Ausübung des Verfahrens nach Patentanspruch I, gekennzeichnet durch ein Reaktionsgefäss, welches mit einem Rück- schlag-Einlassventil versehen ist, zu welchem ein Kompressor die zu behandelnden Sub stanzen drückt und welches Reaktionsgefäla' ausserdem ein Auslassventil hat, welches regel bar belastet ist, derart, dass der Druck im Reaktionsgefäss ein wenig niedriger gehalten werden kann als der Höchstdruck des Kom- pressors.