-
Verfahren zur Beheizung des Hydriergutes bei der katalytischen Druckhydrierung
kohlenstoffhaltiger Stoffe in zwei Stufen Bei der katalytischen Druckhydrierung
kohlenstoffhaltiger Ausgangsstoffe ist es bekannt, die Ausgangsstoffe durch Wärmeaustausch
mit den aus dem Reaktionsraum abziehenden Reaktionsteilnehmern und anschließend
in einem gasbeheizten Röhrenvorheizer bis zur Reaktionstemperaturzu-erhitzen. Diese
Arbeitsweise wird im allgemeinen auch beider Verarbeitung der Ausgangsstoffe in
mehreren Stufen verwendet, wo Teile der gebildeten Reaktionsprodükte nach erfolgter
Kondensation und gegebenenfalls Destillation einer nochmaligen Druckhydrierung,
beispielsweise zwecks Gewinnung niedrigsiedender Produkte, unterworfen werden.
-
Es wurde nun gefunden, daß man bei der katalytischen Druckhydrierung
kohlenstoffhaltiger Stoffe in zwei Stufen, von denen die erste unter vorwiegend
hydrierenden, die zweite unter vorwiegend spaltenden Bedingungen durchgeführt wird,
unter Vermeidung von Heizgasen, die leicht zu Überhitzungen mit
unerwünschten
Veränderungen der Produkte Anlaß geben, arbeiten kann, wenn man unter bestimmter
Ausnutzung der in den verschiedenen Stufen auftretenden Produkte von verschiedener
Temperatur in folgender Weise:' arbeitet Ein Teil der aus dem Reaktionsraum der
ersten Stufe abziehenden Reaktionsteilnehmer, der eine verhältnismäßig hohe Temperatur
besitzt, wird zum Aufheizen der in der nächstfolgenden Stufe zu behandelnden Ausgangsstoffe
auf Reaktionstemperatur benutzt, während ein anderer Teil der heißen Reaktionsteilnehmer
der ersten Stufe, der zweckmäßig kleiner ist als der vorerwähnte, zum Erhitzen der
in der ersten Stufe zti verarbeitenden Ausgangsstoffe dient; hierbei werden die
aus dem Reaktionsraum der folgenden Stufe abziehenden weniger heißen Reaktionsteilnehmer
mitverwendet.
-
Die Arbeitsweise nach der Erfindung unterscheidet sich grundsätzlich
von einem bekannten Verfahren, nach dem den Ausgangsstoffen, nachdem sie bis nahe
an die Reaktionstemperatur erhitzt wurden, die noch fehlende Wärme dadurch zugeführt
wird, daß ihnen Stoffe zugesetzt werden, die sich mit ihnen unter Wärmeentwicklung
umsetzen. Während im bekannten Fall zusätzliche Wärme durch besondere Maßnahmen
erzeugt werden muß, findet im vorliegenden Falle ausschließlich ein Wärmeaustausch
zwischen den Produkten und den zu hydrierenden oder zu spaltenden Stoffen statt.
-
Als Ausgangsstoffe kommen angepastete Kohle, Teere, Mineralöle, deren
hochsiedende oder Mittelölfraktionen oder Umwandlungsprodukte sowie Kohleextraktionsprodukte
in Betracht.
-
Diese werden in einer ersten Stufe, die aus einem oder mehreren Reaktionsräumen
bestehen kann, mit Wasserstoff unter einem Druck von zoo bis i ooo at und bei einer
Temperatur von 3oo bis 55o° behandelt. DerKatalysator kann im Reaktionsraum fest
angeordnet sein oder den Ausgangsstoffen, wenn es sich um hochsiedende Stoffe, wie
Kohlebrei, oder hochsiedende Erdöl-, Teer- oder Krackrückstände handelt, in fein
verteiltem Zustand zugegeben werden.
-
Die erste Stufe wird unter vorwiegend hydrierenden Bedingungen ausgeführt.
Hierzu verwendet man im. allgemeinen stark hydrierende Katalysatoren, wie z. B.
Schwermetallsulfide, insbesondere Sulfide der fünften und sechsten Gruppe, gegebenenfalls
in Mischung mit Sulfiden der achten Gruppe, des Zinks oder Mangans. Man kann auch
die Oxyde oder Phosphate der Metalle der fünften und sechsten Gruppe verwenden,
wobei zweckmäßig verhältnismäßig hohe Wasserstoffdrucke angewandt werden. Man kann
dabei beispielsweise Schweröle oder Mittelöle spaltend und bzw. oder raffinierend
druckhydrieren -oder Teere oder Asphalt enthaltende Mineralöle einer Tieftemperaturhydrierung
unterwerfen.
-
In der nächstfolgenden Stufe werden die aus den Reaktionsprodukten
der ersten Stufe abgetrennten Fraktionen mittleren oder niedrigeren Siedebereichs,
z. B. von Mittelöl-, Schwerbenzin- oder Benzinart, vorwiegend spaltend druckhydriert,
um aus ihnen klopffeste Treibstoffe zu gewinnen. Zu diesem Zweck werden sie in dampfförmigem
Zustand über vorwiegend spaltend wirkende Katalysatoren bei Temperaturen von 35o
bis 6oo° unter einem Wasserstoffdruck von ioo bis 3ooat geleitet.
-
Hierfür eignen sich Verbindungen, wie z. B. Oxyde, Sulfide, Phosphate,
Halogenide der Metalle der vierten bis achten Gruppe. Bei stark hydrierend wirkenden
Katalysatoren werden zur Herbeiführung oder Verstärkung der Spaltwirkung höhere
Temperaturen als in der ersten Stufe verwendet. Besonders geeignet sind solche Katalysatoren,
die auf Trägern, z. B. aktiver Kohle, oder vorteilhaft'mit Säuren, insbesondere
mit Fluorwasserstoffsäure vorbehandelten Bleicherden, Wie Terrana, Fullererde, Floridaerde
u. dgl., aufgetragen sind.
-
Die Aufheizung der Ausgangsstoffe in den beiden Stufen geschieht nun
beispielsweise folgendermaßen (vgl. Zeichnung) Das aus dein Reaktionsraum der ersten
Stufe, der aus zwei Öfen A und A' bestehen kann, abziehende Gemisch von Wasserstoff,
dampfförmigen und gegebenenfalls auch flüssigen Reaktionsprodukten, das z. B. eine
Temperatur von q.15° hat, wird in zwei Teilströme a und a' zerlegt,
von denen der eine, a,
in einer solchen Menge (6o bis 9o %) durch einen
zur zweiten Stufe gehörigen Röhrenregenerator B geschickt wird, in dem er seine
Wärme an das in der zweiten Stufe in C zu behandelnde Ausgangsprodukt abgibt, daß
dieses hierdurch die für die Reaktion notwendige Temperatur von z. B. 36o° erhält.
Ein zusätzlicher Vorwärmer fällt also weg.
-
Der verbleibende Teil a' der aus der ersten Stufe abziehenden Reaktionsteilnehmer
wird in einem oder mehreren zur ersten Stufe gehörigen Regeneratoren 1?, E den in
der ersten Stufe zu behandelnden Ausgangsstoffen entgegengeschickt. Die aus der
zweiten Stufe abziehenden Reaktionsteilnehmer werdenebenfalls den Regeneratoren
für die erste Stufe zugeführt, um ihre Wärme an die Ausgangsstoffe für diese abzugeben.
Die in den beiden Reaktionsgasen enthaltenen kondensierbaren Anteile werden dann
in G gekühlt und in gewünschter Weise durch Destillation zerlegt.
-
Da im allgemeinen die aus dem Reaktionsraum der folgenden Stufe abziehenden
Stoffe
eine niedrigere Temperatur haben als die Reaktionsteilnehmer
der ersten Stufe, werden sie zweckmäßig an einer kälteren Stelle der Regeneration,
also in D, den zu -erhitzenden Ausgangsstoffen entgegengeleitet.
-
Bei Inbetriebnahme des Systems ist es erforderlich, die Ausgangsstoffe
durch einen zu diesem Zweck vorgesehenen gas- oder elektrisch beheizten Vorwärmer
F zu leiben, um sie auf Reaktionstemperatur zu erwärmen. Ist die Vorrichtung einmal
in Gang gebracht, wird im allgemeinen dieser Vorheizer ausgeschaltet werden können,
doch ist die erste Stufe im allgemeinen weniger empfindlich gegen etwaige Schädigungen
der Ausgangsstoffe im Vorheizer. Bei der Aufheizung der Ausgangsstoffe für die nachfolgenden
Stufen sind dagegen Vorheizer neben der Regeneration zu vermeiden, da sie leicht
schädigend auf den wasserstoffreichen Ausgangsstoff einwirken. Sie dürfen nur, falls
erforderlich, für kurze Zeit bei Inbetriebnahme der ganzen Vorrichtung angewandt
werden.
-
Zur Regelung der durch die Regeneratoren geführten Teilströme der
Reaktionsteilnehmer verwendet man Ventile r, Y', die hinter den Wärmeaustauschern
angeordnet sind. Man erzielt so bei weitgehender Ausnutzung der bei der Druckhydrierung
frei werdenden Wärmemenge und praktisch ohne zusätzliche Energie und unter möglichster
Schonung der zu behandelnden Stoffe eine gute Ausbeute an klopffesten Motortreibstoffen.