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Verfahren zum Hydrieren und Aufspalten von Kohle und Kohlenwasserstoffen
durch Erhitzen unter Wasserstoffdruck Die Erfindung betrifft eine weitere Ausbildung
des bekannten Verfahrens zum Hydrieren und Aufspalten von Kohle und Kohlen.-wasserstoffen
durch Erhitzen unter Wasserstoffdruck und bezweckt insbesondere, die technischen
Schwierigkeiten zu überwinden, welche sich bei der Verflüssigung von Kohle durch
Hydrieren ergeben haben, ohne auf deren Verarbeitung beschränkt zu sein. Die Verbesserung
gilt selbstverständlich ebenso für das Aufspalten von Kohlenwass«sto@-fen, wie Teere
und Öle. Die Schwierigkeiten, welche sich insbesondere bei der Verflüssigung von
Kohle ergeben haben, treten dann auf, wenn es sieh darum handelt, die Ausbeute an
besonders gewünschten Produkten zu steigern; sie treten weiterhin auf, wenn mit
festen Zuschlägen gearbeitet werden soll, weil, diese die ununterbrochene Durchführung
des Verfahrens erschweren.
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Das neue Verfahren besteht darin, daß man die Reaktion in zwei Stufen
durchführt, indem man die Temperatur in der ersten Stufe niedriger wählt als in
der zweiten Stufe, so daß in der ersten. Stufe hauptsächlich die Hydrierung, in
der zweiten hauptsächlich die Aufspaltung stattfindet.
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Es ist bereits bekannt, Kohle bei Gegenwart von Ölen und innerhalb
mäßiger Zeitdauer mit gutenAusbeuten anÖlen zu hydrieren. Auch Katalysatoren sind
dabei mit Erfolg verwendet worden. Dasselbe gilt von Teeren, Ölen u. dgl. Schließlich
ist wiederholte Hydrierung auf diesem Gebiet bereits vorgeschlagen worden.
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Die wiederholte Hydrierung wird nach der Erfindung in einer neuen
Weise durch; geführt, insofern, als in dem Verfahren darauf Rücksicht genommen wird,
daß zwei Reaktionen nebeneinander verlaufen, nämlich Hydrierung und Spaltung. Es
wird deshalb in zwei Stufen und derartig durchgeführt, daß Hydrierung und Spaltung
sich nicht unvorteilhaft überschneiden, sondern in der ersten Stufe im wesentlichen
Hydrierung, in der zweiten vorwiegend Spaltung erfolgt.
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Das neue Verfahren kann deshalb nicht als eine einfache Kombination
der bekannten Druckhydrierung von Kohle und von Kohle@nwasserstoffen mit der an
sich bekannten Druckwärmespaltung von Ölen unter Wasserstoffdruck angesehen werden.
Die reine Druckhydrierung von Kohle und von Kohlenwasserstoffen, wie sie in den
Patentschriften 301 z3 r und 30G.348 -beschrieben ist, erfolgt ohne
Berücksichtigung der Tatsache, daß, dabei neben der Hydrierung gleichzeitig ein
Spaltungsvorgang verläuft, und auch bei der üblichen Druckwärmespaltung von Ölen
unter Wasserstoffdruck finden Hydrierung und Spaltung nebeneinander in einer Stufe
statt. Würde man beide Verfahren ohne weiteres miteinander kombinieren, so würde
man nicht das günstige Ergebnis des vorliegenden Verfahrens, d. h. die gleichen
wertvollen Produkte
erzielen, da deren Bildung nur durch zielbewußtq
Trennung des Hydrierungs- von dem Spaltungsvorgang gewährleistet wird.
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Zwecks Durchführung ..de Erfindung wird die Temperatur als die maßgebende
Reaktionsbedingung in den beiden Stufen des Verfahrens verschieden hoch gewählt
und dabei zunächst die Hydrierung unter Bedingungen, n@eckmäßig von etwa 400°, verlaufen
gelassen, unter welchen die Spaltung noch nicht oder unmerklich erfolgt. Die Spaltungstemperatur
muß man dann entsprechend höher wählen, um wertvollere flüssige Destillate zu gewinnen,
wobei man allerdings, namentlich wenn man auf niedrigsiedende Benzine hinarbeitet,
merkliche Verluste infolge von Gasbildung in Kauf nehmen muß.
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Wenn man die neue Arbeitsweise wie bisher in einem einzigen Reaktionsgefäß,
ausführen will, dann bedingt die Arbeit in zwei Stufen eine Anpassung der Gesamtvorrichtung
einschließlich Dephlegmatoren, Wärmeaustauscher usw. an die wechselnden Arbeitsbedingungen.
Da das technisch schwierig auszuführen ist, besteht eine besondere Ausführungsform
des neuen Verfahrens darin, die beiden Phasen in zwei oder mehreren hintereinandergeschalteten
Gefäßen vor sich gehen zu lassen, weil dann keine ständig wechselnde Einstellung
der Vorrichtung erforderlich wird.
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Wenn man dann weiter die Anordnung trifft, daß das Heizmittel im Gegenstrom
zu den reagierenden Stoffen läuft, so wird dadurch die Temperatursteigerung in dem
Spaltungsgefäß gegenüber dem Vorbehandlungsgefäß bereits selbsttätig herbeigeführt.
Ausführungsbeispiele i. In einem 2-Liter-Autoklaven werden Zoo g einer Schwelkohle
unter Beigabe von io g Luxmasse und unter Vorpressung von ioo Atm. Wasserstoff einmal
unmittelbar auf 47o` erhitzt und eine, Stunde lang auf dieser Temperatur gehalten,
das andere Mal zunächst eine halbe Stunde lang auf 39o° und nachher noch eine Stunde
lang bei 47o° erhitzt. ` Im ersten Falle tritt Verkokung der Kohle ein. Der Koks
setzt sich in festen Stücken an der Wandung der Bombe fest und macht die glatte
Durchführung des Vorganges unmöglich. Im zweiten Falle entsteht keine solche Koksbildung.
Es wird ein dünnflüssiges Produkt in einer Ausbeute von etwa 6o % (berechnet auf
Rohkohle) erhalten, das etwa zu je einem Drittel aus Motortreibstoff (Benzin), Dieselöl
und Schweröl (Heizöl) besteht. Daneben sind nur noch Spuren von benzolunlöslic'hen
organischen Produkten vorhanden.
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2..' Von !einer Steinkohle-Gasflammkohle wird eine Mischung aus r40
g K01116 und 70 g Steinkohlenteer in ähnlicher Weise wie oben, nämlich auf
48o° unmittelbar, das andere Mal zuvor eine halbe Stunde lang bei 4i0° erhitzt.
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Im ersten Falle bildet sich wieder festbackender Koks. Im zweiten
Falle wird wieder ein Produkt wie oben erhalten in einer Ausbeute von 55 % benzollöslichem
Gesamtöl aus der Kohle und mit 12 % benzolunlöslichen Produkten.
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3. In einem 2-Liter-Autoklaven werden 200 g mexikanisches Rohöl unter-
Beigabe von io g Luxmasse und nach Vorpressung von ioo Atm. Wasserstoff auf 46o°
erhitzt und auf dieser Temperatur während einer Stunde belassen. Nach. Öffnen der
Bombe zeigt sich, daß sich etwa 15,% des Materials in harten Koks verwandelt haben.
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Erhitzt man dagegen unter sonst gleichen Bedingungen zunächst nur
auf 420°, hält diese Temperatur während einer Stunde aufrecht, steigert dann erst
die Temperatur auf 46o° und hält diese letztere Temperatur während einer halben
Stunde, so zeigt sich die Bombe nach dem öffnet frei von festge-: backenem Koks.
Die Ausbeute an Gesamtöl ist wieder wies vorher, davon sind 2 5 % Motortreibstoff
(Benzin).