DE843842C

DE843842C - Verfahren zur katalytischen Druckhydrierung von Kohlen, Teeren und Mineraloelen in fluessiger Phase

Info

Publication number: DE843842C
Application number: DE1948P0003044
Authority: DE
Inventors: Karl Dipl-Ing Goetze
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1948-10-02
Filing date: 1948-10-02
Publication date: 1952-07-14

Description

Verfahren zur katalytischen Druckhydrierung von Kohlen, Teeren und Mineralölen in flüssiger Phase Bei der katalytischen Druckhydrierung von Kohlen, Teeren oder Mineralölen in flüssiger Phase ist es wichtig, den \Vasserstoff im Reaktionsgefäß in innige Berührung mit den Reaktionsstoffen und den meist in feiner Verteilung vorliegenden Katalvsatoren zu bringen. Dies wird praktisch im allgemeinen durch Anwendung von Rührern oder durch geeignete Einführung der Hydriergase uiid/oder des Hydriergutes, beispielsweise durch Düsen oder mittels poröser Platten, erreicht. Man kann auch das Hydriergut, gegebenenfalls zusamnien mit dem IIVdriergas, in der Weise, z. B. tangcntial, einführen, claß eine Rührung und damit eine intensive Vermischung erzielt wird. Diese Ver-. fahren haben aber infolge der Durchmischung den Nachteil, daß in dem flüssigen und gasförmigen Gut schwebende feste oder halbfeste Teilchen früher al,s erwünscht aus dem Reaktionsgefäß austreten. So wird z. B. feingepulverter oder auch gröberer, zweckmäßig spezifisch leichter in dem Reaktionsgut schwebender Katalysator von den austretenden Stoffen mitgerissen, bevor er seine Wirksamkeit so weit verloren hat, daß er erneuert werden müßte. Auch ein Teil der nicht genügend aufgeschlossenen Kohleteilchen oder Asphaltstoffe verläßt leicht das Reaktionsgefäß zusammen mit den austretenden Reaktionserzeugnissen, während gerade diese Stoffe möglichst lange im Reaktionsraum verbleiben sollten.
Trotz Rührung ist auch vielfach eine gleichmäßige Temperaturverteilung im Reaktionsgefäß nicht zu erzielen.
Es wurde nun gefunden, daß sich das Verfahren zur katalytischen Druckhydrierung von Kohlen, Teeren und :Mineralölen in stehenden, liegenden oder geneigten Gefäßen, wobei das Hydriergut zusammen mit Hydriergas in.d.as Reaktionsgefäß eingeleitet und bewegt wird, ohne die geschilderten Nachteile ausführen läßt, wenn das Hydriergut mit einer wesentlich unterhalb-derReaktionstemperatur liegenden Temperatur in das Reaktionsgefäß eingeführt und in diesem in einen. geordneten, durch Leitflächen geregelten Kreislauf versetzt wird, der im wesentlichen durch das zuströmende Frischgut erzeugt wird, und die festen, flüssigen und gasförmigen Reaktionsstoffe unmittelbar an den Kreislaufraum in einen Beruhigungsraum geführt werden, aus dem die dort abgeschiedenen festen und halbfesten Stoffe in den Kreislauf zurückgeführt werden. Die Temperatur der eingeführten Stoffe kann 2o 'oder mehr, z. B. 50 °,, unter der gewünschten Temperatur liegen. In Fällen, in denen die etwa auftretende Reaktionswärme beträchtlich ist, kann der Unterschied noch größer gewählt werden, z. B. ioo ° oder mehr. Es ist dann unter Umständen möglich, ohne besonderen Vorheizer auszukommen und das Reaktionsgut allein durch Wärmeaustauscher auf die 'Eintrittstemperatur zu bringen. Allenfalls ist zur Inbetriebnahme ein kleiner Vorheizer erforderlich, der nach dem Anspringen der Reaktion abgestellt werden 'kann.
Zur Unterteilung des Reaktionsraumes kann man z. B. in einem zylindrischen Gefäß ein Rohr so anordnen, daß dessen Inneres den einen, ,der ringförmige Raum zwischen Rohr und innerer Gefäßwand den anderen Teilraum bildet. Das Reaktionsgemisch, nämlich das Hydriergut und der Wasserstoff, wird dabei vorteilhaft so in das Innere des Rohres eingeführt, daß Gas und Flüssigkeit zusammen geradlinig oder schraubenförmig nach oben strömen. Die schraubenförmige Bewegung kann dadurch erzielt werden, daß man die Flüssigkeit oder die Gase oder beide ganz oder teilweise unter Verwendung von Düsen oder Strahlapparaten mit starkem Drall oder tangential mit hoher Geschwindigkeit in den inneren Teil des Reaktionsraumes einführt. Vom oberen Ende .des Rohres fließt die Hauptmenge der flüssigen Stoffe ärmer an Gas in dem den aufsteigenden Strom umgebenden Raum nach unten, wo sie von den aufsteigenden Stoffen erfaßt und im Kreislauf wieder nach oben geführt werden, während die flüssigen und dampfförmigen Hydrierungserzeugnisse und das Hydriergas den Reaktionsraum verlassen. Die Kreislaufbewegung wird außerdem noch durch den Unterschied der spezifischen Gewichte des au' f- und absteigenden Stromes unterstützt. Um eine lebhafte Kreislaufbewegung des Reaktionsgemisches zu erreichen und die -Strömung möglichst wenig abzubremsen, ist es vorteilhaft, die Innenwände des Reaktionsraumes, der zweckmäßig einen großen Durchmesser hat, sowie die eingesetzten Trennwände abzurunden oder ihnen eine strömungstechnisch günstige Gestalt zu geben. Das Hydriergas kann auch teilweise getrennt von dem zu hydrierenden Ausgangsstoff eingeführt werden. Die Zwischenwände oder die als solche dienenden Rohre können auch zur Aufnahme einer Kühl-oder Heizvorrichtung doppelwandig ausgebildet sein.
Ein solcher Kreislauf bietet auch bei Verwendung von Gefäßen, deren Längsachse waagerecht oder geneigt zur Waagerechten ist, große Vorteile. Durch den Einbau von Trennwänden oder Leitflächen wird eine besonders gute Durchmischung von Gas und Flüssigkeit, insbesondere von Kohleöl-Gemischen und Wasserstoff, erzielt.
Infolge der lebhaften Kreislaufströmung des Reaktionsgutes wird stets nur eine verhältnismäßig geringe Menge frischen Ausgangsstoffes mit einer großen Menge im Kreislauf strömenden Gutes gemischt, so daß sich im gesamten Reaktionsgefäß eine einheitliche Temperatur einstellt. Dabei kann etwa frei werdende Wärme, die beim Arbeiten ohne Kreislauf durch besondere Kühlmaßnahmen abgeführt werden muß, zum Erhitzen der Ausgangsstoffe auf Reaktionstemperatur im Reaktionsgefäß selbst ausgenutzt werden. Die bisher benötigten Vorrichtungen zum Vorheizen der Ausgangsstoffe oder zum Abführen überschüssiger Wärme, z. B. durch Einblasen von kaltem Gas, können daher bei dem vorliegenden Verfahren erspart oder wesentlich verkleinert werden. Auch die Temperaturüberwachung wird erheblich vereinfacht. Ein weiterer Vorteil der geschilderten Kreislaufführung besteht darin, daß die Aibsaheidung von festen Stoffen im Reaktionsgefäß weitgehend vermieden wird.
Von besonderer Bedeutung für das vorliegende Verfahren ist die Anordnung des Beruhigungsraumes, wodurch die eingangs geschilderten Nachteile, insbesondere das Heraustragen von festen und halbfesten Teilchen, insbesondere Katalysatorteilchen, unzersetztem Ausgangsstoff u. dgl., mit den Reaktionserzeugnissen aus dem Reaktionsraum weitgehend oder ganz vermieden wird.
Der Beruhigungsraum befindet sich zweckmäßig unmittelbar über dem Kreislaufraum, so daß die festen Teilchen, die sich dort aus den flüssigen und. gasförmigen Stoffen abscheiden, ohiae weiteres in den Kreislaufraum zurückgelungen. Der Beruhigungsraum kann sich aber auch an anderer Stelle, z. B. neben dem eigentlichen Reaktionsraum, befinden. Die dort abgeschiedene, an festen Teilchen angereicherte Flüssigkeit kann man dann mit Hilfe von Pumpen oder Injektoren in den Kreislaufraum zurückführen. Durch entsprechende Anordnung und Bemessung des Beruhigungsraumes kann man erreichen, daß das im Kreislauf geführte Gut den gewünschten Gehalt an Feststoffen, z. B. Katalysator, hat.

Das Verfahren kann mit feinkörnigen oder gröberen Katalvsatorteilchen ausgeführt werden. Da nun aber die Sinkgeschwindigkeit von der Größe

der Teilchen stark abhängig ist, so daß selbst spe-

zifisch sclir scli\\ ere Teilclieli sich bei kleinem Korn-

durchmesser nur sehr langsam absetzen und infolge-

dessen durch den Beruhigungsraum leicht mitge-

rissen werden und einen erheblichen Verlust bedeu-

ten, ist es erwünscht, größere Teilchen zu verwen-

den. Diese Teilchen werden zweckmäßig auf spezi-

fisch leichteren Trägerstoffen aufgebracht, damit

sie sich andererseits nicht im Kreislaufraum ab-

setzen.

:111 Hand der Abbildungen sei die Erfindung

liiiliererl;ititert: Das Druckhydrierungsgefäß i (siehe

Ahl). r) ist irn unteren Teil .-3 durch die Einbauten 2

in "heilrüutne unterteilt, in denen sich das durch

l.eittillg 3 zugeführte Gemisch von Ausgangsstoff

und Gas in der durch die Pfeile angezeigten Weise

iin Kreislauf bewegt. L`ber diesen Teilräumen be-

findet sich der l',crtiliigtirigsrauni B, in dem die bis-

her lebhafte Strömung in eitle langsamere übergeht

und sol die alisclicidtitig der festen Teilchen ermög-

licht. Dieser Beruhigungsraum B kann sich (siehe

_@lil>. r) unmittelbar all den Raum _A anschließen,

(>der er kann auch durch eine Blende 5, die z. B.

aus einem einfachen Konus (s. Abb. 3) oder aus

kcmisclieli Ringen (s.:\bb.2) oder Sieben, Netzen

oder )tosten bestehen kann, abgegrenzt werden. Die

abgesclliedencn Teilchen sinken durch die Offnun-

gen 0 in der Blende 5 in den Kreislauf zurück.

Durch Leitung 4 zieht das Reaktionserzeugnis (flüs-

siges und clztnil>fförniiges Ilydrierungsprodukt und

lly(Iricrg:is) ab. haben sich die festen Teilchen,

z. B. feste und teerige Abscheidungen zusammen

mit verbrauchtem Katalysator, im unteren Teil des

Gefäßes zu stark angereichert. so können sie durch

Leitung 7 abgezogen werden. btan kann aber auch

ohne Blende arbeiten, wie dies in Abb. i darge-

stellt ist.

Eine weitere .\usführungsform kann darin be-

stehen, daß der Beruhigungsraum mit einem

Scliiiiiffelrolii- versehen wird. Durch dieses Schnüf-

felrc@lir \\-erden alle gasfiirniigen und flüssigen

Reaktionsteilnehmer, welche den Beruhigungsraum verlassen, zusammen mit _den Hydriergasen abgeführt.

Zur Erhöhung der Absetzwirkung im Beruhigungsraum kann man beispielsweise einen umgekehrten Trichter anordnen, welcher den Ofenquerschnitt über dem Kreislaufraum zum großen Teil abdeckt, so daß die Hauptmenge des abströmenden Gases durch .die Trichteröffnung der Austrittsöffnung aus dem Beruhigungsraum zugeführt wird und dadurch keine Möglichkeit hat, den flüssigen Inhalt des Beruhigungsraumes aufzuwirbeln.

Claims

PATENTANSPRUCH: Verfahren zur katalytischen Druckhydrierung von Kohlen, Teeren und Mineralölen in flüssiger Phase in stehenden, liegenden oder geneigten Gefäßen, wobei das Hydriergut zusamnien mit Hydriergas in das Reaktionsgefäß eingeleitet und bewegt wird, dadurchgekennzeichnet, daß das Hydriergut mit einer wesentlich unterhalb der Reaktionstemperatur liegenden Temperatur in das Reaktionsgefäß eingeführt und in diesem in einen geordneten, durch Leitflächen geregelten Kreislauf versetzt wird, der im wesentlichen durch das zuströmende Frischgut erzeugt wird, und die festen, flüssigen und gasförmigen Reaktionsstoffe unmittelbar an den Kreislaufraum in einen Beruhigungsraum geführt werden, aus dem die dort abgeschiedenen, festen und halbfesten Stoffe in den Kreislauf zurückgeführt werden, während die flüssigen, Hydriergas und Dämpfeenthaltenden Reaktionserzeugnisse abströmen. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 4o6252; USA.-Patentschriften Nr. 2432135, 2436568, 2 447 0-13; Grundriß der chemischen Technik, 1936, S. 258; »Wassergas«, 1936, S.238, 241.