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Verfahren zur Umwandlung von Kohle und/oder hochsiedenden Erdöl-
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oder Teerrückständen durch spaltende Druckhydrierung Die Erfindung
betrifft ein Verfahren zur Umwandlung von Kohle und/oder hochsiedenden Erdöl- oder
Teerrückständen durch spaltende Druckhydrierung in einem bevorzugt senkrecht angeordneten,
mit Zwischenböden versehenen Reaktionsraum unter Gegenstromführung des kohlenstoffhaltigen
Materials und däs wasserstoffhaltigen Gases.
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Die spaltende Druckhydrierung von z. B. Stein- oder Braunkohlen ist
seit langer Zeit bekannt. Man behandelt im allgemeinen gegebenenfalls getrocknete
und feingemahlene Kohle, mit einem schweren Ö1 zu einem Brei angerieben, zunächst
in der sogenannten Sumpfphase bei hohen Drücken, bis zu etwa 700 bar, und hohen
Temperaturen, z. B. 400-500° C, mit Wasserstoff. Das erhaltene Produkt wird z. B.
zunächst in einem auf etwas unterhalb der Reaktionstemperatur gehaltenen Heißabscheider
geführt, aus dem man ein Sumpfprodukt (Abschlamm) sowie heisse Gase und kohlenwasserstoffhaltige
Dempfe abzieht, die in gewünschter Weise, z.B. destillativ, aufgearbeitet werden.
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Man arbeitet bei der Druckhydrierung in Gegenwart von Katalysatoren,
die man im allgemeinen in feiner Form, z. B. aufgeschlämmt in dem Kohlebrei, in
den Reaktionsraum einführt und mit dem Abschlamm aus dem Prozess entfernt. Man hat
bereits in früher Zeit vorgeschlagen, bei der Druckhydrierung von Kohle auch in
Gegenwart von fest angeordneten Katalysatoren zu arbeiten (VRP 720824), wobei man
den Wasserstoff im Gleich- oder Gegenstrom zu der Kohle führte.
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Eine solche Hydrierung mit Festbett-Katalysatoren konnte sich jedoch
nicht durchsetzen, da die Katalysatoren zu schnell ihre Aktivität verloren. In der
Technik hat man daher nur mit im Kohlebrei suspendierten feinverteilten Katalysatoren,
z. B. Eisenverbindungen, gearbeitet. Dabei stellte es sich heraus, dass nur leere
Reaktoren, insbesondere solche ohne Quereinbauten, zufriedenstellend arbeiteten,
da andernfalls sehr schnell Ablagerungen an den Einbauten auftraten, die zum Abstellen
der Anlage zwingen konnten (Krönig, "Die katalytische Druckhydrierung von Kohlen,
Teeren und Mineralölen", Springer Verlag 1950, S. 26). Ferner erwies sich eine Gleichstromführung
von Kohlebrei und Wasserstoff am vorteilhaftesten, da die Einwirkung von Wasserstoff
auf den frischen Brei besonders intensiv ist und somit infolge der positiven Wärmetönung
der Reaktion die Eintrittstemperatur des Reaktors verhältnismässig niedrig gehalten
werden konnte (1. c., S.31). Ausserdem war gefunden worden, dass bei der Vorerhitzung
des Kohlebreis zweckmässig Wasserstoff zugegen sein soll, damit die Bildung von
Polymeren bei der notwendigen Vorheizertemperatur, bis zu etwa 4000 C, vermieden
(1. c., S.28) und eine erste
Hydrierung der Kohle erreicht wird,
die in erheblichem Umfang bereits im Vorheizer verläuft (1. c., S. 39). Man hat
daher bis in neuester Zeit die Kohle hydrierung in der Sumpfphase nur in der oben
beschriebenen Art durchgeführt, auch bei neuen Versuchen mit Festbettkatalysatoren
(DT-OS 2 224 364, DT-OS 2 715 625, DT-AS 2 654 635), obschon diese Verfahrensweise
erhebliche Nachteile hat. Neben dem hohen apparativen Aufwand sind besonders störend
der Umstand, dass infolge des Kohlebrei-Wasserstoff-Gleichstroms mit fallendem Wasserstoffpartialdruck
dieser nicht den Forderungen entspricht, wie sie angesichts des von Reaktor zu Reaktor
schwieriger werdenden Kohleabbaus an sich zu stellen sind, so dass es zu einer unbefriedigenden
Ausnutzung des Reaktionsraums kommt. Ferner ist der Wärmeaustausch zwischen den
mit niedriger Temperatur eingeführten und mit hoher Temperatur aus dem Reaktionsraum
austretenden Produkten nicht optimal, zumal die Wärme des Abschlamms nicht genutzt
wird. Hinzu kommt, dass die Röhrenbündel der üblichen Regeneratoren schnell verschmutzen,
wodurch die Wärmedurchgangswerte stark absinken. Aus diesem Gründen wird zur Erreichung
der für das Ingangkommen der Hydrierreaktionen erforderliche Temperatur der Betrieb
eines Vorheizers notwendig, der einen hohen Energieverbrauch aufweist.
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Im Gegensatz zu dem geschilderten Stand der Technik wurde nun gefunden,
dass man die Hydrierung von Kohle oder Erdöl- oder Teerrückständen in der Sumpfphase
wesentlich verbessern kann, und zwar sowohl hinsichtlich des apparativen Aufwands
als auch des Energiebedarfs.
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Demgemäss ist Gegenstand der Erfindung die Durchführung der sogenannten
Sumpfphasenhydrierung mit Hilfe eines Verfahrens zur Umwandlung von Kohle und/oder
hochsiedenden Erdöl- oder Teerrückständen durch spaltende Druckhydrierung bei Temperaturen
von 400 - 500° C und unter Drücken von 80 - 700 bar, wobei man ein Gemisch aus in
Kohlenwasserstofföle eingebrachter gemahlener Kohle-oder hochsiedenden Erdöl- oder
Teerrückständen und einem Katalysator in Gegenwart von wasserstoffhaltigem Gas durch
eine Hydrierzone leitet, dadurch gekennzeichnet, dass man ein kohlenstoffhaltiges
Gemisch aus feingemahler, gegebenenfalls getrockneter Kohle in einem asphaltarmen
öl und/oder hochsiedenden Erdöl-und/oder Teerrückständen sowie einem in feinverteilter
Form vorliegenden hydrieraktiven Katalysator mit einer Temperatur von 80 - 350"
C am oberen Ende eines Reaktionsgefässes zuführt, das wasserstoffhaltige Gas teilweise
mit einer Temperatur von 20-250° C am unteren Ende des Reaktionsgefässes und teilweise
als kaltes Gas in die auf eine Reaktionstemperatur von 400-500° C gehaltene in dem
Reaktionsgefäss befindliche Hydrierzone zuführt und im Gegenstrom zu dem kohlenstoffhaltigen
Gemisch leitet, das kohlenstoffhaltige Gemisch nach seinem Eintritt in das Reaktionsgefäss
im direkten Wärmeaustausch mit dem auf Reaktionstemperatur befindlichen, aus der
Hydrierzone aufwärts strömenden wasserstoffhaltigen Gas auf die Reaktionstemperatur
aufheizt und anschliessend das so gekühlte Gas am oberen Ende des Reaktionsgefässes
abzieht,
das am unteren Ende des Reaktionsgefässes eingeführte wasserstoffhaltige
Gas in direktem Wärmeaustausch mit dem auf Reaktionstemperatur befindlichen, aus
der Hydrierzone kommenden feststoffhaltigen Gemisch auf die Reaktionstemperatur
aufheizt und dieses Gemisch, in dem sich neben den Feststoffen die Hauptmenge der
Hydrierungsprodukte befindet, am unteren Ende des Reaktionsgefässes abzieht, wobei
man in der oberen und der unteren Zone des direkten Wärmeaustausches Böden für den
Gegenstrom von Gas und Flüssigkeit in einer solchen Zahl anbringt, dass ein ausreichendes
Inberührungbringen -des wasserstoffhaltigen Gases mit dem flüssigen Gemisch gewährleistet
ist.
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Als Ausgangsstoffe können alle Kohlearten, mit besonderem Vorteil
Braunkohlen, gewählt werden. Die Kohlen werden im allgemeinen auf eine Korngrösse
von unter etwa 5 mm gemahlen und, falls erforderlich, auf einen Wassergehalt von
etwa 0,1 - 12% getrocknet.
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Als Anreiböl zur Herstellung des Kohlenstoff und Katalysator enthaltenden
Gemischs benutzt man vorteilhaft ein aus dem Verfahren stammendes ö1, z. B. ein
Vakuumdestillat aus dem Sumpfprodukt eines hinter dem Hydrierreaktor angeordneten
Abscheiders oder Mittel- und Schweröldestillate. Man kann selbstverständlich auch
Fremdöle einsetzen. Der Asphaltgehalt des Anreiböls soll unter etwa 5 % liegen.
Man wählt im allgemeinen im Gemisch ein Verhältnis von Kohle zu Anreiböl von etwa
1:3 bis 1:0,8, insbesondere 1:1,5 bis 1:1. Das Anreiben kann in bekannter Weise
erfolgen. Bei
Wahl der Anreibkomponenten ist darauf zu achten,
dass das Gemisch bei den Einführungstemperaturen in den Reaktor, die bei etwa 80-3500
C, insbesondere 80-120° C, liegen sollen, noch ausreichend fliessfähig ist. Weitere
Ausgangsstoffe sind hochsiedende Erdöl- und/oder Teerrückstände, in die ebenfalls
Katalysator eingebracht wurde.
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Der Katalysator kann an beliebiger Stelle der Einsatzstoff-Zubereitung
zugegeben werden, z. B. in Form einer Lösung. Als Katalysator können alle üblichen
hydrier- bzw. spaltaktiven Verbindungen gewählt werden, wie sie z. B. aus den Verfahren
der Kohle- oder ölhydrierung bekannt sind. Da im allgemeinen von einer Wiederverwendung
des Katalysators Abstand genommen wird, wird man preiswerte Verbindungen einsetzen,
z. B. Eisensalze, und zwar z. B. in Mengen von etwa 0,5 - 10 %, bezogen auf die
eingesetzte Reinkohle.
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Die Einsatzgemische werden in das Reaktionsgefäss in üblicher Weise
am oberen Ende eingeführt und gelangen in eine obere Wärmeaustauschzone. Hier strömt
ihm wasserstoffhaltiges, auf Reaktionstemperatur befindliches Gas in einer solchen
Menge entgegen, dass das Gemisch entsprechend aufgeheizt bzw. das Gas abgekühlt
wird.
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Die Reaktionstemperatur liegt im allgemeinen bei 400-500° C, insbesondere
470-4800 C. Der Reaktionsraum wird auf einen Druck zwischen etwa 80 - 700, insbesondere
100 - 300 bar gehalten. Dabei wird der Druck so gewählt, dass der Hauptteil der
Hydrierungsprodukte in flüssiger Form vorliegt und somit am unteren Ende des Reaktionsgefässes
zusammen mit den Feststoffen abgezogen werden
kann.
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Das dem am Kopf des Reaktionsgefässes eintretenden kohlenstoffhaltigen
Gemisch entgegengeführte Kreislaufgas ist mit in der Hydrierzone erzeugten Kohlenwasserstoffen
gesättigt. Deren Hauptmenge, z. B. 80-85 %, kondensiert in dem relativ kalt entgegenströmenden
kohlehaltigen Gemisch. Dabei wird das Kreislaufgas, z. B. auf etwa die Gemischeintrittstemperatur
abgekühlt und am oberen Ende des Reaktionsgefässes abgezogen. Es kann direkt wieder
in dieses oder z. B. über einen Wärmeaustauscher in einen Flüssigproduktabscheider
geführt werden. In dem Wärmeaustauscher kann das das Reaktionsgefäss verlassende
Gas im indirekten Wärmeaustausch z. B. mit aus dem Flüssigproduktabscheider stammenden
Kreislaufgas gekühlt werden, aus dem zuvor die in ihm befindlichen Kohlenwasserstoffe
z. B. durch eine Clwäsche entfernt wurden.
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Das mit den kondensierten Kohlenwasserstoffen beladene Gemisch bewegt
sich in dem Reaktionsgefäss in die Hydrierzone abwärts.
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Hierbei erfolgt der Kohlenstoffabbau unter positiver Wärmetönung,
wobei durch Zuführung von Kaltgas die Reaktionstemperatur auf die gewünschte Höhe,
z. B. 470 - 4800 C, eingestellt wird. Bei dem Durchgang durch die Hydrierzone wird
der Kohlenstoff in dem Gemisch je nach Einsatzprodukt bis zu 99% abgebaut. Dies
trifft insbesondere auch z. B. bei Braunkohlen zu. Die Verweilzeit des kohlenstoffhaltigen
Gemischs bzw. der flüssigen Hydrierprodukte liegt bei etwa 15 - 120, vorzugsweise
30 - 60 Minuten. Dabei ist es ein Vorteil des erfindungsgemässen Verfahrens, dass
im Gegensatz
zu der Arbeitsweise eines üblichen Sumpfphasenreaktors,
bei dem die neugebildeten Kohlenwasserstoffe dampf förmig aus dem Verfahren abgeführt
werden und sich so weitergehender Einwirkung des nur im flüssigen Gemisch wirksamen
Katalysators entziehen, der überwiegende Teil der Kohlenwasserstoffe flüssig bleibt,
wodurch die Hydrierung verbessert wird.
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Das n-icht für die Hydrierung verbrauchte wasserstoffhaltige Gas wird
in einem Kreislaufgasstrom im Gegenstrom zu dem kohlenstoffhaltigen Gemisch am unteren
Ende oder seitlich unter dem gewünschten Reaktionsdruck in das Reaktionsgefäss geführt.
Sein Wasserstoffgehalt wird im allgemeinen über etwa 65 Vol.-%, insbesondere über
etwa 75 Vol.-%, liegen. Man kann den Kreislaufgasstrom vorwärmen, z. B. im indirekten
Wärmeaustausch mit den am oberen Teil des Reaktionsraums abgeführten Gasen und Dämpfen,
z. B. auf Temperaturen bis zu ca. 250° C, insbesondere bis zu ca. 100° C. Die weitere
Aufheizung des Kreislaufgasstromes auf die Reaktionstemperatur erfolgt dann in einer
Wärmeaustauschzone im unteren Teil des Reaktionsgefässes, wobei die aus der Hydrierzone
kommenden, auf Reaktionstemperatur befindlichen Produkte ihre Wärme auf das Gas
übertragen. Die Menge des Kreislaufgasstroms wird vorteilhaft so gross gewählt,
dass dieses in der unteren Wärmeaustauschzone unter entsprechender Kühlung der Produkte
auf die gewünschte Reaktionstemperatur, z. B. 470 - 480 C, aufgeheizt wird. Das
in die Hydrierzone eingeführte Kaltgas wird durch die Reaktionswärme auf die Reaktionstemperatur
gebracht.
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Der Wasserstoff, der den bei der Hydrierung verbrauchten sowie den
mit den Produkten aus dem Reaktionsraum in gelöster Form entfernten Wasserstoff
ersetzen soll, wird als sogenanntes "Frischgas", das vorteilhaft einen Wasserstoffgehalt
von z. B. über 95 Vol.-% besitzt, dem Kreislaufgas zugesetzt oder auch in Form von
Kaltgas an einer oder mehreren Stellen des Reaktors eingeführt.
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Die Menge des Kaltgases muss so gewählt werden, dass sie ausreicht,
die bei der chemischen Umsetzung freiwerdende Wärme zu entfernen, soweit diese nicht
mit den Produkten, die den Reaktionsraum verlassen, oder durch Abstrahlung abgeführt
wird. Die somit zur beliebigen Verwendung verfügbare Wärme ist grösser als bei der
bisher üblichen apparativen Anordnung einer Sumpfphase, bei der die abgestrahlte
und daher nicht nutzbare Wärmemenge wegen der grösseren Anzahl der notwendigen Apparate,
z. B. Generatoren, Kühler, heisser Leitungen, erheblich grösser ist als bei dem
erfindungsgemässen Verfahren.
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Die weitere Aufarbeitung der Umsetzungsprodukte wie auch der in ihnen
enthalten Feststoffe erfolgt in bekannten und üblichen Arbeitsweisen. Auch bei der
erfindungsgemässen Art der Hydrierung kann es vorteilhaft sein, neben dem Teil des
Sumpfproduktes aus dem Abscheider oder auch bestimmter blfraktionen, die als Anreiböl
Verwendung finden, weitere Mengen im Kreislauf in die Umsetzung zurückzuführen.
Im allgemeinen ist dies aber nicht erforderlich.
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Da auch eine Rückführung eines Teils des feststoffhaltigen Abschlamms,
wie sie bei der üblichen Arbeitsweise in-einer Sumpfphase vorgenommen wird, bei
dem erfindungsgemässen Verfahren entfallen kann, und wegen der kurzen Verweilzeit
der Feststoffe ist der Asphaltgehalt in dem abgeführten Produkt sehr niedrig und
die in ihm befindlichen Feststoffe neigen nicht dazu, Verkrustungen oder unerwünschte
körnige Ausfällungen, den sogenannten Kaviar, zu bilden, die sich sonst durch allmähliches
Zusetzen von Reaktor und Leitungen sehr störend bemerkbar machen. Dadurch ist auch
ein geringerer Druckabfall gegeben als z. B. bei der früher üblichen Sumpfphasehydrierung.
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Die erfindungsgemässe Kombination von Wärmeaustausch und Hydrierung
im Gegenstrom gestattet eine besonders gute Ausnutzung des Reaktionsvolumens, d.
h. höhere Durchsätze an Kohlenstoff als bisher möglich. Man kann zur erstellung
des kohlenstoffhaltigen Gemischs neben den genannten ölen auch noch Anteile von
niedriger siedenden Kohlenwasserstoffen, z. B. aus dem Benzinbereich, zusetzen.
Dadurch kann die zugeführte Kohlenstoffmenge erhöht werden, da diese Kohlenwasserstoffe
zumindest teilweise aus dem Reaktor mit dem Kreislaufgasstrom entfernt werden, so
dass sie die Reaktionszone nicht wesentlich belasten.
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Der für das erfindungsgemässe Verfahren benutzte Reaktor soll zumindest
in den oben und unten im Reaktionsgefäss befindlichen Wärmeaustauschzonen Vorrichtungen
besitzen, die eine gute Durchmischung der Reaktionsteilnehmer gewährleisten, aber
auch dafür
sorgen, dass nach der Durchmischung eine möglichst gute
Trennung der flüssigen und gasförmigen Produkte erfolgt. Für diese Zwecke ist besonders
der Einbau von Böden in den Reaktionsraum geeignet, während der von Füllkörpern
sich nicht so gut bewährt hat.
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In einer bevorzugten Ausführungsform sollen die Böden abwechselnd
sich gegenüberliegende, an der Wandung des Reaktors befindliche Aussparungen besitzen
und können zusätzlich noch in der verschiedensten Weise gelocht sein. Sie werden
entweder waagerecht oder zur Aussparung hin schräg nach unten weisend angeordnet.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform erhalten sie an den Aussparungen
nach unten gebogene Kanten, die zur Erhöhung der Durchmischung durchbrochen sein
können, z. B. gezähnt sind. Es muss eine ausreichende Anzahl solcher Böden vorgesehen
werden, insbesondere in den genannten Reaktionsräumen, in denen jeweils der Wärmeaustausch
zwischen ab- und zugeführten Produkten stattfindet. Mit Vorteil kann man auch die
Böden in der Hydrierzone, über diese verteilt oder in bestimmten Abschnitten, anbringen.
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In den Aussparungen der Böden werden Gas und Flüssigkeit unter kräftiger
Durchwirbelung gemischt und strömen dann an den Bodenflächen in z. B. horizontaler
Gegenrichtung aneinander vorbei, um sich danach wieder zu trennen. Durch die nach
unten gebogenen, gegebenenfalls durchbrochenen Kanten an den Aussparungen bilden
sich unter den Böden Gasräume, die den beschriebenen Vorgang begünstigen. In einer
besonders vorteilhaften Ausführungsform werden die Böden, insbesondere bei Reaktor-Durchmessern
bis z.B.
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1500 mm, in Gruppen, z. B. jeweils vier Böden oder mehr, angeordnet.
Auf
diese Weise wird bei guter Ausnutzung des Reaktionsraums eine praktisch vollständige
Trennung von Gas und Flüssigkeit nach deren Durchmischung erreicht und ein Zurückströmen
der Flüssigkeit vermieden. Bei grösseren Reaktor-Durchmessern genügen gegebenenfalls
weniger Böden. Es kann vorteilhaft sein, das oberste Schikanenblech einer jeden
Gruppe in der Hydrierzone mit mehreren Perforationen zu versehen, durch die das
Gas austreten und zu der nächsten Schikanenblechgruppe aufsteigen kann. Durch die
Anordnung der Böden in Gruppen wird der Reaktionsraum in Abschnitte unterteilt,
in denen sich sprunghaft der Wasserstoffpartikaldruck ändert, wodurch die Umsetzungen
vorteilhaft beeinflusst werden.
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Die Reaktoren können im übrigen die üblichen Vorrichtungen, z.B.
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zur Zu- und Abführung der Produkte, zur Temperaturmessung und -regelung,
besitzen und auch aus den üblichen Werkstoffen gebaut sein. Während man sich bei
der Durchführung der spaltenden Druckhydrierung nach den bekannten Verfahren im
allgemeinen auf innere Reaktordurchmesser bis zu etwa 1500 mm beschränken muss,
da andernfalls die Durchmischung nicht ausreichend war, können bei dem erfindungsgemässen
Verfahren Reaktoren mit inneren Durchmessern von 3000 mm und mehr zum Einsatz kommen,
da die erfindungsgemäss anzubringenden Einrichtungen auch bei diesen Abmessungen
eine gute Durchmischung bewirken. Die Zuführung des Kreislaufgasstroms und der Kaltgase
kann in bekannter Weise erfolgen.
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Selbstverständlich kann man die erfindungsgemässen Gegenstrom-Reaktoren
mit den bekannten, üblichen Gleichstrom-Reaktoren kombinieren oder auch mehrere
Gegenstrom-Reaktoren hintereinander schalten. Dann wird man den Gegenstrom zwischen
dem oberen Teil des ersten Reaktors und dem unteren Teil des letzten Reaktors erzeugen.
Dies dürfte aber nur in Ausnahmefällen erforderlich werden, da die erfindungsgemäss
betriebenen Reaktoren wegen der Möglichkeit, sie mit grösserem Durchmesser zu betreiben
als die bisher verwendeten Reaktoren, wesentlich höhere Durchsätze zulassen, zumal
der Druckabfall in dem Reaktor gering ist.
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Ein ganz wesentlicher Vorteil des erfindungsgemässen Verfahrens ist
es, dass der apparative Aufwand erheblich geringer ist als bei der in üblicher Weise
benutzten Sumpfphaseapparatur. Diese umfasst getrennte Einrichtungen zum Vorheizen
der Einsatzstoffe, zur Durchführung der Hydrierreaktion und zum Kühlen der erhaltenen
Produkte, Dabei ist z. B. der Vorheizer besonders anfällig gegen Verschmutzungen,
Korrosion und Erosion, wie dies auch die zwischen den Apparaturen befindlichen heissen
Leitungen sind. Diese aufwendigen und störanfälligen Einrichtungen entfallen bei
dem erfindungsgemässen Verfahren, da hier die Wärmeaustauscher und die Hydrierzone
in einem Apparat zusammengefasst sind. Dementsprechend ist z. B. der Aufwand für
Montage und Reparatur verringert.
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Weitere Vorteile sind eine verbesserte Ausnutzung des Reaktionsraums
sowie erhebliche Einsparungen an Energie bei der Durchführung
des
erfindungsgemässen Verfahrens, da die sonst erforderliche aufwendige Vorheizung
der Einsatzstoffe entfällt und auch die Wärme des Abschlamms, d. h. des am unteren
Ende des Reaktionsgefässes abgeführten Produktgemische, optimal genutzt wird.
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Hinzu kommt, dass wegen der Möglichkeit, gemäss der Erfindung den
Hydrierreaktor sehr gross bauen zu können, an die Zusammenfassung mehrerer üblicher
Sumpfphasekammern gedacht werden kann, wodurch erhebliche wirtschaftliche Vorteile
erzielt werden.
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In der Figur ist das erfindungsgemässe Verfahren beispielsweise im
Prinzip dargestellt, wobei der Einfachheit halber auf die Darstellung der erforderlichen
und üblichen Nebenapparate, z. B.
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Pumpen, Kompressoren, Wäschen, verzichtet wurde. Als Einsatzstoff
wurde Kohle gewählt.
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In den Reaktionsraum 1, der unter erhöhtem Druck steht, wird über
Leitung 5 feingemahlene, nur noch geringe Wasseranteile enthaltende Kohle, zusammen
mit feinverteiltem Katalysator in einer Schwerölfraktion gemischt, mit relativ niedriger
Temperatur eingeführt. Der Reaktionsraum ist mit Gruppen von waagerecht angeordneten
Böden 2 ausgestattet, die abwechselnd an den sich gegenüberliegenden Wandungen Aussparungen
3 besitzen, die mit nach unten gebogenen Kanten 4 mit sägezahnartigen Aussparungen
versehen sind. Dabei umfassen die obere und untere Gruppe mehr Böden als die im
mittleren Reaktionsraum. Nach Wärmeaustausch in der oberen Gruppe, bei dem das kohlehaltige
Gemisch durch im
Gegenstrom geführtes heisses wasserstoffhaltiges
Gas auf die Reaktionstemperatur gebracht wird, störmt das Gemisch nach unten durch
die der Durchmischung dienenden Bödengruppen, wobei die Hydrierung der Kohle stattfindet.
Durch die Leitungen 9 wird kaltes, wasserstoffhaltiges Gas eingeführt, mit dessen
Hilfe die Wärme, die bei der exothermen Hydrierreaktion entsteht, soweit abgeführt
wird, dass die gewünschte Reaktionstemperatur im mittleren Reaktionsraum eingehalten
wird. Die in diesen eingeführten wasserstoffhaltigen Gase, d. h. die Kaltgase sowie
das über Leitung 7 am unteren Teil des Reaktionsraums eingeleitete Kreislaufgas,
verlassen den Reaktionsraum über Leitung 8. Am Kopf des Reaktionsgefässes wird ein
von flüssigen Produkten freier Raum 14 eingestellt. Aus der Hydrierzone tritt das
den Hauptteil der Hydrierprodukte enthaltende Gemisch in die unterste Bodengruppe,
die ebenfalls als Wärmeaustauscher dient.
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Hier wird die Wärme des auf Reaktionstemperatur befindlichen Gemischs
auf das über Leitung 7 zugeführte wasserstoffhaltige Kreislaufgas übertragen, das
vorher im indirekten Wärmeaustausch in dem Wärmeaustauscher 10 vorgewärmt wurde.
Nach entsprechender Abkühlung wird das Gemisch über Leitung 6 aus dem Reaktionsraum
abgezogen und einer (nicht gezeigten) Aufarbeitung zugeführt.
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Die über Leitung 8 am oberen Ende des Reaktionsraums abgezogenen Gase,
die in der oberen Bodengruppe auf eine niedrige Temperatur gebracht wurden und Kohlenwasserstoffdämpfe
mit sich führen, gelangen nach Durchlaufen des Wärmeaustauschers 10, in dem sie
ihre Wärme indirekt auf das Kreislaufgas abgeben, in den Abscheider 11, aus dem
die kondensierten Kohlenwasserstoffe über
Leitung 12 abgezogen
werden. Über Leitungen 13 oder 13a kann dem über Leitung 7 geführten Kreislaufgas,
gegebenenfalls nach dessen (nicht gezeigter) Wäsche, Frischwasserstoff zugesetzt
werden.
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