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Verfahren zur Druckhydrierung von Kohle-Öl-Mischungen Es ist bekannt,
bei der Druckhydrierung von Kohlen, Teeren, Mineralölen, deren Destillations- oder
Extraktionsprodukten den größeren Teil der Ausgangsstoffe mittels Wärmeaustausches-
mit den Reaktionsprodukten ,aufzuheizen und den verbleibenden kleineren Teil ohne
Aufheizung oder durch fremde Wärmequellen .aufgeheizt dem Reaktionsraum zuzuführen.
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Es hat sich nun gezeigt, daß bei der Verarbeitung von Kohle-öl-Mischungen,
insbesondere unter Verwendung von Steinkohle hergestellten, von einer bestimmten
Temperatur an, insbesondere oberhalb von ehva a50°, Quellungen auftreten und die
Mischungen von dieser Temperatur an zäher werden. Dies ist um so mehr der Fall,
je mehr Kohle die Kohle-öl-Mischung enthält; im allgemeinen kann man sagen, daß
bei einem Köhlegehalt von mehr als 5o% die Quellung merklich in Erscheinung tritt.
jedoch hängt dies auch weitgehend von der Art und Beschaffenheit, z. B. Mahlfeinheit,
der Kohle und dem öl ,ab. Diese Eigenschaft bereitet nun beim Aufheizen besondere
Schwierigkeiten. Diese bestehern. z. B. darin, daß die Kohle-öl-Mischung, insbesondere
bei höherem Gehalt an Kohle, nicht mehr durch Wärmeaustauscher
mit
aus parallelen Rohren bestehenden Bündeln gefahrlos hindurchgeleitet werden kann,
weil hierbei die Neigung zu Verstopfungen
| auftritt. Ferner treten bei den Vorheiz |
| besonders an Krümmern, im Zusammen |
| mit der Zähigkeit des Gemisches, Verschl |
erscheinungen auf.
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Man kann diese Schwierigkeiten zwar dadurch umgehen, daß man z. B.
die Mahlung der Kohle so durchführt, daß keine Kleinstteilchen entstehen oder daß
man mit der Menge der Kohle unterhalb eines gewissen Gehalts in der Mischung bleibt,
der aber eine bestimmte Grenze aus wirtschaftlichen Gründen nicht unterschreiten
darf. Man hat auch besondere Umkehrstücke für den Vorheizer aus verschleißfestem
Material gebaut. Es ist aber aus den obenerwähnten Gründen nicht möglich, das Kohle-Öl-Gemisch
in parallelen Strömen durch Wärmeaustausch aufzuheizen, wenn man nicht den Gehalt
an Kohle unterhalb der erwähnten wirtschaftlichen Grenze hält. Auf der anderen Seite
ist dagegen bei Nichtanwendung der Wärmeregeneration dauernd eine großeWärmemenge
von außen nötig, welche in einem teuren Vorheizer zugeführt werden muß; auch die
Kühlfläche für die Reaktionsprodukte ist verhältnismäßig kostspielig, und es wird
eine große Kühlwassermenge verbraucht.
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Es wurde nun gefunden, daß diese Nachteile vermieden werden, wenn
man bei Anwendung der eingangs erwähnten Arbeitsweise dafür Sorge trägt, daß der
größere Teil der Ausgangsstoffe mittels Wärmeaustausches aufgeheizt wird und einen
geringeren Gehalt an Kohle besitzt als der andere Teil, der nicht oder nur wenig
aufgeheizt wird.
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Zweckmäßig wird das Verfahren derart durchgeführt, daß man den Teil
des Kohle-Öl-Gemisches mit geringerem Kohlegehalt durch Bündelregeneratoren auf
oder nahezu auf Reaktionstemperatur bringt und die so aufgeheizte Menge mit dem
anderen Teil des Kohle-Öl-Gemisches, der den höheren Kohlegehalt aufweist, aber
niedrigere Temperatur besitzt, mischt, so daß eine Mischtemperatur von z. B. mehr
als 35o° auftritt. Das Gemisch wird alsdann in einem weiteren Vorheizer auf Reaktionstemperatur
gebracht. Da für den Teilstrom mit höherem Köhlegehalt nur die Pumpfähigkeit der
Mischung maßgebend ist und daher eine hohe Kohlekonzentration gewählt werden kann,
ist gemäß dieser Arbeitsweise leicht der für die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens
erforderliche Kohledurchsatz zu erreichen. Der gemeinsame Vorheizer, der zur Zuführung
der Spitzenwärme dient, ist wegen des verminderten Kohlegehalts der Mischung und
da Quellerscheinungen bei den hohen Temperaturen kaum mehr auftreten, nicht mehr
gefährdet. Ein weiterer Vorteil des Verfahrens besteht darin, daß der Wärmedurchgang
im Ale der Anwendung eines Kohle-Öl-Gesches von geringem Kohlegehalt sehr hoch so
daß sich also der mittels Wärmeaususches, aufzuheizende Anteil sehr leicht und rasch
auf hohe Temperatur bringen läßt. Der Kohlegehalt des größeren Teilstromes kann
bis zu 45, zweckmäßig bis zu 420/0 Kohle betragen, während der kleinere Teilstrom
einen Kohlegehalt von vorteilhaft 5o bis etwa 65()/o aufweist.
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Das Kohle-Öl-Gemisch von höherem Kohlegehalt kann auch ganz oder teilweise
als Kühlmittel für die Reaktion selbst dienen und zu diesem Zweck in kaltem oder
nur leicht erwärmtem Zustand unmittelbar dem Reaktionsraum zugeführt werden. Falls
dieses Gemisch leicht erwärmt werden soll, kann man es in einem besonderen Vorheizerteil,
gegebenenfalls auch mittels Wärmeaustausches, so weit aufheizen, daß noch keine
Quellerscheinungen auftreten, z. B. bis 25o° oder weniger. Der Temperaturbereich,
innerhalb dessen Quellung eintreten würde, wird durch die Mischung mit dem z. B.
auf 42o° erhitzten anderen Teil des Kohle-Öl-Gemisches rasch überbrückt, und es
stellt sich dann z. B. eine Mischtemperatur von 37o° ein. Der tatsächliche Gehalt
an Kohle in der Mischung ist geringer als der mit der Mischregel errechnete, weil
während der Aufheizung schon ein Teil der Kohle verflüssigt wird.
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An Hand der Zeichnung sei das Verfahren näher erläutert. Mittels Pumpe
a werden stündlich i 6 Tonnen einer Kohle-öl-Mischung eingeführt, die 430,'o Steinkohle
und 57010
Schweröl enthält; die Steinkohle wurde vor der Herstellung der Paste
mit o, 5 % Zinnoxalat vermischt. Dem Kohle-01-Gemischströmen durch die Leitunga"
stündlich 30000m3 Wasserstoff zu. Das wasserstoffhaltige Kohleöl-Gemisch wird in
den Wärmeaustauschern b und c auf etwa 42o° aufgeheizt. Durch Pumpe a' werden stündlich
8 Tonnen einer Kohle-Öl-Mischung zugegeben, die 550o Steinkohle und 45% Schweröl
enthält. Die Steinkohle wurde auch in diesem Falle vor der Anpastung mit 0,50/0
Zinnoxalat versehen. Dieses Gemisch wird, um es in einen dünnflüssigen Zustand zu
bringen, vor der Einführung auf etwa i 2o' erwärmt. Die beiden Kohle-Öl-Gemische
vereinigen sich vor dem Vorheizer d und strömen in diesem mit einer Mischungstemperatur
von 36o° ein. Im Vorheizerd erfolgt alsdann die Aufheizung auf Reaktionstemperatur,
nämlich auf etwa 4z0°. Mit. dieser Temperatur treten die Reaktionsstoffe in den
Reaktionsofen e ein. Nach Durchlaufen der drei Reaktionsöfen e, f, g ge-
langen
die Reaktionsprodukte in den Abscheider fi, aus dem die flüssigen und festen Stoffe
bei! abgezogen werden; die Gase und Dämpfe strömen durch die Leitung k nach
den Wärmeaustauschern. b und c und werden schließlich im Kühler l abgekühlt. Hierbei
scheiden sich die verflüssigbaren Reaktionsprodukte ab. Der Wasserstoff wird gegebenenfalls
nach Reinigung wieder verwendet.
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Es ist zwar bekannt, bei der Druckhydrierung instabiler Kohlenwasserstofföle
diese, um Abscheidungen zu vermeiden, in kaltem oder wenig vorerhitztem Zustand
hocherhitzten stabilen Ölen vor dem Reaktionsraum oder in diesem zuzusetzen. Mit
dieser Arbeitsweise hat die vorliegende Erfindung jedoch nichts zu tun; denn hier
handelt es sich um die Druckhydrierung von Kohle, wobei zwei verschieden zusammengesetzte
Kohle-öl-Mischungen verwendet werden, die nach der Rufheizung zusammengebracht werden
und, wie sich gezeigt hat, von einer gewissen Temperatur ab ohne Störung gemeinsam
erhitzt werden können, ohne daß nachteilige Quellungserscheinungen auftreten.