DE696316C - Verfahren zur Druckhydrierung von jungen Braunkohlen - Google Patents

Verfahren zur Druckhydrierung von jungen Braunkohlen

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DE696316C
DE696316C DE1937I0057574 DEI0057574D DE696316C DE 696316 C DE696316 C DE 696316C DE 1937I0057574 DE1937I0057574 DE 1937I0057574 DE I0057574 D DEI0057574 D DE I0057574D DE 696316 C DE696316 C DE 696316C
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DE
Germany
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hydrogen
coal
reaction
oil
pressure
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DE1937I0057574
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Dr Ernst Donath
Dr Walter Kroenig
Dr Mathias Pier
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IG Farbenindustrie AG
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IG Farbenindustrie AG
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G1/00Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal
    • C10G1/06Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal by destructive hydrogenation
    • C10G1/065Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal by destructive hydrogenation in the presence of a solvent
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G1/00Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal
    • C10G1/08Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal with moving catalysts
    • C10G1/083Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal with moving catalysts in the presence of a solvent

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Description

  • Verfahren zur Druckhydrierung von jungen Braunkohlen Bei der Druckhydrierung junger Braunkohlen, d. h. solcher, die mindestens 2o0/, Sauerstoff in der wasser- und aschenfreien Substanz enthalten, haben sich bei der Rufheizung ihres Gemisches mit zur Anpastung dienenden ölen Schwierigkeiten -durch Ausflocken von Asphalten und durch Verkrustungen der Vorheizschlangen gezeigt, insbesondere dann, wenn man das Anpasteöl für die Ausgangskohle im Kreislauf zurückführt oder wasserstoffreiche Anpasteöle anderer Herkunft verwendet. Diese Schwierigkeiten treten vor allem dann. auf, wenn bei Drucken oberhalb 3oo at gearbeitet wird. Es entsteht nämlich bei diesen Drucken durch den schnelleren Abbau der Kohle eine höhere Konzentration an Asphalten im Vorheizer als z. B. bei 25o at oder darunter, auf die das im Kreislauf zurückgeführte Anpasteöl, das bei den höheren Drucken stärker hydriert wird als bei niederen Drucken, ausflockend wirkt. Es hat sich nun überraschenderweise gezeigt, daß man die genannten Ausgangsstoffe auch bei Drucken von 3oo at und mehr mit hochsiedenden ölen, die in demselben Verfahren erhalten sein können, ohne Störungen in Gegenwart von Wasserstoff aufheizen und druckhydrieren kann, wenn man beim Vorheizen einen erheblich geringeren Wasserstoffpartialdruck anwendet als im Reaktionsraum, z. B. nur 1/4 bis 3/4 des letzteren, der natürlich auch absolut betrachtet nicht so hoch ist, daß er eine schnelle Hydrierung bewirkt. Auch sonstige Bedingungen, die einen zu raschen Abbau der Kohle begünstigen, wie z. B. die Anwendung stark hydrierender Katalysatoren, die Neutralisierung basischer Bestandteile der Kohle durch Zugabe von Säuren, die Anwendung zu wasserstoffreicher Anpasteöle für die Kohle oder eine längere Einhaltung eines Temperaturgebietes, bei dem ein wesentlicher Abbau der Kohle stattfindet, sind bei der Vorheizung möglichst zu vermeiden, da diese Maßnahmen die Ausflockung der aus der Kohle zunächst entstehenden hochmolekularen Asphalte fördez ,v ürden. Es empfiehlt sich, die bei der Druck `# hydrierung erhaltenen hochsiedenden,< anteile bzw. die ölhaltigen Rückstände z@N, Anpasten der Ausgangsstoffe zu verwenden oder den schon angepasteten Ausgangsstoffen zuzusetzen, um hierdurch die Asphaltkonzentration und die Verweilzeit der Ausgangsstoffe in der Vorheizung zu verringern.
  • Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, den Ausgangsstoffen schon vor oder in dem Vorheizer schwach hydrierend wirkende Katalysatoren, wie z. B. Eisen oder seine Verbindungen, zuzugeben und, falls ein weiterer Katalysator zur Anwendung gelangen soll, erst im Reaktionsofen stärker wirkende Kataly satoren, wie z. B. die Elemente der 6. Gruppe oder ihre Verbindungen, wie die Oxyde oder Sulfide, insbesondere Wolfri,msulfid, mit oder ohne Anwendung von Trägern zuzuführen. Man kann aber auch die Vorlieizung ohne jeden Katalysator vornehmen und diesen erst im Reaktionsofen zugeben.
  • Den im Vorheizer erforderlichen niedrigen Wasserstoffpartialdruck kann man beispielsweise leicht dadurch erreichen, daß man die angepastete Kohle zusammen niit einem Gas durch den Vorheizer führt, das eine v erhältnisinäßig niedrige Konzentration an Wasserstoff besitzt, z. B. nur 5o'/, oder darunter. Man kann auch so arbeiten, daß man eine Teilung des gesamten für die Durchführung der Hvdrierung erforderlichen Wasserstoffs vornimmt und nur einen gqringen Teil, z. B. ein Viertel oder weniger, mit durch die Vorheizung gibt, den größeren Teil des Wasserstoffs jedoch für sich aufheizt, zweckmäßig bis auf Reaktionstemperatur, und dem Reaktionsgut erst im eigentlichen Reaktionsrauin oder unmittelbar vor diesem zugibt.
  • Um ein wasserstoffarmes Anpasteöl zu erhalten, führt man die Druckhydrierung bei möglichst hohen Temperaturen aus, z. B. bei 46o°, zweckmäßig 480° und darüber. Bei diesen Temperaturen werden die im Reaktionsraum vorhandenen und sich bildenden Öle, insbesondere die höheren Fraktionen, trotz des hohen Wasserstoffdrucks dehydriert, was im allgemeinen ausreicht, um ein Öl zu erzeugen, das ein störungsloses Aufheizen zusammen mit frischer Kohle gewährleistet. Es kann mitunter auch von Vorteil sein, das Anpasteöl noch einer besonderen Dehydrierung zu unterwerfen.
  • Es ist vielfach zweckmäßig, außer dem im Kreislauf zurückgeführten Anpasteöl wasserstoffarmes Anpasteäl anderer Herkunft, z. B. Anthracenöl oder ein bei der aromatisierenden Druckhydrierung oder bei einem Verkokungsverfahren erhaltenes Öl o. dgl., zu-@zusetzen.
  • Die Aufheizungg des Reaktionsgutes kann -k'. B. in Wärmeaustauschern oder in gas-'heheizten Schlangenrohren oder in beiden erfolgen. Um die Einwirkung des Wasserstoffs im Vorheizer mit Sicherheit zurückzudrängen, trägt man dafür Sorge, daß sich das Reaktionsgut nur kurz in dem Temperaturgebiet befindet, in dem ein Abbau der Kohle satttfindet. Dieses Temperaturgebiet liegt im allgemeinen zwischen etwa 320 und 42o°. Man kann die Aufheizung beschleunigen, indem man zum Kohlebrei einen Teil des Wasserstoffs zugibt und schwach, z. B. auf 4oo°, aufheizt, den Rest des Wasserstoffs auf höhere Temperatur, z. B. 47o°, bringt und beim Eintritt in den Reaktionsraum beide Teile mischt und so schnell die gewünschte Reaktionstemperatur, z. B. 42o bis .140°, erreicht.
  • Die Druckhydrierung selbst geschieht z-#veckmäßig bei Temperaturen oberhalb 400°, vorteilhaft' oberhalb 4i0°. Man kann die Temperaturen während der Reaktion stufenweise erhöhen, beispielsweise indem man in mehreren hintereinaridergeschalteten Reaktionsöfen mit steigenden Temperaturen arbeitet. Man kann aber auch die Temperatur gleich zu Anfang des Reaktionsraumes hoch einstellen und sie dann, 'gegebenenfalls durch Zugabe von Kaltgas. oder kalt=in Öl, beibehalten.
  • Als Drucke kommen solche über 3oo at, z. B. 5oo, 600, 700 bis i5oo at und darüber, in Betracht.
  • Die hierbei anzuwendenden Durchsätze richten sich nach der Art des Ausgangsmater ials. Iin allgemeinen haben sich solche von o,4 bis o,6 kg Kohle pro Liter Reaktionsraum und Stunde und darüber als günstig erwiesen.
  • Das Reaktionsgut wird im allgemeinen anschließend an den Reaktionsofen in einen Abscheider geleitet, in dem eine Abtrennung der hochmolekularen flüssigen Anteile zusammen mit festen Anteilen von den niedriger molekularen Anteilen, die zusammen mit dein Wasserstoff gas- und dampfförmig abgeführt werden, stattfindet. Er war zweckmäßig etwa auf Reaktionstemperatur gehalten. Aus den abziehenden Gasen werden die kondensierbaren Anteile durch Abkühlung abgetrennt, i sie werden durch Destillation in Benzin, Mittelöl und Schweröl zerlegt. Das Benzin stellt nach Raffination einen klopffesten Treibstoff dar. Mittelöl und Schweröl können durch weitere Druckhydrierung in ein sehr j gutes Dieselöl umgewandelt werden. Aus dein Abscheider kann auch ein Teil der flüssigen Anteile unmittelbar in den Reaktionsofen oder über die Vorheizung in diesen zurückgeführt werden.
  • Die hochmolekularen flüssigen Anteile werden von den festen Anteilen z. B. durch Filtrieren, Schleudern u."dgl. befreit. Das erhaltene Öl kann als Anpasteöl verwandt, werden; es kann aber auch als Heizöl Verwendung finden und unter Umständen durch eine weitere Druckhydrierung verbessert werden.
  • Beispiel i Rheinische Braunkohle mit einem Sauerstoffgehalt von 26,90/0. in der Wasser- und aschenfreien Substanz wird mit einem bei der Druckhydrierung derselben Kohle gewonnenen Öl, das oberhalb 35o° siedet, im Verhältnis i : i angepastet. Zu dieser Paste werden 3'/, Eisenoxyd zugegeben. Außerdem werden noch die Schweröl enthaltenden Rückstände zurückgeführt, und zwar o,5 Teile auf i Teil Kohle.
  • Zu dem Kohlenbrei wird je i kg Ausgangskohle i cbm eines bei der Entspannung der Kondensate frei werdenden Gases mit 40"/o Wasserstoffgehalt zugegeben und das Gemisch in auf- und absteigenden Schlangenrohren, die sich in einem Bleibad befinden, bei einem Gesamtdruck von 6oo at, wobei ein Wasserstoffpartialdruck von etwa 22o bis 2,30 at herrscht, aufgeheizt.
  • Nach beendeter Vorheizung auf 4q.0° werden dem Reaktionsgut 2 cbm 98 %iger, auf eine Temperatur von. 445° aufgeheizter Wasserstoff je i kg Kohle zugegeben. Das Gemisch wird jetzt mit 6oo at in den Ofen eingeführt, in dem die Temperatur infolge der Reaktionswärme auf 475° ansteigt. Man erhält hierbei einen Abbau der Kohle von 98,5"/". Im Ofen herrscht ein Wa_ sserstoffpartialdruck von 55o at.
  • Gibt man 3 cbm 98%igen Wasserstoff je i kg Kohle unmittelbar vor der Vorheizung zu, so tritt Verkrustung in der Vorheizschlange ein, der Wärmeübergang wird verschlechtert, und die Schlange wird schließlich verstopft.
  • Beispie12 Rheinische Braunkohle (wie Beispiel i), die mit einem bei der Druckhydrierung der gleichen Kohle gewonnenen hochsiedenden Öl angepastet ist, wird in Gegenwart von 3'/o Eisenhydroxyd bei einer Temperatur von 485° und einem Druck von 6oo at der Druckhydrierung unterworfen. Zur Rufheizung wird der Kohlehrei zuerst in einem Wärmeaustattscher zusammen mit Gas, das 65'/o Wasserstoff enthält, und zwar entsprechend o,-3 m3 Gas j e i kg. Kohlebrei und dann in einem gasbeheizten Röhrenvorheizer schnell auf 42o° aufgeheizt. Die Verweilzeit des Kohlebreies in dem gasbeheizten Vorheizer beträgt io Sekunden und der Wasserstoffpartialdruck 365 at. Zufolge der geringen Wasserstoffmenge und der schnellen Rufheizung finden keine Störungen statt.
  • Der aufgeheizte Kohlebrei wird dann mit dem zur Hydrierung erforderlichen Wasserstoff (1,3 m3 je i kg Kohlebrei), der-ebenfalls in einem gasbeheizten Vorheizer auf 42o° erhitzt wird, kurz vor dem Eintritt in den aus drei hintereinandergeschalteten Öfen bestehenden Reaktionsraum gemischt. Infolge der Reaktionswärme steigt die Temperatur schnell auf 485°, wobei sie durch Zugabe von Kaltgas gehalten wird. Der Wasserstoffpartiald'ruck im Reaktionsraum beträgt 545 at.
  • Das bei der Druckhydrierung neugebildete Öl besteht zu 181/, aus Benzin, das nach der Raffination eine Oktanzahl 7o besitzt, ferner aus 78% Mittelöl und 4% Schweröl, die durch weitere Druckhydrierung bei einer Temperatur von 41o° und 300 at Druck in Gegenwart von fest angeordnetem Wolfrainsulfid als Katalysator in ein gutes Gasöl mit der Cetenzah165 umgewandelt werden.

Claims (4)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren' zur Druckhydrierung von jungen Braunkohlen bei Drucken oberhalb 300 at unter Anpastung mit hochsiedenden Ölen und Rufheizung in Gegenwart von Wasserstoff, dadurch gekennzeichnet, daß man beim Vorheizen der Ausgangsstoffe einen erheblich geringeren Wasser-. stoffpartialdruck als im Reaktionsraum verwendet.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß man beim Vorheizen der Ausgangsstoffe einen WasserstoffpartiaIdruck verwendet, der 1/4 bis s/4 des Wasserstoffpartialdrucks im Reaktionsrahm beträgt.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Temperatur im Reaktionsraum so hoch oberhalb 46o° wählt, daß ein wasserstoffarmes hochsiedendes, zum Anpastcn der Ausgangskohle geeignetes Öl gewonnen wird.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Kohle schnell über das Temperaturgebiet von etwa 320 bis 42ö° aufheizt.
DE1937I0057574 1937-03-27 1937-03-28 Verfahren zur Druckhydrierung von jungen Braunkohlen Expired DE696316C (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3505553A1 (de) * 1985-02-18 1986-08-21 Veba Oel Entwicklungs-Gesellschaft mbH, 4650 Gelsenkirchen Verfahren zur vorbehandlung der einsatzprodukte fuer die kohlehydrierung

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3505553A1 (de) * 1985-02-18 1986-08-21 Veba Oel Entwicklungs-Gesellschaft mbH, 4650 Gelsenkirchen Verfahren zur vorbehandlung der einsatzprodukte fuer die kohlehydrierung

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