DE585652C - Verfahren zur Gewinnung wertvoller Kohlenwasserstoffe - Google Patents

Description

• Verfahren zur Gewinnung wertvoller Kohlenwasserstoffe Bei den bisher bekannten Verfahren zur Gewinnung wertvoller Kohlenwasserstoffe aus kohlenstoffhaltigen festen Stoffen, wie z. B. Kohle, Torf, Halbkoks, Pech u. dgl., durch Druckwärmebehandlung in Gegenwart von Wasserstoff muß die zuzuführende Wärme vom Wärmeüberträger aus durch mehr oder minder dicke Schichten des schlecht wärmeleitenden Ausgangsmaterials hindurchgeleitet werden, was nur möglich ist, wenn man ein größeres Temperaturgefälle herstellt. Dies hat jedoch zur Folge, daß Überhitzungen und damit unerwünschte chemische Reaktionen, insbesondere Gasbildung durch zu weitgehende Spaltung und Koksbildung, eintreten, da die optimale Umwandlungstemperatur nur einen verhältnismäßig engen Temperaturbereich umfaßt. In abgeschwächtem Maße ist dies auch bei Zuführung eines Teiles oder der gesamten erforderlichen Wärme durch die Hydriergase der Fall. Am ehesten können schädliche Überhitzungen hintangehalten werden, wenn das Aufheizen des zu behandelnden Materials sehr langsam, z. B. in langen Heizschlangen und unter ständiger Umwälzung der Masse, erfolgt und auch während des Hydriervorganges die Masse in Bewegung bleibt oder wenn man in sehr dünnen Schichten arbeitet.
• Da bei den Verfahren zur Umwandlung von Kohle in Öle nicht nur die Wasserstoffanlagerung, sondern auch die (teils vorhergehende, teils gleichzeitige, teils nachfolgende) Spaltung eine wesentliche Rolle spielt, andererseits aber eine zu weitgehende Spaltung, die meist mit Koksbildung Hand in Hand geht, durchaus unerwünscht ist, ist es von Wichtigkeit, daß der Wasserstoff möglichst zu jedem Kohlenwasserstoffmolekül Zutritt hat, was wiederum nur durch Umwälzung der Masse, vorteilhaft bei gleichzeitiger Ausbildung dünner Schichten, was aber eine umständliche Apparatur und große Räume erfordert, in gewissem Umfange ermöglicht werden kann.
• Nicht in letzter,Linie ist auch die rasche Fortschaffung der gebildeten wertvollen Kohlenwasserstoffe aus dem Heizraum notwendig, weil - ebenso wie durch Überhitzung - auch infolge zu lang dauernder Hitzeeinwirkung eine zu weitgehende Spaltung zu befürchten ist.
• Alle diese Nachteile werden, wie gefunden wurde, vermieden, wenn man die zu behandelnden Ausgangsstoffe in verteilter Form, z. B. in feinkörnigem oder pulverigem Zustand kontinuierlich in Gegenwart von Wasserstoff durch einen Druckbehälter, in dem erhitzte Heizkörper angeordnet sind, frei abwärts fallen läßt. Der Wasserstoff kann hierbei im Gleichstrom oder Gegenstrom zu den zu behandelnden Stoffen geführt werden. Man kann auch in diskontinuierlicher Weise Wasserstoff von Zeit zu Zeit ab- und zuführen.
• Die Heizkörper können aus senkrecht stehenden, durch, zweckmäßig zirkulierende heiße Gase, Dämpfe oder Flüssigkeiten erhitzten Rohren, Hohlplatten .o. dgl. oder aus elektrisch geheizten, senkrecht gespannten Drähten oder Bändern bestehen. Die Höhe des Druckbehälters ist so zu wählen, daß eine für die gewünschte Umwandlung ausreichende Fallzeit erzielt wird.
• Um die Fallzeit zu verlängern bzw. um mit Druckbehältern von geringerer Höhe auszukommen, kann man ebenfalls auf Reaktionstemperatur erhitzte, aber derart übereinander angeordnete Prallkörper von geringem Raumbedarf im Druckbehälter anbringen, daß der freie Fall der zu behandelnden Stoffteilchen dauernd unterbrochen wird. Die Prallkörper können aus Stäben, Bändern, Spiralen, Gittern, Sieben, gelochten Platten u. dgl. bestehen und sind entweder mit den senkrecht stehenden Heizröhren wärmeleitend verbunden oder sind als unmittelbar zu beheizende Hohlkörper (z. B. Röhren) ausgebildet oder werden elektrisch beheizt.
• Unter Umständen kann es vorteilhaft sein, die Temperatur der Heizkörper bzw. Prallkörper in Richtung des freien Falles zu steigern bzw. Zonen verschiedener Temperatur herzustellen.
• Um eine Anstauung des zu behandelnden Materials auf jeden Fall zu verhindern, kann es unter Umständen zweckmäßig sein, die Prallkörper dauernd oder zeitweise mechanisch zu erschüttern.

  Die Heizkörper bzw. die erhitzten Prall-

  körper können von einem mit zweckmäßig

  nach oben schräg abgedeckten Löchern oder

  Schlitzen versehenen Zylindermantel .von klei-

  nerem Durchmesser als der Druckbehälter

  umgeben sein, wodurch der weitere Vorteil

  erzielt wird, daß die drucktragende Wand

  kühler gehalten werden kann und so mecha-

  nisch und chemisch viel weniger beansprucht

  wird, so daß man mit geringeren Wandstär-

  ken und billigerem Materialauskommen kann.

  Die Prallkörper können aus einem die Spal-

  tung und bzw. oder die Hydrierung kataly-

  tisch begünstigenden Material bestehen bzw.

  damit überzogen sein. Auch kann rriän dem

  zu behandelnden -Material katalytisch wirk-

  same Stoffe vorher 'beimischen oder gleich-

  zeitig mit diesem oder an einer tieferen Stelle

  in den Behälter einbringen. '

  Bei der Druckwärmebehandlung der umzu-

  wandelnden-Stoffe in der beschriebenen Weise

  in freiem -öder `unterffllieriem ffeeil Fäll -

  durch eine Wasserstoffatmosphäre zwischen Heizkörpern oder über erhitzte Prallkörper findet überhaupt keine Schichtenbildung statt. Die Kohleteilchen nehmen beim Abwärtsfallen die Reaktionstemperatur an, ohne daß irgendwie in Betracht kommende schädliche Überhitzungen auftreten können, da die einzelnen Teilchen ihre größtmögliche Oberfläche der Wärmeeinwirkung freigeben. Ebenso kann der Wasserstoff unbehindert von allen Seiten an die einzelnen Teilchen herantreten, so daß Spaltung und Hydrierung gleichzeitig erfolgen kann. Die gebildeten wertvollen Kohlenwasserstoffe lösen sich infolge der großen Oberfläche und infolge der Bewegung in Dampfform resch von den Teilchen ab, wodurch der noch nicht umgewandelte Rest der Teilchen immer wieder für die intensive Einwirkung von Wasserstoff und Hitze freigelegt wird.
• Die Dämpfe der entstandenen wertvollen Kohlenwasserstoffe werden zweckmäßig über die ganze Höhe des Druckbehälters seitlich abgezogen, indem man z. B. an verschiedenen Stellen des Behälters das Gasdampfgemisch in einen gemeinsamen oder mehrere getrennte Kühler abführt und nach Abscheidung der Kohlenwasserstoffe das Gas im Kreislauf zurückführt. Man kann unter Umständen aber auch die gegebenenfalls gekühlte, drucktragende Behälterwand selbst als Kondensationsfläche benutzen, die je nach Wunsch durch Auffangrinnen in verschiedener Höhe unterteilt sein kann.
• Es ist zwar bekannt, Öle durch Versprühen in einem Behälter, in dem innen elektrisch geheizte Heizkörper und zum Vorerhitzen des Öles dienende Schlangenrohre angeordnet sind, ohne Anwendung von Druck, evtl. in Gegenwart von Wasserstoff, zu kracken. Die Krackung erfolgt hierbei durch Berührung mit den mit katalytischem Material überzogenen, elektrisch erhitzten Heizkörpern beim Darüberrieseln. Demgegenüber werden bei dem vorliegenden Verfahren fein verteilte, feste kohlenstofthaltige Stoffe während ihres freien Falles durch einen mit Waserstoff

  unter Drück gefüllten Behälter, in dem Heiz-

  körper angeordnet sind, hydriert. Die -er-

  hitzten Heizkörper dienen hierbei nur zur

  E.rwärmüng des Wasserstoffs durch Leitung

  und. zur Erhitzung der festen Teilchen, vor-

  zugsweise durch Strahlung, denn bei senk-

  recht stehenden Heizkörpern kommt der

  größte Teil der festen Teilchen mit den Heiz-

  flächen überhaupt nicht, bei übereinander an-

  geordneten, den freien Fallunterbrechenden

  Prallkörpern von geringem Raumbedarf nur

  während eines Bruchteils der Behandlungs-

  dauer in, Berührung. . Es ist ferner bekannt,

  "Kähle-mifels'eiüe`s'Ga's'ströiiie's iri Reaktions-

  Behälter einzubringen. Hierbei werden je- doch im Reaktionsraum selbst keine erhitzten Heizkörper verwendet.
• Beipiel i Feingemahlene Gasflammkohle wird mittels einer Schleuse A (vgl. Abb. i) und eines Zellenrades K in einen mehrere Meter hohen mit Wasserstoff von etwa Zoo at gefüllten Druckbehälter B eingebracht, in dem sich ein System von dicht übereinander angeordneten, auf etwa 4oo° elektrisch geheizten, engmaschigen Sieben C befindet, die durch einen mit Schlitzen L versehenen, gegen die Siebe isolierten Zylindermantel D von kleinerem Durchmesser als der Druckbehälter untereinander verbunden sind und durch eine Vorrichtung E dauernd erschüttert werden. Die Kohle wird auf ihrem vielfach unterbrochenen Fallwege durch das Siebsystem zu mehr als 8o % abgebaut. Die in einer Ausbeute von etwa 6o °/o erhaltenen Öle und die Gase werden zu den Kondensatoren F abgeführt. Die Kondensate werden indem Behälter G abgeschieden. Das Gas wird durch das Ventil H entspannt bzw. nach Auswaschung des Methans dem Kreislauf bei J wieder zugeführt.
• Beispiel :2 Mitteldeutsche Braunkohle wird nach Trocknung bis zu einem Wassergehalt von 501, und Feinmahlung auf io ooo Maschen mittels einer Schleuse A (vgl. Abb. 2) in einen io bis 15 m hohen, mit Wasserstoff von etwa Zoo at gefüllten Druckbehälter B eingebracht, in dem sich eine Anzahl senkrecht stehender, durch im Kreislauf befindliche heiße Gase auf etwa q.50° erhitzter Rohre M befinden. Auf ihrem Fallwege werden die als Staubwolke niederschwebenden Kohleteilchen zu mehr als 70 % abgebaut. Die in einer Ausbeute von etwa 55 °7o gebildeten Öldämpfe werden mit dem Gasstrom zum Kondensator F abgeführt und das Kondensat im Behälter G abgeschieden. Aus dem zirkulierenden Wasserstoff werden im Wascher N gasförmige Kohlenwasserstoffe ausgewaschen und jener durch die Pumpe 0 und die Leitung P dem Behälter bei J wieder zugeführt. Der nicht abgebaute, stark aschehaltige Kohlerest wird durch die Austragschleuse 0 abgeführt.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Gewinnung wertvoller Kohlenwasserstoffe aus kohlenstoffhaltigen festen Stoffen, wie z. B. Kohle, Torf, Halbkoks, Pech u..dgl., durch Behandlung mit. Wasserstoff oder Wasserstoff enthaltenden Gasen bei erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck, dadurch gekennzeichnet, daß man die Ausgangsstoffe in verteilter Form kontinuierlich durch einen Behälter, in dem erhitzte Heizkörper angeordnet sind, frei abwärts fallen läßt.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß man die Ausgangsstoffe zwischen senkrecht stehenden Heizkörpern frei abwärts fallen läßt.
3. 3. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß man die Ausgangsstoffe über erhitzte, übereinander angeordnete, gegebenenfalls erschütterbare Prallkörper von geringem Raumbedarf in vielfach unterbrochenem Fall frei abwärts fallen läßt. q..
4. Verfahren nach Anspruch 3, .dadurch gekennzeichnet, daß man die Prallkörper zum ,Teil oder alle aus katalytisch wirksamem Material herstellt oder damit überzieht.
5. 5. Verfahren nach Anspruch i bis q., dadurch gekennzeichnet, daß man die Temperatur in Richtung des freien Falles steigert bzw. Zonen verschiedener Temperatur herstellt.
6. 6. Verfahren nach Anspruch i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere drucktragende Wand ungeheizt bleibt oder gekühlt wird.
7. 7. Verfahren nach Anspruch i bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man die gebildeten Dämpfe und Gase, gegebenenfalls fraktioniert, seitlich abzieht.