DE1253691B - Process for the continuous hydrogenation of coal - Google Patents

Process for the continuous hydrogenation of coal

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DE1253691B
DE1253691B DEU6624A DEU0006624A DE1253691B DE 1253691 B DE1253691 B DE 1253691B DE U6624 A DEU6624 A DE U6624A DE U0006624 A DEU0006624 A DE U0006624A DE 1253691 B DE1253691 B DE 1253691B
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Paul Luther Alspaugh
Edward William Doughty
John Hancock Howell
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Union Carbide Corp
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Union Carbide Corp
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Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Int. CL:Int. CL:

ClOgClog

Deutsche KL: 12 ο -1/05 German KL: 12 ο - 1/05

Nummer: 1 253 691Number: 1 253 691

Aktenzeichen: U6624IVb/12oFile number: U6624IVb / 12o

Anmeldetag: 5. November 1959Filing date: November 5, 1959

Auslegetag: 9. November 1967Opened on: November 9, 1967

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Hydrieren von Kohle bei hoher Temperatur und geringem Druck, das in einem verhältnismäßig kleinen Reaktionsraum durchgeführt wird.The invention relates to a method for hydrogenating coal at high temperature and low pressure, which is carried out in a relatively small reaction space.

Die bekannten Verfahren zum Hydrieren von Kohle zu flüssigen Brennstoffen und Chemikalien enthaltenden Stoffen besitzen eine Reihe von Nachteilen, darunter vor allem die niedrige Geschwindigkeit der Kohlehydrierung, die ein großes Reaktorvolumen notwendig macht. Außerdem erweisen sich die außerordentlich hohen Drücke im Umwandlungssystem und der Verbrauch großer Wasserstoffmengen als ungünstig. Bei diesen bekannten Verfahren schwankt die Strömungsgeschwindigkeit der Kohle zwischen etwa 320 und 640 kg Kohle je Kubikmeter des Hochdruckumwandlervolumens je Stunde (20 bis 40 lbs/ cuft/h), und zwar bei einer Betriebstemperatur von 4850C oder weniger und bei einem Wasserstoffverbrauch von 0,0825 kg Wasserstoff je Kilogramm Kohle.The known processes for hydrogenating coal to form liquid fuels and substances containing chemicals have a number of disadvantages, including in particular the low rate of coal hydrogenation, which makes a large reactor volume necessary. In addition, the extraordinarily high pressures in the conversion system and the consumption of large amounts of hydrogen prove to be unfavorable. In these known processes, the flow rate of the coal varies between about 320 and 640 kg of coal per cubic meter of Hochdruckumwandlervolumens per hour (20 to 40 lbs / cuft / h), and that at an operating temperature of 485 0 C or less, and at a hydrogen consumption of 0 , 0825 kg of hydrogen per kg of coal.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nun, ein Verfahren zu finden, das eine weit höhere Kohlehydrierungsgeschwindigkeit bei wesentlich geringerem Druck mit höheren Temperaturen und einem niedrigerem Wasserstoffverbrauch ermöglicht.The object of the present invention is now to find a method which has a much higher rate of carbohydrate hydrogenation at significantly lower pressure with higher temperatures and lower hydrogen consumption.

Die vorliegende Erfindung betrifft nun ein Verfahren zur kontinuierlichen Hydrierung von Kohle, bei welchem eine vorerhitzte, 40 bis 70% Kohle enthaltende Paste bei 175 bis 840 at und Temperaturen von 500 0C und darüber mit Wasserstoff hydriert wird, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man die Hydrierung bei einer Temperatur von 500 bis 6000C mit 0,01 bis 0,08 kg Wasserstoff je Kilogramm Kohle, bei einer linearen Geschwindigkeit des Reaktionsgemisches von wenigstens 0,9 m/Sek., einer Verweilzeit von wenigstens 1 Minute und einem Mindestdurchsatz von 2400 kg Kohle/h/m3 Reaktionsvolumen durchführt.The present invention relates to a process for the continuous hydrogenation of coal, in which a preheated, 40 to 70% carbon containing paste at 175 to 840 at and temperatures of 500 0 C and it was hydrogenated with hydrogen, which is characterized in that the hydrogenation at a temperature of 500 to 600 ° C. with 0.01 to 0.08 kg of hydrogen per kilogram of coal, at a linear speed of the reaction mixture of at least 0.9 m / sec., a residence time of at least 1 minute and a minimum throughput of 2400 kg coal / h / m 3 reaction volume.

Hydrierungstemperaturen von bis zu 5500C und Durchsatzgeschwindigkeiten von bis zu 4 kg/1 Katalysatorvolumen sind bisher zwar bei der katalytischen Hydrierung von flüssigen Kohlenwasserstoffen vorgeschlagen worden, beispielsweise in den deutschen Patentschriften 871 299 und 885 700, jedoch sind die Reaktionsverhältnisse dieser Verfahren erheblich verschieden von denen einer Kohlehydrierung, die im allgemeinen ohne Katalysator durchgeführt wird. Durch das Zusammenwirken der erfindungsgemäßen Maßnahmen werden bei dem neuen Verfahren überraschende Ergebnisse in Richtung zu einer raschen Kohlehydrierung bei geringem Wasserstoffverbrauch erzielt. Wesentlich für das vorliegende Verfahren ist somit die Kombination der verschiedenen beanspruchten Reaktionsbedingungen.Hydrogenation temperatures of up to 550 0 C and throughput rates of up to 4 kg / 1 catalyst volume have been proposed in the catalytic hydrogenation of liquid hydrocarbons, for example in German patents 871 299 and 885 700, but the reaction ratios of these processes are considerably different from those of a carbohydrate hydrogenation, which is generally carried out without a catalyst. As a result of the interaction of the measures according to the invention, surprising results in the direction of rapid carbohydrate hydrogenation with low hydrogen consumption are achieved in the new process. The combination of the various claimed reaction conditions is therefore essential for the present process.

Verfahren zur kontinuierlichen Hydrierung
von Kohle
Process for continuous hydrogenation
of coal

Anmelder:Applicant:

Union Carbide Corporation,
New York, N. Y. (V. St. A.)
Union Carbide Corporation,
New York, NY (V. St. A.)

Vertreter:Representative:

Dr. W. Schalk, Dipl.-Ing. P. Wirth,Dr. W. Schalk, Dipl.-Ing. P. Wirth,

Dipl.-Ing. G. E. M. DannenbergDipl.-Ing. G. E. M. Dannenberg

und Dr. V. Schmied-Kowarzik, Patentanwälte,and Dr. V. Schmied-Kowarzik, patent attorneys,

Frankfurt/M., Große Eschenheimer Str. 39Frankfurt / M., Große Eschenheimer Str. 39

Als Erfinder benannt:Named as inventor:

John Hancock Howell, South Charleston, W. Va.John Hancock Howell, South Charleston, W. Va.

Edward William Doughty, Westfield, N. J.;Edward William Doughty, Westfield, N. J .;

Paul Luther Alspaugh,Paul Luther Alspaugh,

South Charleston, W. Va. (V. St. A.)South Charleston, W. Va. (V. St. A.)

Von den Zeichnungen zeigtFrom the drawings shows

Fig. 1 ein Strömungsschema für das gesamte Kohlehydrierungsverfahren,Fig. 1 is a flow diagram for the entire coal hydrogenation process,

F i g. 2 eine graphische Darstellung der Wirkung der Temperatur auf die Reaktionsgeschwindigkeit der Kohle bei zwei verschiedenen Geschwindigkeiten des Wasserstoffverbrauchs (je Kilogramm Kohle),F i g. 2 is a graph showing the effect of temperature on the rate of reaction of the Coal at two different rates of hydrogen consumption (per kilogram of coal),

F i g. 3 eine graphische Darstellung der Ausbeuten an verschiedenen Produkten, die gegen die Kilogrammmenge Wasserstoff aufgetragen sind, die je Kilogramm Kohle verbraucht wird;
F i g. 4 ist eine Ansicht eines rohrförmigen Reaktors zur Hydrierung von Kohle.
F i g. 3 shows a graph of the yields of various products plotted against the amount of hydrogen per kilogram that is consumed per kilogram of coal;
F i g. 4 is a view of a tubular reactor for hydrogenating coal.

Das Strömungsschema in F i g. 1 zeigt in schematischer Darstellung das Strömen der Kohle durch die einzelnen Stufen des Hydrierverfahrens und die dabei entstehenden Produkte. Die Grubenkohle wird aus einer Lagertonne 10 in eine Pulverisiervorrichtung 11 befördert, in der sie zunächst zerkleinert und in einem heißen Gasstrom getrocknet wird, bis sie praktisch von Wasser frei ist. Dann wird sie auf einen kleineren Durchmesser als etwa 0,2 cm fein pulverisiert und die so pulverisierte Kohle in einen Kohleerhitzer 12 eingeleitet, in dem sie auf eine Temperatur zwischen 350 und 375°C erhitzt wird. Dies kann durch indirekten Wärmeaustausch durch Metallrohre oder vorzugsweise durch direkten Kontakt mit einer erhitzten inerten Gasatmosphäre geschehen.The flow scheme in FIG. 1 shows a schematic representation of the flow of coal through the individual stages of the hydrogenation process and the products formed in the process. The mine coal is conveyed from a storage barrel 10 into a pulverizer 11 , in which it is first comminuted and dried in a hot gas stream until it is practically free of water. Then it is finely pulverized to a diameter smaller than about 0.2 cm and the coal thus pulverized is introduced into a coal heater 12 in which it is heated to a temperature between 350 and 375 ° C. This can be done by indirect heat exchange through metal pipes or preferably by direct contact with a heated inert gas atmosphere.

Von dem Kohleerhitzer 12 aus geht die erhitzte, pulverisierte Kohle zu einem Mischer 13, in dem sieFrom the coal heater 12 from the heated, pulverized coal goes to a mixer 13, in which it

709 687/422709 687/422

mit heißem, weiter unten beschriebenem Anpastöl vermischt wird.is mixed with hot paste oil as described below.

In dem Gemisch aus Kohle und Anpastöl beträgt die Konzentration der Kohle 40 bis 70 Gewichtsprozent. Von dem Mischer 13 aus wird das Kohle-Anpastöl-Gemisch mittels einer Pumpe 14 unter Druck gesetzt und in einen Reaktor 15 gepumpt. Die aus der Pulverisiervorrichtung 11 ausströmende Kohle kann jedoch auch ohne Erhitzen mit dem Anpastöl gemischt werden, und die Mischung kann dann vor Einführung in den Reaktor 15 erhitzt werden. Aus den noch folgenden Erläuterungen wird jedoch ersichtlich, daß die in dem Strömungsschema dargestellte Verfahrensweise zu bevorzugen ist.In the mixture of coal and paste oil, the concentration of coal is 40 to 70 percent by weight. From the mixer 13, the coal / paste oil mixture is pressurized by means of a pump 14 set and pumped into a reactor 15. The coal flowing out of the pulverizer 11 can however, it can also be mixed with the paste oil without heating, and the mixture can then be used before introduction in the reactor 15 are heated. From the explanations below, however, it will be seen that the The procedure shown in the flow diagram is to be preferred.

Auch bevor das Gemisch aus Kohle und Anpastöl in den Reaktor 15 eingeführt wird, kann eine Abänderung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgenommen werden. An diesem Punkt kann, wenn gewünscht, ein geeigneter Katalysator zugesetzt werden. In dem Reaktor 15 rindet die eigentliche Hydrierung der Kohle statt. In diesem Reaktionsbehälter, der, wie noch erläutert, verschiedene Bauart haben kann, wird Wasserstoff eingeleitet und mit der Kohle-Anpastöl-Mischung in Berührung gebracht. Da ein Mindestdruck von 175 kg/cm2 nötig ist, um die Kohle nach der Erfindung zu hydrieren, preßt die Pumpe 14 das heiße Gemisch aus Kohle und Anpastöl auf einen Druck von 175 bis 840 kg/cm2, vorzugsweise 280 bis 420 kg/cm2, bevor es in den Reaktor 15 eingeführt wird.A modification of the method according to the invention can also be carried out before the mixture of coal and make-up oil is introduced into the reactor 15. At this point a suitable catalyst can be added if desired. The actual hydrogenation of the coal takes place in the reactor 15. In this reaction vessel, which, as explained below, can be of various types, hydrogen is introduced and brought into contact with the mixture of coal and paste oil. Since a minimum pressure of 175 kg / cm 2 is necessary to hydrogenate the coal according to the invention, the pump 14 presses the hot mixture of coal and paste oil to a pressure of 175 to 840 kg / cm 2 , preferably 280 to 420 kg / cm 2 before it is introduced into the reactor 15.

Der Wasserstoff wird unter ähnlichem Druck eingeleitet. Die Temperatur in dem Reaktor wird auf 500 bis 6000C gehalten, vorzugsweise auf 500 bis 56O0C,The hydrogen is introduced under a similar pressure. The temperature in the reactor is kept at 500 to 600 0 C, preferably at 500 to 56O 0 C,

Nach Verlassen des Reaktors 15 können die Produkte auf verschiedene Art und Weise voneinander getrennt werden. Beispielsweise kann ein heißer Scheider 16 verwendet werden, der das Reaktionsprodukt in einen Dampfstrom und einen aus Flüssigkeit und Feststoffen bestehenden Strom trennt.After leaving the reactor 15, the products can be separated from one another in different ways be separated. For example, a hot separator 16 can be used which separates the reaction product into one vapor stream and one from liquid and solids existing stream.

Der Dampfstrom aus dem heißen Scheider 16 strömt zu einem kalten Scheider 17, in dem die leicht kondensierbaren Dämpfe kondensiert werden, und dann durch eine Entspannungspumpe 18, bevor er in die Leichtöl-Destillationsvorrichtung 19 eintritt.The steam flow from the hot separator 16 flows to a cold separator 17, in which the easily condensable vapors are condensed, and then by an expansion pump 18 before being in the light oil distillation device 19 enters.

Die unkondensierbaren Gase werden in dem kalten Scheider 17 abgetrennt und können in verschiedener Weise behandelt werden. Besteht dieser Gasstrom hauptsächlich aus Wasserstoff, so kann er bei dem Druck gewaschen werden, bei dem er entsteht, dann weiterkomprimiert und dann zur weiteren Kohlehydrierung dem Reaktor 15 wieder zugeführt werden. Der Gasstrom kann jedoch auch durch eine Pumpe 20 entspannt und als solcher gewonnen werden. Schließlich kann der Gasstrom auch durch einen in dem Strömungsschema nicht gezeigten Hochdruckwäscher geleitet und der Wasserstoff von den gasförmigen Kohlenwasserstoffen abgetrennt und wieder dem Reaktor zugeführt werden, während die so abgetrennten gasförmigen Kohlenwasserstoffe entspannt und als solche gewonnen werden. Die jeweilige Behandlung des verwendeten Gasstromes hängt in erster Linie von dem Wasserstoffgehalt des Gasstromes ab, der sich wiederum weitgehend nach der Art des verwendeten Reaktors 15 bestimmt. Bei einem mit Rührwerk versehenen Reaktor ist der Wasserstoffgehalt verhältnismäßig hoch, und eine Rückführung erweist sich als vorteilhaft. Wird andererseits ein rohrförmiger Reaktor eingesetzt, so wird fast der gesamte, dem Reaktor 15 zugeführte Wasserstoff bei der Hydrierung verbraucht, und der Wasserstoffgehalt des Gasstromes ist ziemlich gering, so daß eine Rückführung unnötig ist und die gesamten Gasströme als Produkt entfernt werden können. Der andere Strom aus dem heißen Scheider 16, der aus Flüssigkeiten und Feststoffen besteht, wird durch eine Entspannungspumpe 21 und dann zu der Leichtöl-Destillationsvorrichtung 19 geleitet, ebenso wie der die leichten Flüssigkeiten enthaltende Strom aus dem kalten Scheider 17.The non-condensable gases are separated in the cold separator 17 and can be in different Way to be treated. If this gas stream consists mainly of hydrogen, then it can with the Be washed under pressure at which it arises, then further compressed and then fed back to the reactor 15 for further carbohydrate hydrogenation. The gas flow can, however, also be expanded by a pump 20 and obtained as such. In the end the gas flow can also be carried out through a high-pressure scrubber (not shown in the flow diagram) passed and the hydrogen separated from the gaseous hydrocarbons and returned to the reactor are supplied, while the so separated gaseous hydrocarbons relaxed and as such are won. The respective treatment of the gas stream used depends primarily on the hydrogen content of the gas flow, which in turn depends largely on the type of gas used Reactor 15 determined. In the case of a reactor equipped with a stirrer, the hydrogen content is relatively high, and recirculation is advantageous. On the other hand, it becomes a tubular When the reactor is used, almost all of the hydrogen supplied to the reactor 15 is used in the hydrogenation consumed, and the hydrogen content of the gas stream is quite low, so that recycling is unnecessary and the entire gas streams can be removed as product. The other stream from the hot Separator 16, which consists of liquids and solids, is by an expansion pump 21 and then passed to the light oil still 19, as well as that containing the light liquids Electricity from the cold separator 17.

Die den Reaktor 15 verlassenden Produkte können anfänglich auch nach einem anderen Verfahren getrennt werden. Bei diesem Verfahren strömen die Gase durch eine Entspannungspumpe 22 und dann in einen Kühler 23. Nach dem Kühlen werden die Produkte zu dem kalten Scheider 17 geleitet, aus dem die Gase direkt als Endprodukt entfernt werden. In diesem Falle ist die Entspannungspumpe 20 nicht erforderlich, da die Gase bereits durch die Pumpe 22 entspannt werden. Nach Entfernung der Gase im kalten Scheider 17 strömen die Flüssigkeiten und Feststoffe direkt zu der Leichtöl-Destillationsvorrichtung 19, wobei die Pumpe 18 übergangen wird. So enthält die Leichtöl-Destillationsvorrichtung 19 die gleichen Flüssigkeiten und Feststoffe wie bei dem zuerst beschriebenen Verfahren und bei Verwendung des heißen Scheiders 16.The products leaving the reactor 15 can initially also be separated by another method will. In this process, the gases flow through an expansion pump 22 and then into one Cooler 23. After cooling, the products are directed to the cold separator 17, from which the gases can be removed directly as the end product. In this case, the expansion pump 20 is not required, since the gases are already being expanded by the pump 22. After removing the gases in the cold Separator 17, the liquids and solids flow directly to the light oil distillation device 19, the pump 18 being bypassed. Thus, the light oil distillation device 19 contains the same liquids and solids as in the first described method and using the hot one Scheider's 16th

Die Leichtöl-Destillationsvorrichtung ergibt bei der Destillation direkt zwei Endprodukte, von denen das eine als Leichtöl bezeichnet wird und den Hauptteil der aus der Kohle gewonnenen chemischen Verbindungen enthält. Dieses Leichtöl siedet im Bereich von 75 bis 27O0C bei atmosphärischem Druck. Das andere Endprodukt aus der Leichtöl-Destillationsvorrichtung 19 ist eine als Mittelöl bezeichnete schwerere Ölfraktion, die, wie noch zu beschreiben, andere wertvolle Verbindungen enthält. Der Siedebereich dieses Mittelöls liegt bei 270 bis 330° C bei atmosphärischem Druck.The light oil distillation device yields two end products directly during distillation, one of which is referred to as light oil and contains the majority of the chemical compounds obtained from the coal. This light oil boiling in the range of 75 to 27O 0 C at atmospheric pressure. The other end product from the light oil still 19 is a heavier oil fraction, referred to as middle oil, which, as will be described, contains other valuable compounds. The boiling range of this middle oil is 270 to 330 ° C at atmospheric pressure.

Die Leichtöl-Destillationsvorrichtung 19 liefert einen weiteren Strom, der aus schweren, d.h. über 330°C bei atmosphärischem Druck siedenden Flüssigkeiten und aus Feststoffen besteht. Dieser Strom wird in den Feststoffscheider 24 geleitet, der aus einer Zentrifuge oder aus einem mechanischen Druckfilter od. dgl. bestehen kann. Der aus dem Feststoffscheider 24 gewonnene feste Rückstand ist ein Endprodukt des Verfahrens und kann als Brennstoff verwendet werden, wenn sein Kohlenstoffgehalt hoch genug ist, oder er kann ähnlich wie die Asche aus Wasserdampfanlagen aufgearbeitet werden. Schwere Flüssigkeiten, aus denen der feste Rückstand in dem Feststoffscheider 24 entfernt worden ist, werden in die Pechdestilliervorrichtung 25 eingeleitet. In dieser Destilliervorrichtung werden die schwereren Öle eines bestimmten Bereiches, das sogenannte Anpastöl, abdestilliert und der verbleibende Rückstand als Pechprodukt entfernt. Die Destilliervorrichtung 25 enthält eine Vakuumvorrichtung, und das Anpastöl kennzeichnet sich durch einen Siedebereich von etwa 330° C bei atmosphärischem Druck, bis etwa 350° C bei einem Druck von 5 bis 50 mm Hg. Höhersiedendes Material wird als Pech bezeichnet. Diese Anpastölfraktion wird vorzugsweise nicht direkt als Endprodukt entfernt, sondern dem Mischer 13 von neuem zugeführt, wo es mit der für das Verfahren pulverisierten Kohle gemischt wird. Das gewonnene Pech kann zur Herstellung von hochwertigem Koks verwendet werden, aus dem Elektroden u. dgl. hergestellt werden können. Gegebenen-The light oil still 19 provides another stream that is heavy, i.e. above 330 ° C Liquids boiling at atmospheric pressure and consists of solids. This stream is in the Solids separator 24 passed, which od from a centrifuge or from a mechanical pressure filter. Like. can exist. The solid residue obtained from the solids separator 24 is an end product of the Process and can be used as fuel if its carbon content is high enough, or it can be similar to the ash from steam plants be worked up. Heavy liquids that make up the solid residue in the solids separator 24 has been removed are introduced into the pitch distiller 25. In this still the heavier oils of a certain area, the so-called paste oil, are distilled off and the remaining residue is removed as a pitch product. The still 25 includes a vacuum device, and the make-up oil is characterized by a boiling range of about 330 ° C at atmospheric Pressure, up to about 350 ° C at a pressure of 5 to 50 mm Hg. Higher boiling material is called Bad luck. This paste oil fraction is preferably not removed directly as the end product, but rather fed to the mixer 13 anew, where it is mixed with the coal pulverized for the process will. The pitch obtained can be used to produce high quality coke from the electrodes and the like can be produced. Given-

falls kann ein Teil der schweren Flüssigkeit aus dem Scheider 19 direkt als Beimischung zu dem dem Mischer 13 von neuem zugeführten destillierten Anpastöl verwendet werden.if so, some of the heavy liquid from the separator 19 can be added directly to the mixer 13 newly added distilled paste oil can be used.

Zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird bituminöse pechhaltige Kohle bevorzugt. Auch Braunkohle sowie Teerarten, die durch Verkokung von Kohle oder Braunkohle gewonnen werden, erweisen sich als brauchbar.Bituminous coal containing pitch is preferred for carrying out the method according to the invention. Even Lignite as well as types of tar, which are obtained by coking coal or lignite, turn out to be to be useful.

Das bei dem Verfahren verwendete Anpastöl wird vorzugsweise in dem Verfahren selbst gewonnen, d. h., es handelt sich um von Feststoffen freies Öl, Teer oder Pech mit einem anfänglichen Siedepunkt über 3250C bei atmosphärischem Druck. Wird als Anpastöl direkt das Produkt aus der Pech-Destillationsvorrichtung 25 verwendet, so ergibt sich der zusätzliche Vorteil, daß das Öl bereits heiß ist und nach geringer Erwärmung oder ohne weiteres Erwärmen direkt in den Mischer 13 eingeführt werden kann. Die Kohle bzw. das Anpastöl können vor dem Vermischen erwärmt werden, wie man auch die bei Zimmertemperatur hergestellte Mischung nach dem Mischen erwärmen kann. In dem Temperaturbereich zwischen 200 und 370° C bereiten jedoch hochkonzentrierte Kohlepasten Schwierigkeiten bezüglich ihrer Handhabung, so daß es manchmal günstig ist, die Mischungsbestandteile vor dem Mischen vorzuwärmen, da ein Erwärmen der Kohle vor dem Mischen mit dem heißen Anpastöl ein praktisches Verfahren zur Handhabung von Kohlepasten einer hohen Kohlekonzentration ist.The paste oil used in the process is preferably obtained in the process itself, ie it is oil, tar or pitch free of solids with an initial boiling point above 325 ° C. at atmospheric pressure. If the product from the pitch distillation device 25 is used directly as the paste oil, there is the additional advantage that the oil is already hot and can be introduced directly into the mixer 13 after slight heating or without further heating. The charcoal or the paste oil can be heated before mixing, just as the mixture produced at room temperature can be heated after mixing. In the temperature range between 200 and 370 ° C, however, highly concentrated charcoal pastes cause difficulties in their handling, so that it is sometimes beneficial to preheat the mixture ingredients before mixing, since heating the charcoal before mixing with the hot paste oil is a practical method of handling Coal pastes are of a high concentration of coal.

Die Konzentration der Kohle in der Ölpaste liegt vorzugsweise bei 40 bis 70 Gewichtsprozent.The concentration of the coal in the oil paste is preferably 40 to 70 percent by weight.

Bevor das Kohle-Anpastöl-Gemisch in die Hydriervorrichtung 15 eingeleitet wird, kann, wenn gewünscht, ein Katalysator zugesetzt werden. Ein brauchbarer Katalysator erhöht jedoch die Reaktionsgeschwindigkeit und verringert die erforderliche Temperatur. Geeignete Katalysatoren sind beispielsweise Nickel, Zinn, Eisen, Blei oder Derivate dieser Metalle, die in flüssigem Zustand in Auf schlämmungen oder Lösungen mit Kohlenwasserstoffölen gehandhabt werden können.Before the coal-paste oil mixture into the hydrogenation device 15 is introduced, a catalyst can, if desired, be added. A useful one However, the catalyst increases the rate of the reaction and reduces the temperature required. Suitable catalysts are, for example, nickel, tin, iron, lead or derivatives of these metals, which are used in liquid state in slurries or solutions with hydrocarbon oils.

Wenn das heiße und unter Druck stehende Gemisch aus Kohle und Anpastöl zusammen mit dem heißen, unter Druck stehendem Wasserstoff in den Reaktor eingeleitet wird, so findet die eigentliche Kohlehydrierreaktion statt. Wird das Verfahren so durchgeführt, daß aus der Kohle eine gewisse Menge Pech gewonnen wird, so liegt einer seiner Vorteile darin, daß ein Teil des in der Kohle enthaltenen Wasserstoffs dazu verwertet wird, Gase und Öl mit einem höheren Prozentsatz Wasserstoff als die Kohle selbst herzustellen, wobei gleichzeitig ein Pech von niedrigem Wasserstoffgehalt erhalten wird. Wird ein mit Rührwerk versehener Reaktor verwendet, so enthält das Gasgemisch aus dem kalten Scheider 17 bis zu 75 % Wasserstoff und kann direkt in das Gemisch zurückgeführt werden. Vorzugsweise kann jedoch ein Hochdruckwascher verwendet werden, der die gasförmigen Kohlenwasserstoffe abtrennt, während der verhältnismäßig reine Wasserstoff dem Reaktor 15 von neuem zugeführt wird.If the hot and pressurized mixture of coal and paste oil together with the hot, pressurized hydrogen is introduced into the reactor, the actual carbohydrate reaction takes place instead of. If the process is carried out in such a way that a certain amount of pitch is obtained from the coal one of its advantages is that part of the hydrogen contained in the coal is used for this purpose will produce gases and oil with a higher percentage of hydrogen than the coal itself, at the same time a pitch of low hydrogen content is obtained. Will be one with agitator equipped reactor is used, the gas mixture from the cold separator 17 contains up to 75% Hydrogen and can be returned directly to the mixture. However, a high pressure washer can preferably be used be used, which separates the gaseous hydrocarbons, during the relatively pure hydrogen is fed to the reactor 15 again.

Die Reaktionsgeschwindigkeit und die Mengenverhältnisse der verschiedenen von der Kohle abgeleiteten Produkte hängen von miteinander in Beziehung stehenden Faktoren, nämlich der Temperatur, des Ausmaßes an Rühren, des Druckes und des Verhältnisses des zugesetzten Wasserstoffes, ab. Der Reaktor muß ein inniges Vermischen der flüssigen, festen und Gasphasen gewährleisten, das einer Wirbelströmung entspricht, wie sie durch eine durchschnittliche lineare Geschwindigkeit der Gas- und der' Flüssigkeitsphase von wenigstens 0,9 bis 3 m/Sek. oder mehr gekennzeichnet wird. Ein Druck von 175 bis 840 kg/cm2 und eine Temperatur von 500 bis 6000C sind für das erfindungsgemäße Hydrierverfahren von entscheidender Bedeutung. Der Wasserstoff wird im Verhältnis von 1 bis 8 kg je 100 kg Kohle zugesetzt werden, wobei ein Verhältnis von 2,5 bis 7 kg bevorzugt wird.The rate of reaction and the proportions of the various products derived from the coal depend on related factors, namely the temperature, the degree of agitation, the pressure and the ratio of the hydrogen added. The reactor must ensure an intimate mixing of the liquid, solid and gas phases, which corresponds to a vortex flow as defined by an average linear velocity of the gas and the 'liquid phase of at least 0.9 to 3 m / sec. or more is marked. A pressure of 175 to 840 kg / cm 2 and a temperature of 500 to 600 ° C. are of decisive importance for the hydrogenation process according to the invention. The hydrogen will be added in a ratio of 1 to 8 kg per 100 kg of coal, a ratio of 2.5 to 7 kg being preferred.

Einer der Hauptnachteile früherer Verfahren sind die niedrige Verarbeitungsgeschwindigkeit der Kohle, die hohen erforderlichen Drücke und der hohe Wasserstoffverbrauch. Im erfindungsgemäßen Verfahren sind diese Nachteile jedoch durch Verwendung später noch beschriebener, verbesserter Reaktionsgefäße überwunden, bei denen niedrigere Drücke und höhere Temperaturen angewendet werden können.One of the main disadvantages of previous processes is the slow processing speed of the coal, the high pressures required and the high hydrogen consumption. In the method according to the invention However, these disadvantages are overcome by the use of improved reaction vessels described later, in which lower pressures and higher temperatures can be used.

Untersuchungen haben gezeigt, daß sich die Geschwindigkeit der Reaktion zu gasförmigen Kohlenwasserstoffen je 15° C Temperaturerhöhung verdoppelt, wenn die Kohle bei einer über 490° C liegenden Temperatur hydriert wird. Auch die Geschwindigkeit der Reaktion zu flüssigen Produkten nimmt zu, wenn auch etwas langsamer. Die Wirkung der Temperatur auf die Hydrierungsgeschwindigkeit ist in F i g. 2 graphisch dargestellt; dort ist je Stunde und Kubikmeter des Reaktorraumes hydrierte Menge gegen die Temperatur aufgetragen, wobei die Angaben für zwei verschiedene Wasserstoffverhältnisse erfolgen. Aus dieser graphischen Darstellung wird der steile Anstieg der Reaktionsgeschwindigkeit mit steigender Temperatur ersichtlich. Für eine wirksame Ausführung des Verfahrens ist es vorteilhaft, wenn eine Mindestmenge von etwa 2400 kg je Kubikmeter des Reaktionsvolumens je Stunde zur Reaktion gebracht wird (150 lbs/ cuft/h), wobei aus wirtschaftlichen Gründen etwa 3200 kg und mehr bevorzugt werden.Investigations have shown that the rate of reaction to gaseous hydrocarbons doubles every 15 ° C increase in temperature if the coal is at a temperature above 490 ° C is hydrogenated. The speed of the reaction to liquid products also increases when also a little slower. The effect of temperature on the rate of hydrogenation is shown in FIG. 2 graphically represented; there is hydrogenated amount per hour and cubic meter of the reactor space against the Temperature plotted, the information being given for two different hydrogen ratios. the end This graph shows the steep increase in the rate of reaction with increasing temperature evident. For the method to be carried out effectively, it is advantageous if a minimum amount of about 2400 kg per cubic meter of the reaction volume per hour is caused to react (150 lbs / cuft / h), about 3200 kg and more being preferred for economic reasons.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wurden bei der Umsetzung von Kohle zu gasförmigen und flüssigen Produkten Ausbeuten von mehr als 85 % erhalten, wobei Wasserstoffmengen verwendet wurden, die unter den bei bekannten Verfahren durchschnittlich verwendeten Mengenverhältnissen von etwa 0,0825 kg Wasserstoff je Kilogramm Kohle liegen.In the process according to the invention, coal was converted into gaseous and liquid Products obtained yields of more than 85% using amounts of hydrogen which under the proportions of about 0.0825 kg used on average in known processes Hydrogen per kilogram of coal.

Die tatsächlichen Verhältnisse zwischen den drei Hauptendprodukten, d. h. der Gase, Öle und des Pechs, wird durch den je Mengeneinheit Kohle zugesetzten Wasserstoff bestimmt. Allgemein ist bei richtig eingestellten Temperatur- und Druckbedingungen der Hydrierungsgrad und damit der Anteil der Kohle, der in Gas und Flüssigkeit umgewandelt wird, um so größer und derjenige, der in Pech umgewandelt wird, um so geringer, je mehr Wasserstoff zugesetzt wird. Dies ist in F i g. 3 gezeigt, in der die Prozentsätze der drei Endprodukte, die unter Verwendung unterschiedlicher Mengen Wasserstoff aus einer Kohleprobe erhalten wurden, dargestellt sind.The actual relationships between the three main end products, i.e. H. of gases, oils and des Pechs, is determined by the hydrogen added per unit of quantity of coal. In general, is correct set temperature and pressure conditions, the degree of hydrogenation and thus the proportion of coal, which is converted into gas and liquid, the greater and that which is converted into pitch, the less, the more hydrogen is added. This is in FIG. 3 shows the percentages of the three end products made using different amounts of hydrogen from a coal sample are shown.

Zur erfolgreichen Ausführung der Erfindung ist ein brauchbarer Reaktor äußerst wichtig. Ein solcher Reaktor oder Konverter ist ein unter hohem Druck und hoher Temperatur stehendes Gefäß, in dem die flüssigen, festen und gasförmigen Phasen gut vermischt werden und Wärme zum Erwärmen oder Kühlen des Reaktionsgemisches wirksam übertragen wird, und das genügend Raum enthält, um eine ReaktionsdauerA useful reactor is extremely important to the successful practice of the invention. Such a Reactor or converter is a vessel under high pressure and temperature in which the liquid, solid and gaseous phases are mixed well and heat is used to heat or cool the Reaction mixture is effectively transferred, and which contains enough space to allow a reaction time

von 1 bis 10 Minuten und ein kontinuierliches Fließen der Reaktionsteilnehmer durch das Gefäß zu gewährleisten. Ein solcher Reaktor ist vorzugsweise mit einem Rührwerk ausgerüstet, damit die einzelnen Phasen des Reaktionsgemisches genügend vermischt werden.from 1 to 10 minutes and allow the reactants to flow continuously through the vessel. Such a reactor is preferably equipped with a stirrer so that the individual phases of the reaction mixture are sufficiently mixed.

F i g. 4 der Zeichnung zeigt eine bevorzugte Form des Reaktionsgefäßes, das zur Ausführung des Verfahrens nach der Erfindung geeignet ist. Dieser Reaktor besitzt Rohrform und besteht aus einer Anzahl senkrechter Rohre 31 und 35, die durch Umkehrbogen 33 miteinander verbunden sind. Die Mischung aus Kohle in Anpastöl, Wasserstoff und möglicherweise einem Katalysator strömt in den Reaktor und durch ein nach oben ragendes Rohr 31 hindurch durch einen Umkehrbogen 33 und abwärts durch ein nach unten ragendes Rohr 35. Dann leitet ein Umkehrbogen 33 die Mischung zu einem anderen nach oben ragenden Rohr 31, und die Mischung fließt dann weiter abwechselnd aufwärts und abwärts durch die weiteren Reaktorrohre. Sowohl die nach oben ragenden Rohre 31 als auch die nach unten ragenden Rohre 35 besitzen Wärmemäntel 32 bzw. 34.F i g. Figure 4 of the drawing shows a preferred form of reaction vessel used for carrying out the method is suitable according to the invention. This reactor has a tubular shape and consists of a number vertical tubes 31 and 35, which are connected to one another by reverse bends 33. The mixture from coal in make-up oil, hydrogen and possibly a catalyst flows into the reactor and through an upwardly projecting tube 31 through a reverse bend 33 and down through an after pipe 35 protruding below. Then a reverse bend 33 directs the mixture upwards to another protruding pipe 31, and the mixture then continues to flow alternately up and down through the further reactor tubes. Both the upwardly extending tubes 31 and the downwardly extending tubes 35 have heating jackets 32 and 34, respectively.

Diese Wärmemäntel umgeben die Längen der Reaktionsröhren und sind mit geeigneten Anschlüssen ausgerüstet, derart, daß ein Wärmeaustauschmittel durch den ringförmigen Hohlraum zwischen dem Mantel und dem Rohr fließen kann. Die Mäntel können dazu verwendet werden, den Inhalt des Rohres entweder zu erhitzen oder abzukühlen. Die Wärmemäntel sind ein empfindliches und genaues Mittel zum Regeln der Temperatur der Reaktionsteilnehmer im Rohr. Dieser Reaktor hat weiterhin den Vorteil, daß die Temperatur an verschiedenen Punkten des Reaktionsvorganges geändert werden kann, indem einfach die Temperatur des Mediums in verschiedenen Teilen der Heizmäntel geändert wird.These heating jackets surround the lengths of the reaction tubes and are equipped with suitable connections equipped, such that a heat exchange means through the annular cavity between the Jacket and the pipe can flow. The jackets can be used to hold the contents of the pipe either to heat or to cool. The warming jackets are a delicate and precise tool to regulate the temperature of the reactants in the tube. This reactor also has the advantage of that the temperature can be changed at various points in the reaction process by simply changing the temperature of the medium in different parts of the heating jackets.

Die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendete hohe Temperatur ermöglicht es, die Mischung mit hoher Geschwindigkeit durch den Reaktor zu schicken, da die Reaktion bei hoher Temperatur schnell vor sich geht. Eine lineare Geschwindigkeit von mindestens etwa 1 bis 1,1 m/Sek. ist in den senkrecht verlaufenden Rohren für ein angemessenes Mischen der Reaktionsteilnehmer unbedingt erforderlich, und es können Geschwindigkeiten über 6 m/Sek. verwendet werden. Die hohe Geschwindigkeit und Reaktionsgeschwindigkeit führen zu einer sehr hohen Reaktionsgeschwindigkeit je Kubikmeter des Reaktors, was wirtschaftlich sehr wesentlich ist.The high temperature used in the process of the invention enables the mixture to send through the reactor at high speed because the reaction is at high temperature fast going on. A linear speed of at least about 1 to 1.1 m / sec. is in the vertical running pipes are essential for adequate mixing of the reactants, and speeds of over 6 m / sec. be used. The high speed and reaction rate lead to a very high reaction rate per cubic meter of the reactor, which is very important economically.

Wie oben ausgeführt, hat der rohrförmige Reaktor weiterhin den Vorteil, daß der Wasserstoff sehr wirksam verbraucht wird, wodurch eine Zurückführung des in den gasförmigen Produkten enthaltenen Wasserstoffes unnötig wird, was den Betrieb noch wirtschaftlicher macht.As stated above, the tubular reactor also has the advantage that the hydrogen is very effective is consumed, whereby a recycle of the contained in the gaseous products Hydrogen becomes unnecessary, which makes operation even more economical.

Ein deutlicher Vorteil des rohrförmigen ReaktorsA definite advantage of the tubular reactor

to besteht in der Möglichkeit, auf bewegliche Teile zum Rühren der Mischung zu verzichten. Die Reaktionsteilnehmer werden allein dadurch richtig gemischt, daß sie bei hohen Geschwindigkeiten durch die Rohre gepreßt werden. Im nach oben ragenden Rohr 31 steigt die Gasphase in Blasen durch die flüssige Phase hindurch, und es entsteht so eine innige Vermischung. In den nach unten ragenden Rohren besteht jedoch die Neigung, daß die flüssige Phase an den Wänden der Rohre einen Film bildet, durch den die anderen Phasen in der Mitte hindurchströmen. Um diese Erscheinung abzuschwächen und ein gutes Vermischen zu erleichtern, sind die nach unten ragenden Rohre 35 um 25 bis 75% kleiner im Durchmesser als die nach oben ragenden Rohre 31, wodurch die Reaktionsteilnehmer zusammengepreßt werden und eine Trennung der einzelnen Phasen verhindert wird.there is the possibility of doing without moving parts for stirring the mixture. The only way to properly mix the respondents is that they are forced through the pipes at high speeds. In the pipe 31 protruding upwards the gas phase rises in bubbles through the liquid phase, creating an intimate mixture. In the downwardly projecting pipes, however, there is a tendency that the liquid phase on the walls the tube forms a film through which the other phases flow in the middle. Around The downwardly protruding tubes 35 reduce the appearance and facilitate good mixing 25 to 75% smaller in diameter than the upstanding tubes 31, thereby reducing the reactants are compressed and a separation of the individual phases is prevented.

F i g. 4 der Zeichnungen zeigt, daß nach der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ein Reaktor verwendet wird, bei dem sich die Rohre in senkrechter Lage befinden. Diese Anordnung hat verschiedene Vorteile, beispielsweise die gute Raumausnutzung und gründlichere Vermischung der Phasen bei geringeren Geschwindigkeiten, die durch die dauernden Richtungsänderungen und die engen nach unten ragenden Rohre bewirkt wird. Es können jedoch auch Rohre verwendet werden, die um weniger als 90° zur Waagerechten geneigt sind, oder es können sogar waagerechte Rohre verwendet werden, wenn die Geschwindigkeit, mit der die Reaktionsteilnehmer durch die Rohre laufen, hoch genug gehalten wird, um eine Turbulenz und sorgfältiges Mischen der Phasen zu gewährleisten. Für nicht senkrechte Rohre sind Geschwindigkeiten von etwa 2,50 m/Sek. das erforderliche Minimum, während Geschwindigkeiten bis zu etwa 24 m/Sek. zulässig sind.F i g. Figure 4 of the drawings shows that in accordance with the preferred embodiment of the invention, a reactor is used in which the pipes are in a vertical position. This arrangement has several Advantages, for example the good use of space and more thorough mixing of the phases at lower speeds caused by the constant changes in direction and the narrow after pipes protruding below is effected. However, pipes can also be used that are less than 90 ° to the horizontal, or even horizontal pipes can be used if the The speed at which the reactants run through the tubes is kept high enough to ensure turbulence and careful mixing of the phases. For non-vertical pipes are speeds of about 2.50 m / sec. the minimum required while speeds up to about 24 m / sec. are permitted.

Bei waagerecht gelagerten Rohren sind deren Durchmesser natürlich einander gleich.In the case of horizontally stored pipes, their diameters are of course equal to one another.

Vergleich von Betriebsbedingungen für die KohlehydrierungComparison of operating conditions for carbohydrate hydrogenation

BetriebsbedingungenOperating conditions

Erflndu
Ve
Minimum
Erflndu
Ve
minimum
ngsgemäßes
rfahren
Maximum
ngs according to
drive
maximum
6,06.0 Bekanntes Verfahren
A*
Minimum | Maximum
Known procedure
A *
Minimum | maximum
Betabeta 700700 Bekanntes Verfahren
B**
Minimum | Maximum
Known procedure
B **
Minimum | maximum
BehjBehj 700700
140140 700700 0,080.08 210210 480480 525525 470470 490490 560560 1515th 450450 0,050.05 literliter 445445 0,040.04 ilterfilter Mit Rührwerk
versehener Be
hälter oder Rohr
With agitator
provided Be
container or pipe
1600016000 4040 6060
1,051.05 7070 320320 0,120.12 384384 0,110.11 0,010.01 3030th 8080 3030th 1,51.5 640640 416416 24002400 5050 4545 4040

Druck, kg/cm2 ..
Temperatur 0C .
Art des Reaktors
Pressure, kg / cm 2 ..
Temperature 0 C.
Type of reactor

Geschwindigkeit des Reaktorgemisches, m/Sek. .Reactor mixture speed, m / sec. .

Wasserstoffverbrauch, kg/kg Kohle Hydrogen consumption, kg / kg coal

Reaktionszeit, Minuten Response time, minutes

Durchlaufgeschwindigkeit der Kohle durch den
Reaktor, kg/h/m3 des Reaktorvolumens
Passage speed of the coal through the
Reactor, kg / h / m 3 of the reactor volume

Kohle in der Kohlepaste, % Charcoal in charcoal paste,%

* Hochdruckhydrierung entsprechend Ludwigshafen-Heidelberg, ATI Nr. 76, 480, August 1950, Central Air Documents Office. ** United States Department of the Interior, Bureau of Mines, »Report of Investigations 5043«, April 1954.* High pressure hydrogenation according to Ludwigshafen-Heidelberg, ATI No. 76, 480, August 1950, Central Air Documents Office. ** United States Department of the Interior, Bureau of Mines, Report of Investigations 5043, April 1954.

Die Vorteile des erfindungsgemäßen Kohlehydrierverfahrens gegenüber den zwei wichtigsten bekannten Verfahren sind in der Tabelle deutlich dargestellt.The advantages of the carbohydrate hydrogenation process according to the invention over the two most important known ones Procedures are clearly shown in the table.

Das erfindungsgemäße Verfahren führt zu einer Vielzahl wertvoller Chemikalien. Die Analyse der Produkte aus verschiedenen Ansätzen bzw. Fraktionen des erfindungsgemäßen Verfahrens hat gezeigt, daß das Verfahren bei den oben beschriebenen bevorzugten Betriebsbedingungen Gas-, Öl- und Pechprodukte liefert, die bestimmte Eigenschaften ehemischer Verbindungen haben. Beispielsweise wurde gefunden, daß bei dem erfindungsgemäßen Verfahren mindestens 10 Gewichtsprozent Kohle in eine Leichtölfraktion mit einem Siedebereich zwischen 75 und 3000C bei atmosphärischem Druck umgewandelt wird und daß diese Fraktion mindestens 20 Gewichtsprozent phenolhaltige Stoffe und mindestens 4 Gewichtsprozent stickstoffhaltige organische Verbindungen enthält, wobei die restliche Menge hauptsächlich aus aromatischen Kohlenwasserstoffen besteht. Weiterhin wurde gefunden, daß die in der Leichtölfraktion vorhandenen Phenole, die bei einer Temperatur zwischen 230 und 270° C sieden, 15 bis 30 Gewichtsprozent Indanole enthalten, während die Endausbeute an Indanolen 0,1 bis 0,3% des Gewichtes der verarbeiteten Kohle beträgt und auf jeden Kubikmeter des Reaktorraumes je Stunde mindestens etwa 3,2 kg (0,2 lbs/cuft/h) Indanole kommen. Darüber hinaus wurde festgestellt, daß bei diesen zwischen 230 und 270°C siedenden Phenolen mindestens 70% der o- und p-Stellung unsubstituiert, d. h. nur mit Wasserstoff substituiert, sind.The method according to the invention leads to a large number of valuable chemicals. The analysis of the products from different batches or fractions of the process according to the invention has shown that, under the preferred operating conditions described above, the process yields gas, oil and pitch products which have certain properties of former compounds. For example, it has been found that in the process according to the invention at least 10 percent by weight of coal is converted into a light oil fraction with a boiling range between 75 and 300 0 C at atmospheric pressure and that this fraction contains at least 20 percent by weight of phenol-containing substances and at least 4 percent by weight of nitrogen-containing organic compounds, the remaining amount consists mainly of aromatic hydrocarbons. It was also found that the phenols present in the light oil fraction, which boil at a temperature between 230 and 270 ° C., contain 15 to 30 percent by weight of indanols, while the final yield of indanols is 0.1 to 0.3% of the weight of the coal processed and for every cubic meter of the reactor space there are at least about 3.2 kg (0.2 lbs / cuft / h) of indanols per hour. In addition, it was found that in these phenols boiling between 230 and 270 ° C., at least 70% of the o- and p-positions are unsubstituted, ie only substituted by hydrogen.

Die Phenole als Ganzes stellen mindestens 4% des Gewichtes der verarbeiteten Kohle dar, und ihre Ausbeute beträgt mindestens etwa 128 kg je Kubikmeter des Reaktorvolumens in der Stunde (8 lbs/ cuft/h). 40 bis 50% des Gewichtes der Phenole, die bei Temperatur zwischen 207 und 23O0C sieden, bestehen aus äthylsubstituierten Phenolen.The phenols as a whole represent at least 4% of the weight of the coal processed and their yield is at least about 128 kg per cubic meter of reactor volume per hour (8 lbs / cuft / hour). 40 to 50% of the weight of the phenols which boil at temperature between 207 and 23O 0 C, consist of äthylsubstituierten phenols.

Es wurde weiterhin festgestellt, daß mindestens 2 Gewichtsprozent der in dem nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Leichtöl vorhandenen mononuclearen Basen heterocyclische, tertiäre Aminoverbindungen sind. Auch die Indole bilden mindestens 0,1% des Gesamtgewichtes der verarbeiteten Kohle, und die Ausbeute an Indolen beträgt mindestens 3,2 kg je Kubikmeter des Reaktorvolumens je Stunde (0,2 lbs/cuft/h). 50 bis 90 Gewichtsprozent der in dem Leichtölprodukt vorhandenen Kohlenwasserstoffe sind aromatisch, und mindestens 10% sind Naphthaline.It was also found that at least 2 percent by weight of the according to the invention Process produced light oil present mononuclear bases, heterocyclic, tertiary amino compounds are. The indoles also make up at least 0.1% of the total weight of the processed coal, and the yield of indoles is at least 3.2 kg per cubic meter of reactor volume per hour (0.2 lbs / cuft / h). 50 to 90 weight percent of the hydrocarbons present in the light oil product aromatic, and at least 10% are naphthalenes.

Das erfindungsgemäße Verfahren wurde in der in F i g. 1 der Zeichnungen dargestellten Weise 1 Monat lang durchgeführt, wobei ein rohrförmiger Reaktor verwendet wurde. Im folgenden sind die Betriebsbedingungen und die in diesem Zeitraum erhaltenen Ausbeuten aufgeführt.The method according to the invention was carried out in the method shown in FIG. 1 of the drawings shown 1 month long carried out using a tubular reactor. The following are the operating conditions and the yields obtained during this period are listed.

Betriebsbedingungen
Kohlenart: Pittsburgh Nr. 8, Flözkohle
Operating conditions
Type of coal: Pittsburgh No. 8, seam coal

Reaktordruck, kg/cm2 315Reactor pressure, kg / cm 2 315

Maximale Reaktortemperatur, 0C ... 510
Durchgangsgeschwindigkeit der Kohle
Maximum reactor temperature, 0 C ... 510
Speed of passage of coal

durch den Reaktor, kg/h/m3 desthrough the reactor, kg / h / m 3 des

Reaktorvolumens 2400Reactor volume 2400

Kohle in der Kohlepaste, % 50Coal in the coal paste,% 50

Wasserstoff-Zuleitungsgeschwindigkeit,Hydrogen feed rate,

m3/h 1960m 3 / h 1960

Wasserstoff-Zuleitung in Kilogramm je 100 kg Kohle Hydrogen feed line in kilograms per 100 kg of coal

Geschwindigkeit des Reaktionsgemisches, m/Sek Speed of the reaction mixture, m / sec

Aschenfreie benzolunlösliche Bestandteile in Kilogramm je 100 kg Kohle..Ash-free, benzene-insoluble components in kilograms per 100 kg coal.

Aschenfreie und pyridinunlösliche Bestandteile in Kilogramm je 100 kg Kohle Ash-free and pyridine-insoluble components in kilograms per 100 kg money

Umgesetzter Wasserstoff in Kilogramm je 100 kg Kohle Converted hydrogen in kilograms per 100 kg of coal

Rohausbeute (Kilogramm je 100 kg Kohle)Crude yield (kilograms per 100 kg coal)

Rohes Leichtöl Raw light oil

Rohes Mittelöl Raw medium oil

Gas gas

Pech bad luck

Ausbeute an gereinigten Produkten (Kilogramm je 100 kg Kohle)Yield of purified products (kilograms per 100 kg coal)

Phenol 80 — 20 (80% Phenol und 20%Kresol) Phenol 80 - 20 (80% phenol and 20% cresol)

Kresole Cresols

Niedrigsiedende Phenole Low boiling phenols

m-Phenole m-phenols

Hochsiedende Phenole High-boiling phenols

Phenole insgesamt Total phenols

Anilin aniline

Toluidine Toluidines

Xylidine Xylidines

Chinoline Quinolines

Andere Basen Other bases

Basen insgeasmt Bases total

Naphthalin naphthalene

Methylnaphthaline Methylnaphthalenes

Tetralin Tetralin

Niedrigsiedende Kohlenwasserstoffe ..Low-boiling hydrocarbons.

Aromatische Lösungsmittel Aromatic solvents

Hochsiedende Kohlenwasserstoffe 230bis260°C High boiling hydrocarbons 230-260 ° C

Hochsiedende Kohlenwasserstoffe über 26O0C High-boiling hydrocarbons above 26O 0 C

Neutrales Leichtöl insgesamt Total neutral light oil

4,0 3 294.0 3 29

7 3,07 3.0

16,216.2

7,17.1

13,813.8

30,030.0

0,370.37

1,051.05

1,471.47

1,091.09

1,651.65

4,214.21

0,0180.018

0,0580.058

0,170.17

0,020.02

0,5340.534

0,800.80

0,480.48

0,620.62

0,180.18

1,281.28

2,342.34

2,062.06

3,48 10,993.48 10.99

Claims (5)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Verfahren zur kontinuierlichen Hydrierung der Kohle, bei welchem eine vorerhitzte, 40 bis 70 % Kohle enthaltende Paste bei 175 bis 840 at und Temperaturen von 5000C und darüber mit Wasserstoff hydriert wird, dadurch gekennzeichnet, daß man die Hydrierung bei einer Temperatur von 500 bis 6000C mit 0,01 bis 0,08 kg Wasserstoff je Kilogramm Kohle, einer linearen Geschwindigkeit des Reaktionsgemisches von wenigstens 0,9 m/Sek., einer Verweilzeit von wenigstens 1 Minute und einem Mindestdurchsatz von 2400 kg Kohle je Stunde je Kilogramm Reaktionsvolumen durchführt.1. A process for the continuous hydrogenation of coal, in which a preheated paste containing 40 to 70% coal at 175 to 840 atm and temperatures of 500 0 C and above is hydrogenated with hydrogen, characterized in that the hydrogenation is carried out at a temperature of 500 to 600 0 C with 0.01 to 0.08 kg of hydrogen per kilogram of coal, a linear speed of the reaction mixture of at least 0.9 m / sec., A residence time of at least 1 minute and a minimum throughput of 2400 kg of coal per hour each Kilogram reaction volume carries out. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktionstemperatur zwischen 500 und 56O0C und der Reaktionsdruck zwischen 280 und 420 kg/cm2 betragen.2. The method according to claim 1, characterized in that the reaction temperature between 500 and 56O 0 C and the reaction pressure between 280 and 420 kg / cm 2 . 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Reaktor mit waagerecht gelagerten Rohren verwendet wird und die durchschnittliche lineare Geschwindigkeit der Gasphase und der flüssigen Phase mindestens etwa 2,5 m/Sek. beträgt.3. The method according to claim 1 and 2, characterized in that a reactor with horizontal stored tubes and the average linear velocity of the gas phase and the liquid phase at least about 2.5 m / sec. amounts to. 709 687/422709 687/422 4. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Reaktor mit senkrecht gelagerten Rohren verwendet wird, bei dem die Rohre so verbunden sind, daß die Gasphase und die flüssige Phase bei einer durchschnittlichen linearen Geschwindigkeit von mindestens etwa 1 m/Sek. abwechselnd aufwärts und abwärts fließen.4. The method according to claim 1 and 2, characterized in that a reactor with perpendicular stored pipes is used, in which the pipes are connected so that the gas phase and the liquid phase at an average linear velocity of at least about 1 m / sec. flow alternately up and down. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Reaktor verwendet wird, bei dem der Teil der senkrechten Rohre, durch den die5. The method according to claim 4, characterized in that a reactor is used in which that part of the vertical tubes through which the Gasphase und die flüssige Phase nach unten fließen, einen um 25 bis 75% kleineren Durchmesser besitzt als der Teil der senkrechten Rohre, durch die die Phasen nach oben fließen.The gas phase and the liquid phase flow downwards, has a diameter that is 25 to 75% smaller as the part of the vertical tubes through which the phases flow upwards. In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 615 397, 712 311,
871299, 885 700;
Considered publications:
German patent specifications No. 615 397, 712 311,
871299, 885 700;
deutsche Auslegeschrift Nr. 1 018 406;
USA.-Patentschrift Nr. 2 832 724.
German Auslegeschrift No. 1 018 406;
U.S. Patent No. 2,832,724.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings 709 687/422 10.67 Q Bundesdruckerei Berlin709 687/422 10.67 Q Bundesdruckerei Berlin
DEU6624A 1959-10-27 1959-11-05 Process for the continuous hydrogenation of coal Pending DE1253691B (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2654635A1 (en) * 1976-12-02 1978-06-08 Ludwig Dr Raichle PROCESS FOR THE PRODUCTION OF HYDROCARBON OILS BY CRACKING CARBON HYDRATION

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE615397C (en) * 1931-05-07 1935-07-03 Steinkohleverfluessigung Und S Process for the pressure hydrogenation of hydrocarbons
DE712311C (en) * 1938-12-08 1941-10-20 I G Farbenindustrie Akt Ges Process for the pressure hydrogenation of carbonaceous substances
DE871299C (en) * 1940-06-04 1953-03-23 Basf Ag Process for the production of knock-resistant fuels by pressure hydrogenation of high-boiling hydrocarbon oils
DE885700C (en) * 1941-03-09 1953-08-06 Basf Ag Process for the production of knock-resistant fuels by pressure hydrogenation of high-boiling hydrocarbon oils
DE1018406B (en) * 1951-11-14 1957-10-31 Union Carbide Corp Process for the production of pumpable mixtures of paste and charcoal
US2832724A (en) * 1951-11-14 1958-04-29 Union Carbide Corp Coal hydrogenation process

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE615397C (en) * 1931-05-07 1935-07-03 Steinkohleverfluessigung Und S Process for the pressure hydrogenation of hydrocarbons
DE712311C (en) * 1938-12-08 1941-10-20 I G Farbenindustrie Akt Ges Process for the pressure hydrogenation of carbonaceous substances
DE871299C (en) * 1940-06-04 1953-03-23 Basf Ag Process for the production of knock-resistant fuels by pressure hydrogenation of high-boiling hydrocarbon oils
DE885700C (en) * 1941-03-09 1953-08-06 Basf Ag Process for the production of knock-resistant fuels by pressure hydrogenation of high-boiling hydrocarbon oils
DE1018406B (en) * 1951-11-14 1957-10-31 Union Carbide Corp Process for the production of pumpable mixtures of paste and charcoal
US2832724A (en) * 1951-11-14 1958-04-29 Union Carbide Corp Coal hydrogenation process

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2654635A1 (en) * 1976-12-02 1978-06-08 Ludwig Dr Raichle PROCESS FOR THE PRODUCTION OF HYDROCARBON OILS BY CRACKING CARBON HYDRATION

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