DE655979C - Verfahren zur Druckhydrierung von Kohlen, Teeren, Mineraloelen, deren Destillations- oder Extraktionsprodukten - Google Patents

Description

• Verfahren zur Druckhydrierung von Kohlen, Teeren, Mineralölen, deren Destillations-oder Extraktionsprodukten Beider Überführung von Kohlen,Teer en, Mineralölen, deren Destillations- oder Extraktionsprodukten in wertvolle flüssige Produkte durch Behandeln mit Wasserstoff oder Wasserstoff abgebenden Gasen bei erhöhter Temperatur und unter Druck, zweckmäßig in Gegenwart von Katalysatoren, kann die kegelung der Arbeitstemperatur teils durch unmittelbare Vorerhitzung der in den Reaktionsraum eintretenden Stoffe, teils mittelbar durch Wärmeregeneration erfolgen.
• Es wurde nun gefunden, daß es besonders vorteilhaft ist, wenn man diese Arbeitsweise derart ausführt, daß der größere Teil der Ausgangsstoffe zusammen mit Wasserstoff durch Wärmeregeneration auf bzw. nahezu auf Reaktionstemperatur aufgeheizt und der verbleibende kleinere Teil zusammen mit Wasserstoff ohne Aufheizung oder durch fremde Wärmequellen aufgeheizt dem Reaktionsrauen zugeführt wird.
• Diese Arbeitsweise hat ganz erhebliche Vorteile, wie aus folgenden Ausführungen ersichtlich ist: Würde man die gesamten aufzuheizenden Reaktionsstoffe durch die Wärmeaustauscher leiten, so würde die Temperaturdifferenz zwischen dem aufheizenden und aufzuheizenden Strom sehr groß sein, z. B. über roo° betragen. Dadurch würden z. B. bei einem Rohrbündelwärmeaustauscher, wie er fast ausschließlich bei der Hydrierung verwendet wird, starke Spannungen auftreten, die Rohrbrüche verursachen und so Kurzschluß herbeiführen könnten. Auch bei Rohrschlangenwärmeaustauschern würden schädliche Spannungen in den Rohren auftreten, die häufige Betriebsstörungen zur Folge hätten.
• Besonders ungünstig liegt der Fall, wenn auf dein Weg vorn Reaktionsraum zum Wärmeaustauscher heiße Reaktionsprodukte abgezogen und nicht durch die Wärmeaustauscher geleitet werden sollen, was beispielsweise bei der Druckhydrierung in flüssiger Phase häufig der Fall ist, wo man kontinuierlich je nach dem zu behandelnden 01 5 bis t o o/o schweres Öl, das auch fein verteilten Katalysator enthalten kann, an der genannten Stelle abzieht.
• Noch größer tritt die erwähnte Temperaturdifferenz bei der Druckhydrierung von mit Öl angepasteter Kohle in Erscheinung. Hierbei wird vielfach in einem Abscheider zwischen Hochdruckofen und Wärineaustauscher kontinuierlich eine größere Menge eines Schlammes abgeführt, der die nicht umgewandelte Kohle und die Asche neben einem Teil des Anpastöles enthält. Hier kann also nur ein Teil der aufzuheizenden Produkte durch die Wärmeaustauscher gegeben werden.
• . In diesem Fall ist es meist nicht möglich, durch überreichliche Bemessung der Austauscherflächen die Temperaturdifferenz auf ein erträgliches Maß herunterzudrücken. Diese Nachteile werden nun bei Anwendung vorliegender Arbeitsweise vermieden, weil. hierbei die Temperaturdifferenz zwischen auf' heizendem und aufzuheizendem Strom be-- . Liebig klein gemacht und diese Differenz ganz' der Art und Empfindlichkeit des Wärmeaustauschers angepaßt werden kann. Im allgemeinen wird die Temperaturdifferenz schon wesentlich verringert, wenn man 7o bis 9o 0/0 der aufzuheizenden Produkte durch den Wärmeaustauscher schickt; der restliche Teil, also io bis 30 0%ö, wird dann außerhalb des Wärmeaustauschers durch fremde Wärmequellen, z. B. Heizgas, entweder auf Reaktionstemperatur oder eine etwas niedrigere Temperatur aufgeheizt. Im letzteren Falle kann eine 1-Iischung mit den übrigen 70 bis 9o 0%0, die den Wärrneaustauscher verlassen, vorgenommen werden, worauf dann die Mischung in einem gemeinsamen Vorheizer auf Reaktionstemperatur gebracht wird.
• Bei besonders stark exothermem Verlauf der Reaktion kann man einen Teil, zweckmäßig den kleineren, kalt (als Kühlmittel) in den Reaktionsofen eingeben, so daß für diesen Teil keine äußere Energie aufzuwenden ist. Das kalte Produkt kann an einer oder mehreren Stellen des Reaktionsraumes zugegeben werden. Hierbei wählt man zweckmäßig den Teil des zu behandelnden Produktes, der wärmeempfindlicher ist als der übrige Teil.
• Als Wärmeaustauscher sowohl für flüssige Produkte als auch für Kohlebrei oder Katalysator enthaltende Öle verwendet man vorteilhaft solche Vorrichtungen, die mit Rohrbündeln versehen sind. Durch den Innenraum dieser Rohre werden zweckmäßig die Reaktionsprodukte geleitet, während um die Rohre herum, vorteilhaft in einem Schrauben- oder Serpentingang, die an der Reaktion teilnehinenden Stoffe geführt werden. Um die Reaktionsprodukte über alle Rohre gleichmäßig zu verteilen, werden an beiden Enden des Rohrbündels vorteilhaft trichterartige Einbauten angebracht. Überdies kann man einen Teil der Rohre, vorzugsweise die in der Mitte des Bündels liegenden, zweckmäßig an ihren Enden, mit z. B. düsenartigen Verengungen versehen, um eine gleichmäßige Belastung der gesamten Rohre des Bündels zu gewährleisten.
• Beispiel i (hierzu Abb. i) 5ooo 1 einer über 325° siedenden Fraktion aus deutschem Erdöl werden unter Verwendung von 5ooo rn3 Wasserstoff der Druckhydrierung unterworfen, um Mittelöl zu gewinnen. Zu diesem Zwecke werden 8o 0/0 des Gemisches von Ausgangsstoff und Wasserstoff im Wärmeaustauscher A auf 200° und im Wärmeaustauscher B auf .Ioo° geheizt, dann im Vorheizer C auf die Reaktionsteinperatur von .I6o° gebracht. Die restlichen 26.010 des 01-Gas-Gemisches werden in einem kleinen, von den Abgasen des Vorheizers C kommenden Heizgasen erhitzten Vorheizer G auf eine Temperatur gebracht, die in der Nähe von q.lo° liegt, und treffen bei F mit dem Hauptstrom zusammen. Das gesamte Öl-Gas-Gemisch geht sodann durch den Reaktionsraum D. Aus dem Abscheider E werden kontinuierlich 5 % flüssige Produkte abgezogen, während die gas- und dampfförmigen Produkte in den Wärmeaustauschern den größten Teil ihrer Wärme an das aufzuheizende Ausgangsgemisch abgeben.
• Beispiel 2 (hierzu Abb. 2) Mittelöl, von Zoo bis 32j° siedend, wird in einem mit einem Molybdänzinkkatalysator in fester Anordnung gefüllten Reaktionsgefäß der Druckhydrierung unterworfen. io ooo 1 Ausgangsstoff werden zusammen mit 7ooo m' Wasserstoff auf Zoo at gebracht. 85 % des Öl-Wasserstoff-Gemisches werden im Wärmeaustauscher A zunächst auf 2oo" und im Wärmeaustauscher B auf q.5o° aufgeheizt. In einem mit Heizgas beheizten Vorheizer C wird das Gemisch auf die Reaktionstemperatur von 48o° gebracht. Die restlichen, nicht durch die Wärmeaustauscher gehenden 15 0/0 des Gas-Öl-Gemisches werden in einem kleinen '\'orheizer G durch die Abgase des V orheizers C auf eine Temperatur aufgeheizt, die in der Nähe der Temperatur liegt, auf die das Gas-öl-Gemisch in den Wärmeaustausehern aufgeheizt wurde. Bei F vereinigen sich die zwei Anteile der v urerhitzten Produkte, und das Ganze gelangt in den Ofen D, verläßt diesen mit q.9o° und gibt in den Wärmeaustaaschern A und B den größten Teil der ihm innewohnenden '\!Värme an das ankommende Gas-01-Gemisch ab. Durch Anordnung eines kleinen Zusatzhilfsbrenners 11 kann die Temperatur unabhängig von -dem Hauptvorheizer C geregelt werden.
• Beispiel 3 (hierzu Abb. 3) io ooo 1 einer von Zoo bis 25o° siedenden Schwerbenzinfraktion werden unter Verwendung von 7000 m3 Wasserstoff der Druckhydrierung unterworfen, um ein klopffestes Benzin zu erhalten. 85 % des Schwerbenzin-Wasserstoff-Gemisches gehen zunächst durch den Wärmeaustauscher A und werden hierbei auf 25o° aufgeheizt, dann durch den Wärmeaustauscher B, wo sie auf die Reaktionstempe- Tatur von 500° gebracht werden; das Gemisch zieht dann weiter in einen mit einem festen Molybdänzinkkatalysator gefüllten Hochdruckofen C, in dem zufolge des exothermen Verlaufs der Reaktion eine Temperatursteigerung um 30° eintritt. Die Reaktionsprodukte ziehen durch die Wärmeaustauscher ab und geben den größten Teil ihrer Wärme an das aufzuheizende SCh-%i'erberizin-WaSSerStoff-Gemisch ab. Die restlichen 15°/o werden in einem kleinen Vorheizer D ebenfalls auf Reaktionstemperatur gebracht und gesondert in den Reaktionsraum eingeführt. Es ist aber auch möglich, den kleineren Teil ganz oder teilweise kalt in den Reaktionsraum zu geben (Ventil E).

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE: r. Verfahren zur Druckhydrierung von Kohlen, Teeren, Mineralölen, deren Destillations- oder Extraktionsprodukten, wobei ein Teil der Ausgangsstoffe durch Wärmeaustausch mit den Verfahrensprodukten aufgeheizt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der größere Teil der Ausgangsstoffe zusammen mit Wasserstoff mittels Wärmeaustausch mit den Verfahrensprodukten auf bzw. nahezu auf Reaktionstemperatur aufgeheizt und der verbleibende kleinere Teil zusammen mit Wasserstoff ohne Aufheizung oder durch fremde Wärmequellen aufgeheizt dem Reaktionsraum zugeführt wird.
2. 2. Ausführungforrn des Verfahrens nach Anspruch z, dadurch gekennzeichnet, daß der durch Wärmeaustausch nahezu auf Reaktionstemperatur aufgeheizte größere Teil der Ausgangsstoffe reit dein durch fremde Wärmequellen vorerhitzten Teil vermischt und die Mischung in einem gemeinsamen Vorheizer auf Reaktionstemperatur gebracht wird.