DE3046275A1 - Anspringreaktor fuer kohlehydrierung - Google Patents
Anspringreaktor fuer kohlehydrierungInfo
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
- C10G1/00—Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal
- C10G1/06—Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal by destructive hydrogenation
- C10G1/065—Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal by destructive hydrogenation in the presence of a solvent
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Description
rAnspringreaktor für Kohlehydrierung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Anspringreaktor
zum fiydrieren von Kohlebrei mit einem Druckgefäß für Drucke bis zu 700 bar, vorzugsweise bis zu 350 bar, bodenseitigen
Zuleitungen für den Kohlebrei und V/asser stoff gas bei Temperaturen von 4000C bis 4850C, seitlichen Lanzenzuleitungen
für Wasserstoff-Kühlgas, sowie einer kopfseitigen Ableitung für das dampfförmige Wertprodukt, den Sumpf als
flüssige Phase sowie das nicht umgesetzte Wasserstoffgas.
Es ist bekannt, die Hydrierung von Kohle in vier hintereinander geschalteten Reaktoren durchzuführen. Dabei wird der
erste Reaktor als Anspringreaktor bezeichnet. Der zulaufende Brei und das Hydriergas werden hier auf die Reaktionstemperatur
durch Vermischung mit dem Reaktorinhalt aufgeheizt. Damit wird die Anr.pringtemperatur der Hydrierreaktion, die etwa
bei 430 C liegt, überschritten und die Hydrierung setzt voll
ein. Bekannte Anlagen hatten Hochdruckreaktoren von 1 m Durchmesser und 18 m Länge. Aus Fertigungsgründen konnten
keine größeren Einheiten gebaut werden. Der Kohlebrei und das Hydriergas wurden am Reaktorboden durch eine einzige
zentrale Leitung zugeführt. Durch einen langen Konus erfolgte langsam die Erweiterung auf den Reaktorquerschnitt und damit
die gleichmäßige Verteilung von Gas und Brei. Am Kopf des Reaktors war ein ähnlicher Konus ausgebildet. Außer dem Thermorohr
und den Kühlgasrohren hatte der Reaktor keine Einbauten. Durch diese Konstruktion wurden tote Ecken, in denen Gas sich
sammeln und Brei austrocknen konnte, vermieden.
Der Brei wurde mit Temperaturen um 43O°c dem ersten Reaktor
zugeführt. Die Aufv/ärmung erfolgte nur teilweise durch Regeneration, d.h. durch Wärmeaustausch mit den heißen
Reaktionsprodukten. Im Quellgebiet und darunter (t> 28O0C)
wurden rauchgasbeheizte Wärmeaustauscher eingesetzt.
BAD ORIGINAL
BASF Aktiengesellschaft
. Z. 0050/034802
rNachteilig bei den bekannten Reaktoren ist, daß deren
konstruktiver Aufbau nicht beliebig vergrößert werden kann. Bei den heute fertigungstechnisch möglichen Reaktordurchmessern
von 1I-5 m würde der Reaktor nur noch aus 2 Konen
bestehen. Die Vermischung wäre stark behindert, außerdem wäre die Konstruktion sehr materialaufwendig und damit
teuer. Brei und Gas müßten mit der Temperatur der Anspringreaktion zugeführt werden. Dies bedeutet, daß die Aufheizung
teilweise mit Fremdwärme, entweder elektrisch oder mit Rauchgas durchgeführt werden muß.
Es war daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Reaktor von 3-5 m·Durchmesser zu entwickeln, dem der frische
Kohlebrei und das Hydriergas mit einer solchen Temperatur zugefahren wird, wie sie sich durch Regeneration mit dem
knapp 4 70° C heißen, den letzten Reaktor verlassenden Produktstrom,
ergibt. Diese Temperatur soll um 410° C betragen. Sie
liegt dii.mil deutln oh unterhalb dor Ariiiprjniilciuperatur der
Reaktion. Wird nicht für eine schnelle Vermischung mit heißem Reaktorinhalt gesorgt, was in den bekannten Reaktoren eben
nicht der Fall ist, so wird der Reaktor im unteren Teil zunächst "kalt", d.h. tot gefahren. Die Reaktion geht dann
im gesamten Reaktor aus. Die Verteilung von Gas und Brei über den Querschnitt des Reaktors derart, daß keine großen
Reaktorvolumina verschenkt werden, ist eine weitere zu lösende Aufgabe.
Erfindungsgemäß werden diese Aufgaben gelöst durch die
Kombination folgender Merkmale:
a) Ein im Druckgefäß den Reaktors zentral angeordnetes
Umlaufrohr, durch das der Kohlebrei durch Mammutpumpenwirkung von oben in die Nähe der bodenseitigen Zuleitungen
für Brei und Gas zurückgeführt wird, wobei die Zuleitungen für Brei und das Gas als Düsen ausi_
gebildet und kreisförmig um das Umlaufrohr angeordnet and;
BAD ORIGINAL
BASF Aktiengesellschaft - #- 0.2. 0050/034802
rb) das Umlaufrohr hat einen Querschnitt, der 5 bis 15 %
des Reaktorquerschnitts beträgt;
c) am Kopf weist das Umlaufrohr eine Erweiterung auf, wodurch die Gasblasen gehindert werden sollen, mit
nach unten gerissen zu werden. Der Umlauf erfolgt durch die Druckdifferenz zwischen begastem Ringraum
und dem Umlaufrohr, d.h. durch Mammutpumpenwirkung. Der Umlauf kann verbessert werden durch Eindüsen des
frischen Breis im unteren Teil des Umlaufrohres,
wobei der Strahl nach unten gerichtet sein muß. Ein kleiner Teil (10-20$) des V/asser stoffes muß dem Brei
aus reaktionskinetischen Gründen zugegeben werden. Die Hauptmenge wird durch kreisförmig um das Umlaufrohr
angeordnete Düsen, vorzugsweise Strahldüsen, eingeführt. Die Strahldüse besteht aus der Treibstrahldüse
und einem darüber gesetzten Mischrohr, in dem das Treibstrahlmedium mit Reaktorinhalt intensiv gemischt
wird. Damit wird eine gleichmäßige Begasung über den Reaktorquerschnitt erreicht.
Die Eindüsung von frischen Brei und Wasserstoff kann gemeinsam durch eine Düse oder getrennt durch mehrere
Düsen bzw. Zweistoffdüsen erfolgen. Für die Vermischung vorteilhaft ist ein Druckabfall von 1-10 bar in den
Düsen, da hiermit eine hohe Mischintensität erreicht wird.
Vorteilhafterweise schließt die Düsenmündung mit der Innenwand des Reaktors ab, so daß Totzonen in der Wandnähe
vermieden werden.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen, welche Ausführungsformen der Erfindung zeigen, näher erläutert.
• *
BASF Aktiengesellschaft -X- .0.Z. 001,0/0 5Wo:'
PPigur 1 zeigt schematisch den Aufbau eines Anspringreaktors.
Der drucktragende Reaktormantel 1 ist als Zylinder mit halbkugeligem Abschluß oben und unten gebaut. Zentral ist ein
Umlaufrohr 2 mit einer Erweiterung 3 am Kopf innerhalb des Reaktors angeordnet. Das Umlaufrohr 2 ist wesentlich
kleiner als im einphasigen Reaktor üblich. Seine Querschnittsfläche beträgt 5-15 % der Querschnittsfläche
des Reaktors. Das Umlaufrohr 2 ist soweit nach unten gezogen, daß der Reaktorboden vom umlaufenden Flüssigkeitsstrom
bespühlt wird. Gas und Brei werden über Zuleitungen 6,7 durch mehrere ringförmig um das Umlaufrohr 2 angeordnete
Düsen 4 eingespritzt. Diese Düsen 4 sollen mit der Kontur des Reaktormantels 1 abschließen, um Totzonen zu vermeiden,
die Ausgangspunkte für Anbackungen sein könnten. In kurzem Abstand oberhalb der Düsen 4 können Impulsaustauschrohre 5 zur
Intensivierung der Vermischung angeordnet werden. Brei und Gas können, wie in Figur 1 gezeigt, gemeinsam durch die
Düsen 4 in den Reaktor gepumpt werden. Jedoch ist auch eine
getrennte Zuführung oder durch Zweistoffdüsen denkbar.
2 konzentrische Düsen werden als Zweistoffdüsen bezeichnet.
Figur 2 zeigt als Modifikation ein Umlaufrohr 12 mit einer im Umlaufrohr 12 zentral angeordneten Umkehrdüse 14. Der
Brei wird durch ein Rohr 17 nach oben geführt und strömt durch die Umkehrdüse 14 nach unten aus, so daß durch den
Strahlimpuls der Umlauf verstärkt wird.
Aus reaktionstechnischen Gründen muß dem Brei etwas Wasserstoff zugegeben werden. Das Volumen muß aber so klein sein,
daß das Gas nicht nach oben durchschlagen kann. Es genügt, ein Gas zu Flüssigkeits-Volumenverhältnis von 0,5 : 1 einzustellen.
Die Hauptmenge des Gases wird durch Düsen 16, die ringförmig um das Umlaufrohr 12 angeordnet sind, zugeführt.
Um hier eine gute Vermischung und Dispergierung zu erhalten,
sollte der Druckabfall zwischen 1 und 20 bar liegen, vorzugsweise zwischen 1 und 3 bar.
Zeichn. J
532/1-5
Leerseite
Claims (3)
1. Anspringreaktor zum Hydrieren von Kohlebrei mit einem Druckgefäß für Drucke bis zu 700 bar, vorzugsweise bis
zu 350 bar, bodenseitigen Zuleitungen für den Kohlebrei und Wasserstoffgas bei Temperaturen von 400 bis 485°C,
seitlichen Lanzenzuleitungen für Wasserstoff-Kühlgas,
sowie einer kopfseitigen Ableitung für das dampfförmige Wertprodukt, den Sumpf als flüssige Phase sowie das
nicht umgesetzte Wasserstoffgas, gekennzeichnet durch
die Kombination folgender Merkmale:
a) Ein im Druckgefäß (1) zentral angeordnetes Umlaufrohr (2) durch das der Kohlebrei von oben in die Nähe der bodenseitigen
Zuleitungen (6,7) für Brei und Gas zurückgeführt wird, wobei die Zuleitungen (6,7) als Düsen
ausgebildet und kreisförmig um das Umlaufrohr (2) angeordnet sind; .
b) das Umlaufrohr (2) hat einen Querschnitt, der 5 bis 15 %
des Reaktorquerschnitts beträgt; .
c) am Kopf weist das Umlaufrohr (2) eine Erweiterung (3) auf.
2. Anspringreaktor nach Anspruch.1, dadurch gekennzeichnet,
daß den bodenseitigen Zuleitungen (6,7) Impulsaustauschrohre (5) nachgeschaltet sind.
3. Anspringreaktor nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Zuleitung (7) für den vorzugsweise mit einer geringen Menge Gas vermischten Kohlebrei innerhalb
des Umlaufrohres (2) in einer Umkehrdüse (.14) endet.
459/80 Spr/Ke 08.I2.1980
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19803046275 DE3046275A1 (de) | 1980-12-09 | 1980-12-09 | Anspringreaktor fuer kohlehydrierung |
EP81108814A EP0053697A3 (en) | 1980-12-09 | 1981-10-23 | Starting reactor for coal hydrogenation |
JP56194658A JPS57121091A (en) | 1980-12-09 | 1981-12-04 | Initiation reactor for hydrocarbon addition |
ZA818493A ZA818493B (en) | 1980-12-09 | 1981-12-08 | Starting reactor for hydrogenating coal |
AU78362/81A AU7836281A (en) | 1980-12-09 | 1981-12-08 | Starting reactor for the hydrogenation of coal |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19803046275 DE3046275A1 (de) | 1980-12-09 | 1980-12-09 | Anspringreaktor fuer kohlehydrierung |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3046275A1 true DE3046275A1 (de) | 1982-07-15 |
Family
ID=6118651
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19803046275 Withdrawn DE3046275A1 (de) | 1980-12-09 | 1980-12-09 | Anspringreaktor fuer kohlehydrierung |
Country Status (5)
Country | Link |
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EP (1) | EP0053697A3 (de) |
JP (1) | JPS57121091A (de) |
AU (1) | AU7836281A (de) |
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Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US4221653A (en) * | 1978-06-30 | 1980-09-09 | Hydrocarbon Research, Inc. | Catalytic hydrogenation process and apparatus with improved vapor liquid separation |
-
1980
- 1980-12-09 DE DE19803046275 patent/DE3046275A1/de not_active Withdrawn
-
1981
- 1981-10-23 EP EP81108814A patent/EP0053697A3/de not_active Withdrawn
- 1981-12-04 JP JP56194658A patent/JPS57121091A/ja active Pending
- 1981-12-08 AU AU78362/81A patent/AU7836281A/en not_active Abandoned
- 1981-12-08 ZA ZA818493A patent/ZA818493B/xx unknown
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP0053697A3 (en) | 1983-01-12 |
ZA818493B (en) | 1982-11-24 |
AU7836281A (en) | 1982-06-17 |
JPS57121091A (en) | 1982-07-28 |
EP0053697A2 (de) | 1982-06-16 |
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Legal Events
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8130 | Withdrawal |