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Verfahren zur Herstellung flüssiger Kohlenwasserstoffe durch Hydrierung
von Kohle Es ist bekannt, die chemische Reaktion zwischen Kohle, festen und flüssigen
Kohlenwasserstoffträgern und Wasserstoff bei hohem Druck mit oder ohne Mitwirkung
geeigneter Katalysatoren unter verschieden hoher Temperatur durch Benutzung einer
Reihe von hintereinandergeschalteten Apparaturen, Pumpen, Kompressoren, Heizrohren,
Autoklaven u. dgl. einzuleiten und innerhalb kürzerer oder längerer Zeit zürn Zwecke
der Gewinnung von Hydrierungserzeugnissen, Ölen und Gasen durchzuführen.
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Es ist auch bekannt, Wassergas aus flüssigen Kohlenwasserstoffen,
Erdöl, Braunkohlen- und Steinkohlenteeren und derenDestillationsprodukten dadurch
zu gewinnen, daß die Vergasung im Inneren von Kolbenmaschinen vorgenommen wird,
wobei der benötigte Spaltungsprozeß während des Expansionshubes dieser Kolbenmaschinen
erfolgt und der flüssige Ausgangsstoff in Form von Kohlenwasserstoffen in einer
dem Dieselmotor eigenen Weise eingeführt werden kann.
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Gegenstand vorliegender Erfindung ist die einheitliche Benutzung eines
entsprechend ausgestalteten Presseraumes einer hydraulischen Preßvorrichtung, z.
B. nach der Patentschrift 35o 6r9, um in einem einzigen Arbeitsvorgang feste kohlenstoffhaltige
Stoffe. z. B. in bekannter Weise vorgetrocknete und vermahlene Feinkohlen, Braunkohle,
Steinkohle oder Koks u. dgl., in diesem Preßraum durch Einführung der Ausgangsstoffe
unter Zuführung von Wasserstoff bei hohem Druck, nötigenfalls auch von Katalysatoren,
bei entsprechender Temperatur unmittelbar in destillierbare Öle umzuwandeln.
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Keine andere als gerade eine hydraulische Preßvorrichtung mit einem
leicht für seine Zweckbestimmung auszugestaltenden Preßraum erscheint so geeignet,
um die an sich bekannten Hydrierungs- und Spaltungsreaktionen an festen Kohlenwasserstoffen
als Ausgangsmaterial unmittelbar herbeizuführen, ohne daß die Vor- oder Zwischenschaltung
besonderer Hochdruckapparaturen und Autoklaven nötig ist.
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Das Verfahren der Benutzung des Preßraumes einer hydraulischen Presse
ermöglicht ohne weiteres die Verarbeitung von Feinkohlen ohne Vorvermischung mit
ölen oder mit Umformung in eine Kohle-Öl-Paste, eine unmittelbare innige, bei beliebig
regulierbarem hohem Druck und bei beliebig hoher Temperatur sich vollziehende Durchmischung
und Reaktion mit Wasserstoff mit oder ohne weitere Verwendung von Katalysatoren
sowie die Innehaltung eines konstanten oder wechselnden Druckes innerhalb der erforderlichen
Reaktionszeiten. Die bei den bekannt gewordenen Hydrierungsverfahren vielfach in
Kauf zu nehmende Schwierigkeit, Kohlen unvermischt in fester Form in die Hochdruckapparaturen
einzuführen, fällt weg, denn die hydraulische Preßvorrichtung gestattet, wie bei
einer Braunkohlenbrikettpresse bei Drükken
von i 5oo at und darüber
im Presseraum die Feinkohle in diesen einzuführen. Daneben ist aber gegenüber allen
bisher bekannt gewordenen Apparaturen zur Hydrierung von Kohlen vornehmlich eine
wesentliche Vereinfachung und Verbilligung des Verfahrens auf diese Weise zu erreichen;
bietet doch die eigenartige Benutzung des einheitlichen Presseraums einer hydraulischen
Preßvorrichtung für die Einleitung und Durchführung des Hy drierverfahrens gegenüber
der bisher bekannten Benutzung besonderer Hochdruckkompressoranlagen die technisch,
chemisch und wirtschaftlich nicht zu unterschätzenden Vorteile der räumlichen Beschränkung
der benötigten Apparatur, der leichten Zugänglichkeit und denkbar einfachen Auswechselung
und Einfügung von druck- und temperaturbeständigen Zubehörteilen, Nachstellung und
Regulierung von Zufluß und Absperrorganen, was in Ansehung der chemischen Einwirkungen
auf die Apparatur bei Vorhandensein von Schwefel in der Kohle trotz etwaiger Umwandelung
zu Schwefeleisen durch Zusatz von Eisenoxyd noch wichtiger erscheinen mag.
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Die Verkleinerung des Volumens bei hohem Druck ist apparativ ebenfalls
immer besonders wertvoll, und die für die Arbeitsleistungen unter Druck aufzuwendenden
Kraftkosten verringern sich.
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Die erzielten Ergebnisse, die nach dem vorgeschlagenen Verfahren in
dem Presseraum einer hydraulischen Pressevorrichtung erhalten werden, bleiben selbstverständlich
qualitativ immer abhängig von dem Ausgangsstoff und von der Art der verwendeten
Reaktionsmittel, sie sind aber, da es sich dabei um eine neue und eigenartige Verwendung
einer technischen Apparatur handelt, für die alle bisher gebräuchlichen Reaktionsmittel,
Reaktionsdrücke und Reaktionstemperaturen ohne weiteres auch nach ihren räumlichen
und zeitlichen Einwirkungen in gleicher bekannter Weise geeignet erscheinen, unabhängig
von dem Verfahren selbst, mit dem vor allem bezweckt werden soll, auf einfache Weise
aus festen Kohlenwasserstoff en in Form genügend vorgetrockneter feinkörniger Braun-
oder Steinkohle sowie Feinkoks destillierbare Öle zu gewinnen.
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Nach Versuchsergebnissen wurden z. B. aus Braunkohlenhalbkoks 4.o
bis 6o Gewichtsprozent des Ausgangsstoffes an destillierbaren Ölen erhalten, wovon
63°/o von 65 bis 28o°, 2o°/, über 28o° siedeten, während 17°/o Rückstand mit einem
Erweichungspunkt von 87' verblieben. Daß dabei ein Teil des in der Kohle
vorhandenen Sauerstoffs zu Wasser umgewandelt wird, ein anderer Teil zur Hydroxylgruppe,
d. h. zu Phenolen, reduziert wird, ebenso ein Teil des oft vorhandenen Schwefels
zu Schwefelwasserstoff, des Stickstoffes zu Ammoniak und ein Teil zu gasförmigen
Kohlenwasserstoffen sich umbildet, ist ein verständlicher und bekannter Vorgang,
der aber den Erfolg des direkten Ausbringens destillierbarer Öle nicht beeinträchtigt.
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Das Verfahren ist im näheren gekennzeichnet durch die Verwendung der
nachfolgend beschriebenen Apparatur: In einem Preßklotz a aus Gußeisen ist ein Stahlgußpreßzylinder
b eingesetzt, der einen Arbeitszylinder c enthält, Preß- und Arbeitszylinder lassen
sich aus dem Preßklotz zu etwaiger Instandsetzung leicht herausnehmen. In dem Preßzylinder
ist eine Heizschlange d eingegossen, durch welche erhitztes Öl hindurchgeleitet
werden soll, um die Reaktionsmasse anwärmen zu können. Der Preßstempel E besitzt
vorn eine Stahlblechmanschette, um eine genügende Abdichtung beim Preßvorgange erzielen
zu können.
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Der Preßzylinder ist vorn eingezogen und mit einem Ouerschlitz versehen,
durch welchen zwei Eisen f geschoben werden können, die die Austrittsöffnung dieses
Zylinders in beliebigen Grenzen verändern, um die Reaktionsmasse im Zylinder zurückzuhalten
und den für die Reaktion erforderlichen Druck erzeugen zu können. Die Steigerung
des Druckes in einer solchen Presse ist mühelos auf iooo und mehr Atmosphären ohne
Gefährdung der Apparatur möglich.
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Auf dem Preßklotz a befindet sich ein Kohlentrichter mit zwei Schiebern,
welche die für jeden Preßvorgang vorgesehene Reaktionsmasse in den Preßzylinder
gelangen lassen. In dein Kanal, durch welchen die Reaktionsmasse in den Preßzylinder
gelangt, mündet auch ein Rohr H zur Einleitung des für die Hydrierung benötigten
Gases.
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Der Arbeitsvorgang ist so einzuleiten, daß der Preßkolben die hydrierte
Masse so weit zusammenpreßt und verschiebt, daß genügend Platz für die neue Masse
nebst dem zur Hydrierung nötigen Wasserstoff geschaffen hat. Hierbei ist der Hub
so bemessen, daß eine Zusammenpressung der neuen Füllung erst eintritt, wenn der
Preßkolben die Einfüllöffnung abgeschlossen hat, um zu verhüten, daß Wasserstoff
durch die Einfüllöffnung entweichen kann. Die Schieber in dem Kohlenzuführungsrohr
schließen hermetisch dicht ab.
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Betätigt wird die Presse wie die. in der Patentschrift 35o Gig beschriebene
hydraulische Presse.