DE303901C

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Publication number: DE303901C
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Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Durchführung der Hydrierung von Kohle und Kohlenwasserstoffen in unter sehr hohem Druck, von beispielsweise ioo Atm., stehenden Appiaraten bei Temperaturen¹ von imehr als 300⁰. Unter den genannten Umständen ist die Erhaltung der erforderlichen, Reaktionstemperatur durch äußere Wärmezufuhr praktisch schwer durchführbar, weil die unter so hohem Druck stehenden Gefäße nicht nur gegen höhere Temperaturen an sich empfindlich sind, sondern auch ,schon durch ungleichförmige Erhitzung in ihrer Festigkeit leiden können. Die Schwierigkeiten werden der Erfindung zufolge dadurch vermieden, daß man das für den Reaktionsprozeß erforderliche Hydrierungsgas als Wärmeträger benutzt. Die praktische Möglichkeit hiervon beruht auf dem Umstände, daß das Hydrierungsgas unter dem hohen Druck einen großen Wärmeinhalt besitzt, welcher es zur Übertragung selbst größerer Wärmemengen in das Innere des Druckgefäßes sehr geeignet macht. Die erforderliche Aufherzung oder gegebenenfalls auch Abkühlung dieses gespannten· Hydrierungsgases läßt sich in 'den Rohrleitungen, vermittels deren das Gas durch das Druckgefäß hindurchgeschickt wird, in an sich bekannter Weise leicht erreichen. Man kann auch die durch den Vorgang entstehenden Produkte durch den kreisenden Gasstrom aus dem Hochdruckbehälter heraustragen und außerhalb des Reaktionsbehälters durch Abkühlung kondensieren und die kreisenden Gase erst nach erfolgter Kondensation der , Reaktionsprodukte vor dem Wiedereintritt in den Hochdruckbehälter aufheizen. Hierbei ergibt sich eine besonders gute Ausbeute.The invention relates to the performance of the hydrogenation of coal and hydrocarbons in under very high pressure, for example, ioo atm. Property Appiaraten at temperatures of ¹ 300 imehr ^0th Under the circumstances mentioned, it is practically difficult to maintain the required reaction temperature by external heat supply, because the vessels under such high pressure are not only sensitive to higher temperatures, but can also suffer in their strength due to uneven heating. According to the invention, the difficulties are avoided in that the hydrogenation gas required for the reaction process is used as a heat carrier. The practical possibility of this is based on the circumstances that the hydrogenation gas has a large heat content under the high pressure, which makes it very suitable for transferring even larger amounts of heat into the interior of the pressure vessel. The necessary heating up or, if necessary, also cooling of this pressurized hydrogenation gas can easily be achieved in a manner known per se in the pipelines by means of which the gas is sent through the pressure vessel. The products created by the process can also be carried out of the high-pressure container by the circulating gas flow and condensed outside the reaction container by cooling and the circulating gases only heat up after condensation of the reaction products before re-entry into the high-pressure container. This results in a particularly good yield.

Um die durch das Hydrierungsgas in den Reaktionsraum einzuführende Wärmemenge auf ein erträglich niedriges Maß zu beschränken, empfiehlt es sich, in bekannter Weise dafür Sorge zu tragen, daß keine namhaften Wärmeverluste durch Strahlung durch die Wand des Reaktionsgefäßes eintreten. Zu diesem Zweck kann man das Reaktionsgefäß in einem Raum unterbringen, der seinerseits ungefähr auf der Reaktionstemperatur gehalten wird. Dieses kann beispielsweise so geschehen, daß man den Reaktionsbehälter ummantelt und durch den Mantelraum Verbrennungsgase von entsprechender Temperatur hindurdhschickt oder diesen Mantelraum als Metallbad ausbildet, das auf der Reaktionstemperatur gehalten wird. Eine Beheizung des Reaktionsgefäßes auf diesem Wege, woran man vielleicht denken könnte, würde praktisch nicht durchführbar sein, weil wegen der großen Wandstärke des Druckgefäßes ein erhebliches Temperaturgefälle erforderlich sein würde, das zur Anwendung von die Festigkeit der Wand schädigenden Außentemperaturen nötigen würde.To the amount of heat to be introduced into the reaction space by the hydrogenation gas To limit it to a tolerable low level, it is advisable in a known manner to ensure that no significant heat losses due to radiation through the Enter the wall of the reaction vessel. The reaction vessel can be used for this purpose Place in a room, which in turn is kept approximately at the reaction temperature will. This can be done, for example, by encasing the reaction vessel and combustion gases of the appropriate temperature through the jacket space hindurdh or forms this jacket space as a metal bath that is kept at the reaction temperature. A heating of the reaction vessel in this way, what one might think it would be impractical because of the large size Wall thickness of the pressure vessel a significant temperature gradient would be required to apply the strength the wall damaging outside temperatures would be necessary.

Man hat zwar bereits bei Hochdruckhydrierungsverfahren, nämlich bei der synthetischen Darstellung von Ammoniak aus Luftstickstoff, vorgeschlagen, das Hydrierungsgas im Kreislauf durch den Hochdruckbehälter zu leiten und außerhalb des Höchdruckbehälters durch Abkühlung des umlaufenden Gases dieIt is true that high-pressure hydrogenation processes namely in the synthetic preparation of ammonia from atmospheric nitrogen, suggested that the hydrogenation gas im To direct the circuit through the high pressure vessel and outside of the high pressure vessel by cooling the circulating gas the

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kondensierbaren Produkte (Ammoniak) abzuscheiden. Bei diesem Verfahren erfolgte jedoch die Zuführung der erforderlichen Wärme durdh elektrische Beheizung des Innenraumes des Hochdruckbehälters, wobei nur ein Teil durch Wärmeaustausch zwischen den. den Katalysator verlassenden heißen Gasen und den von außen wieder zuströmenden kalten Gasen wiedergewonnen wunde. Es ist hierbeito separate condensable products (ammonia). However, in this procedure the supply of the required heat by means of electrical heating of the interior of the high pressure vessel, only part of which is achieved by heat exchange between the. the The hot gases leaving the catalyst and the cold gases flowing in again from the outside Gases recovered wound. It is here

ίο also die Aufwendung kostspieliger elektrischer Energie erforderlich, die bei dem vorliegenden Verfahren vermieden wird. Auch bedeutet die Anordnung hocherhitzter Teile im Innern des Hochdruckbebälters eine stetige Gefahrenquelle.ίο So the use of expensive electrical Energy required, which is avoided in the present method. Even the arrangement of the highly heated parts inside the high pressure vessel means a constant one Source of danger.

Man hat auch bei Vorgängen, die ohne Anwendung hohen Druckes verlaufen, nämlich bei der Trockendestillation des Holzes, bereits vorgeschlagen, die im Reaktionsbehälter leicht eintretenden schädlichen Selbstüberhitzungen des zu destillierenden Holzes dadurch zu vermeiden, daß man die Destillationsgase durch den Reaktionsbehälter umlaufen ließ und außerhalb des Reaktionsbehälters nach Ausscheidung der kondensierbaren Produkte bis zur gewünschten Temperatur aufheizte. Um hierbei ,den erforderlichen Wärmebedarf decken zu können, war es praktisch notwendig, den Destillationsgasen¹ einen Körper von hoher spezifischer Wärme zuzumischen, nämlich Kohlenwasserstoffe der Päraffmreihe. Das vorliegende Verfahren gestaltet siöh demgegenüber besonders einfach, da hier der hohe Druck, unter dem das Hydrierungsgas steht, ohne weiteres das Mittel bietet, den erforderlichen Wärmebedarf zu decken, da ■ die starke Kompression des Hydrierungsgases zur Folge hat, daß die Volumeneinheit des Gases eine erhebliche Wärmemenge zu tragen vermag. In funktioneller Hinsicht besteht auch 'zwischen dem vorliegenden Verfahren und dem vorbekannten Verfahren zur Holzdestillation der wesentliche Unterschied, daß das kreisende Gas nicht ein Erzeugnis des Vorganges bildet, sondern, daß es eine der Reaktionekomponenten darstellt, so daß gegen den Umlauf des Hydrierungsgases das Bedenken bestand, daß es im weiteren Verlauf allmählich durch Beimischung von nicht kondensierbaren Reaktionsprodukten (Methan usw.) so stark verdünnt werden könnte, daß die durchzuführende Reaktion selbst dadurch gehemmt und evtl. schließlich unmöglichi gemacht werden könnte. Es hat sich indessen gezeigt, daß die Durchführung der Reaktion in einem ununterbrochenen Vorgang bei Kreisen des Hydrierungsgases anstandslos vonstatten geht, und daß sogar dadurch! die Hydrierung der Kohle begünstigt wird.It has already been proposed in processes that take place without the use of high pressure, namely in the dry distillation of the wood, to avoid the harmful self-overheating of the wood to be distilled that easily occurs in the reaction vessel by letting the distillation gases circulate through the reaction vessel and outside of the Reaction container heated to the desired temperature after the condensable products have been separated out. To this, cover the required heat demand, it was practically necessary to mix the distillation gases ¹ a body of high specific heat, namely hydrocarbons of Päraffmreihe. In contrast, the present process is particularly simple, since the high pressure under which the hydrogenation gas is available here easily provides the means to meet the required heat requirement, since the strong compression of the hydrogenation gas results in the volume unit of the gas being one able to carry a considerable amount of heat. From a functional point of view, there is also the essential difference between the present process and the previously known process for wood distillation that the circulating gas is not a product of the process, but that it is one of the reaction components, so that there was concern about the circulation of the hydrogenation gas that in the further course of the process it could gradually be diluted to such an extent by the addition of non-condensable reaction products (methane, etc.) that the reaction to be carried out itself could thereby be inhibited and possibly finally made impossible. It has been shown, however, that the reaction can be carried out in one uninterrupted process with circles of the hydrogenation gas, and that even as a result! the hydrogenation of the coal is favored.

Example.

In einem Druckgefäß von 40 1 Inhalt wurden 20 kg Petroleumrückstände heiß eingefüllt. Der zur Hydrierung nötige Wasserstoff wurde in einem Bleibadofen auf 5 50⁰ erhitzt und unter einem Druck von 150 Atm., unter dem das ganze System steht, in das Druckgefäß geleitet. Die bei der Hydrierung entstehenden leichten Produkte wurden durch das kreisende Gas aus^dem Hochdruckbehälter entfernt und durch Abkühlung kondensiert. Der von der Pumpe angesaugte Wasserstoff wurde von neuem durch den Bleibadofen geschickt, auf 550⁰ erhitzt und wieder in das Druckgefäß geleitet. Die Geschwindigkeit des Gases betrug 12 1 in der Minute. Es ließ sich auf diese Weise eine gleichbleibende Temperatur von 400⁰ im Reaktionsr.auim erzielen. 20 kg of petroleum residues were poured hot into a pressure vessel with a capacity of 40 l. The required for hydrogenation, hydrogen was heated in a Bleibadofen 5 ⁰ 50 and passed into the pressure vessel under a pressure of 150 atm., At which the whole system is. The light products formed during the hydrogenation were removed from the high-pressure container by the circulating gas and condensed by cooling. The aspirated by the pump, hydrogen was sent again by the Bleibadofen, heated to 550 ⁰ and then fed back into the pressure vessel. The speed of the gas was 12 liters per minute. In this way it was possible to achieve a constant temperature of 400 ⁰ in the reaction chamber.

Claims

Patent claim:

Process for the hydrogenation of coal and hydrocarbons at high pressure and elevated temperature, thereby
indicates that, for the purpose of temperature control, the highly compressed hydrogenation gas is circulated through the pressure vessel and heated outside the pressure vessel.

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