DE2943537A1

DE2943537A1 - Verfahren und anlage zur umwandlung von kohle mit wasserstoff in kohlenwasserstoffe

Info

Publication number: DE2943537A1
Application number: DE19792943537
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Phys. Klaus 3014 Laatzen Koch
Original assignee: Hermann Berstorff Maschinenbau GmbH
Current assignee: KraussMaffei Berstorff GmbH
Priority date: 1979-10-27
Filing date: 1979-10-27
Publication date: 1981-05-07
Also published as: ZA802980B; PL125542B1; US4316873A; AU532999B2; BE883439A; SU1058508A3; FR2468637A1; AU5864680A; CA1142109A; NL8005899A; IT1130330B; JPS5662883A; GB2062669A; FR2468637B1; SE8000617L; IT8020924A0; CS222296B2; GB2062669B; PL222165A1; US4344836A

Description

Verfahren und Anlage zur Umwandlung von Kohle mit Wasserstoff in Kohlenwasserstoffe

Die Erfindung betrifft' ein Verfahren und eine Anlage zur Umwandlung von Kohle mit Wasserstoff in Kohlenwasserstoffe.

Es ist ein breiter Stand der Technik sowohl hinsichtlich Verfahren als auch hinsichtlich Anlagen zur Umwandlung von Kohle mit Wasserstoff in Kohlenwasserstoffe bekannt. Üblicherweise ♦ funktionieren derartige Anlagen zur Hochdruckhydrierung in einer solchen Weise, daß zunächst ein Kohlebrei, bestehend aus zerkleinerter Kohle und Mischöl, hergestellt wird. Dieser Kohlebrei gelangt in einen Vorheizer und danach zusammen mit dem Anpastöl oder Mischöl, welches lediglich zugegeben werden muß, um die Kohle pumpfähig zu machen^ in einen Reaktor» Danach gelangen die Reaktionsprodukte in einen Heißabscheider und weiterführenden Aggregaten.

Die Nachteile einer derartigen Kohlehydrieranlage bestehen insbesondere darin, daß der Vorheizer,'der üblicherweise aus in einem Metallblock eingebetteten Rohrschlangen besteht und elektrisch beheizt wird, sich durch Verkokungsprodukte zusetzt.

Die bekannten Anlagen bestehen weiterhin aus vielen einzelnen Aggregaten, die mittels Rohrleitungs- und Ventilsystemen miteinander verbunden sind. Auch aus diesem Grunde ist mit einer hohen Störanfälligkeit zu rechnen. Die mit einem Anpastöl vermischten Kohleteilchen und die Hydrierprodukte seihst stehen unter einem sehr hohen Druck bis zu 500 bar sowie unter einer hohen temperatur bis zu $üü° C* Es ist offensichtlich, daß Produkte unter derartigen Bedingungen nur mittels sehr teurer und spezieller Einrichtungen von einem Aggregat zum anderen befördert werden können. Auch in dieser Hinsicht bezweckt die

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vorliegende Erfindung eine Vereinfachung.

Weiterhin sind Hydrierverfahren bekannt, die ohne sogenanntes Anpast- oder Mischöl arbeiten. In der DE-OS 27 23 4-57 wird beispielsweise ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Kohlehydrierung beschrieben, welches von Trockenkohleteilchen ausgeht. Um jedoch aus trockenen Kohleteilchen ein Kohlehydrierprodukt erzielen zu können, wird in diesem Fall ein Injektorsystem nach dem Rakentenantriebwerksprinzip angewandt. Mittels eines solchen Verfahrens und des dazu eingesetzten Reaktors werden zwar viele Nachteile gemäß des Standes der Technik vermieden, die Anlage selbst ist jedoch äußerst kompliziert und daher sehr störanfällig sowie umfangreich in der Herstellung, wodurch die hergestellten Hydrierprodukte ebenfalls mit hohen Kosten belastet werden.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile gemäß des Standes der Technik zu vermeiden.

Insbesondere ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren sowie eine Anlage zur Umwandlung von Kohle mit Wasserstoff in Kohlenwasserstoffe vorzusehen, die mit Trockenkohleteilchen ohne das sehr nachteilige Anpastöl betrieben werden kann und die äußerst kostengünstig, in sehr kompakter Bauweise herstellbar ist sowie wenig Platzbedarf hat.

Weiterhin soll die erfindungsgemäße Anlage insbesondere das Problem des Aufheizens der Trockenkohleteilchen auf eine äusserst wirtschaftliche Weise lösen, ohne daß Störungen im Betriebsablauf befürchtet werden müssen.

Die Aufgabe wird mittels eines Verfahrens zur Umwandlung von Kohle mit Wasserstoff in Kohlenwasserstoffe gelöst, welches in Anspruch 1 niedergelegt ist.

Eine zur Durchführung des Verfahrens besonders geeignete AnIa-

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ge ist in Weiterbildung der Erfindung gekennzeichnet durch die in den Ansprüchen 2 bis 18 niedergelegte Lehre.

Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens und einer dafür eingesetzten Anlage beruhen insbesondere darin, daß der Hydrierprozeß, der bisher in senkrecht stehenden Reaktoren durchgeführt wurde, teilweise in die Aufbereitungskammer, in erster Linie jedoch in eine mit einem Rotor und RotorflugeIn ausgerüstete, mit der Aufbereitungskammer eine Einheit bildende Hydrierkammer verlegt wird.

Erfindungsgemäß wird der Aufheizvorgang der pulverförmigen bzw. stückigen Kohle in der mit einem Friktionsclement ausgerüsteten Aufbereitungskammer durch die entstehende Friktionswärme durchgeführt, wodurch innerhalb kürzester Zeit sehr viel Friktionswärme in dem Material erzeugt wird.

Die bisher praktizierte Aufheizung durch Wärmeleitung, ausgehend von einer von außen auf die Kohleteilchen einwirkenden, nach innen dringenden Wärme, würde sehr viel mehr Zeit in Anepruch nehmen "und eine entsprechend große Wärmeaustauschfläche voraussetzen.

Die ISenge der in die Kohle eingeleiteten Friktionswärme ist abhängig von der Antriebsleistung, die über das sich drehende , Friktionselement in die Kohlemasse eingeleitet wird. Je sehndfller sich das Friktionselement dreht, um so schneller werden aie Kohleteilchen in den plastischen Zustand überführt und in die Sydrierkammer gefördert.

Gleichzeitig erfolgt bei zunehmender Drehzahl des mit dem Friktionseleaent verbundenen Rotors in der Hydrierkamser eine intensiv© Vermischung und Verwirbelung der Kohle m.t dem einge— düsten Wasseretoff, wodurch der Hydrierprozeß äußerst schnell und gleichmäßig im gesamten SytLrderkaffimervolusieB abläuft, Daraus folgt zwangsläufig eine sehr hohe Durchsatζleistung und somit eine sehr mrtechaftliche Durchführung des

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Der größte Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens und einer dafür eingesetzten Anlage besteht darin, claß der Auf heiz- und Druckaufbauvorgang und der Hydriervorgang in einer Maschineneinheit durchführbar sind.

Der für die Hydrierung erforderliche Druckaufbau findet in dem Druckaufbaubereich der Auf b er ei tungskamiaer statt, während die Aufheizung schwerpunktmäßig in dem Friktionsbereich der Aufbereitungskammer durchgeführt wird.

Da die Teilprozesse Druckaufbau, Aufheizung und Hydrierung in einer Maschineneinheit, d.h. in einem Gehäuse, durchgeführt werden, ergeben sich auf der einen Seite kaum zu übertreffende und äußerst wirtschaftliche Hydrierbedingungen für die Kohle und auf der anderen Seite eine erheblich Reduzierung der Kosten für die Gesamtanlage.

Hinzu kommt, daß durch den Einsatz von in Zylindern sich drehenden Friktionselementen und Rotoren eine Maschinenart eingesetzt wird, die sehr robust und dauerhaft sowie wenig störanfällig ist. Dies wird insbesondere deutlich in einem Vergleich mit den bisher für die Durchführung dieser Teilprozesse eingesetzten Maschinen, wie Kolbenpumpen, sehr störanfälligen Vorheizern zwischen beiden angeordneten Rückschlagventilen und Hydrierreaktoren.

In Zylindern sich drehende Aggregate sind von der maschinentechnischen Seite wesentlich sicherer und besser beherrschbar.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen erläutert; es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße

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Hydrieranlage einschl. eines druckdicht abgeschlossenen Einfülltrichters und eines Heißabscheiders.

Fig. 2 einen Längsschnitt durch einen Teil der Aufbereitungs- und Hydrierkammer mit darin angeordnetem Friktionselement und dem Rotor.

Fig. 3 einen längssclinitt durch ein hydrierkammerseitiges Ende ein-er statischen Mischdüse mit Rückschlagventilen.

Fig. 4- einen Querschnitt gemäß IV - IV in Fig. 2 durch die Hydrierkammer, die statischen Mischdüsen und den Rotor.

Fig. 5 einen Längsschnitt durch eine andere Ausführungsform des Friktionselementes.

Fig. 6 und 7 weitere Anordnungsmöglichkeiten der Aufbereitungsund Hydrierkammer.

Fig. 8 einen Längsschnitt durch eine weitere Ausführungsform.

Die in Fig. 1 gezeigte Anordnung zur Umwandlung von Kohle mit Wasserstoff in Kohlenwasserstoffe besteht aus einem druckdicht abschließbaren Einfülltrichter 1, der an seiner Einspeiseseite mit einem Ventil 2 verschlossen ist. An der Unterseite des Ein— fülltrichters ist eine Zellradschleuse 3 angeordnet, die den Einfülltrichter 1 gegenüber der Aufbereitunfcskammer 4- abschließt.

Die Aufbereitungskammer 4 wird von einem Zylinder 4a (Fig. 2) gebildet mit darin längs oder radial verlaufenden Temperierkammern 3t die mittels eines nicht gezeigten Temperiersysterns mit einem Heiz- oder Kühlmedium umwälzend beschießt werden können.

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i3 :

In der Aufbereitungskammer 4- ist ein Friktionselement 6 angeordnet mit darauf wendelförmig angeordneten Priktionsstepjen 7, die, je nach gewünschter Fördergeschwindigkeit, in Bezug auf den Winkel zwischen einer Senkrechten und der Friktionnelementachse verschieden ausgebildet sein können.

Die Gangbreite 7f, d.h. .der Abstand zwischen den einzelnen Frilc tionsstegen 7, kann ebenfalls variiert werden entsprechend der Teilchengröße der zu hydrierenden Kohleteilchen bzw. entsprechend der Viskosität der aufgeschlossenen Kohlepaste. Auch ist es möglich, die Gangtiefe zwischen den einzelnen Friktionsstegen 7 zn variieren, beispielsweise um hydrierkammerseitig in der Aufbereitungskanimer 4· eine Drucksteuerung zu ermöglichen. Bei abnehmender Gangtiefe und Gangbreite 7f erfolgt ein zunehmender Druckaufbau im Druckaufbaubereich 24- in Richtung auf die Hydrierkammer 9 zu.

Das Friktionselement 6 und der damit drehfest verbundene Rotor 8 in der Hydrierkammer 9 wird von einem Antrieb 10, der im einzelnen nicht näher erläutert ist, in Drehbewegung versetzt.

Auf dem in der Hydrierkammer 9 angeordneten Rotor 8 sind Rotorflügel 11 angeordnet. Rotorflügel 11 können schräg zur Rotorachse angeordnet sein, um eine Förderung in der Hydrierkanuner zu bewirken. In der Zeichnung in Fig. 2 werden löffelartige Rotorflügel 11 gezeigt. Die Rotorflügel können jedoch auch anders ausgebildet sein, beispielsweise als auf dem Rotor 8 wendelförmig ausgebildete Stege 11b, die an der Stelle 11c, an der die statischen Mischdüsen 12 in den Hydrierraum 9 hineinragen, unterbrochen sind.

Die Hydrierkammer 9 wird gebildet vom Hydrierkammerzylinder 13, der mit darin integrierten Temperierkammern 14 ausgebildet ist. Die Temperierkammern 14- können radial im Hydrierkammerzylinder umlaufen oder durch axiale Kanäle gebildet werden. An die Tempcrierkammern 14- ist ein nicht weiter erläutertes Tempern.ersystom angeschlossen, welches eine stufenlos einstellbare Temperierunr,

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d.h. beim Anfahren der Anlage eine Heizung und beim späteren Betrieb eine Kühlung des HydrierkammerZylinders 13 gestattet.

In die Hydrierkammer 9 ragen statische Mischdüsen 12, die zwei Punktionen erfüllen. Die Mischdüsen sind zwischen den Rotorflügeln derart angeordnet, daß sie bis auf den Rotor 8 reichen. Durch die Rotorflügel 11 erfährt das Material eine Förderbewegung und wird somit von der folgenden Reihe der statischen Mischdüsen 12 erfaßt und einer intensiven Vermischung und Verwirbelung unterworfen. Danach erfaßt die nachfolgende Rotorflügelreihe 11a den Gutstrom und die intensiven Misch- und Scherbewegungen werden wiederholt.

Zum anderen erfüllen die Mischdüsen 12 neben ihrer Mischfunktion die Punktion des Einspeisens von Wasserstoff in den Hydrierraura 9· Zwecks Erfüllung dieser Aufgabe sind in die statischen Mschdüaen 12 Kanäle 15 {Pig· 3) eingebracht, die stirnseitig bzv. auch seitlich auf halber Länge ait Bückschlagventilen 16 verschlossen und mit einem Wasserstoffzuleitungssystem 17 verbunden sind. An diesem Wasserstoffzuleitungssystem 17 ist ein Kompressor 18 und eine Wasserstoffquelle 18a angeschlossen, wodurch Wasserstoff in die Hydrierkammer 9 eingepreßt wird.

Die Hydrierkammer 9 wird aittels eines bei Überschreiten eines vorgewählten Druckes sich öffnenden Ventils 19 verschlossen. Die Hydrierprodukte gelangen naeh-dem sie das Ventil 19 passiert haben, in einen HeiEabscheider 20, der mittels Ventilen 21 und 22 verschließbar iab*

Die Punktionsweise der erfindungsgemäßen Anlage zur Umwandlung von Kohle mit Wasserstoff in Kohlenwasserstoffe wird nachstehend beschrieben. '

Kohle in Pulver- oder Stückform wird in den Einfülltrichter 1 eingegeben. In dem Einfülltrichter wird das Ventil 2 geschlossen und Druck aufgebaut. Danach wird die in Pulver- oder Stück-

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form vorliegende Kohle mittels der Zellradschleuse 3 in die Aufbereitungskammer 4 gefördert. Selbstverständlich muß dafür Sorge getragen werden, daß die stückige oder pulverisierte Kohle in dem Einfülltrichter 1 keine Brücken bildet und somit Funktionsstörungen hervorruft. Zu diesem Zweck sind in dem Einfülltrichter 1 nicht gezeigte, eine ständige Bewegung des Einfülltrichterinhaltes erlaubende Rührelemente eingebaut. Selbstverständlich kann, um eine kontinuierliche Arbeitsweise zu erlauben, ein zweiter Einfülltrichter vorgesehen werden, dessen Ventile und Zufuhr zur Aufbereitungskammer umgeschaltet werden, wenn der erste Behälter entleert wurde.

Die Zellradschleuse 3 erlaubt die Zudosierung der stückigen Kohle in die Aufbereitungskammer 4·. Gleichzeitig stellt die Zellradschleuse 3 sicher, daß der in der Aufbereitungskammer ^l\- herrschende Druck sich nicht in den Einfülltrichter 1 fortsetzen kann.

In der Aufbereitungskammer 4-, die in zwei Bereiche aufgeteilt ist, nämlich den Druckaufbaubereich 23 und den Friktionsbereich 24·, wird die Kohle durch das sich drehende Friktionselement 6 in Richtung auf die Hydrierkammer 9 zu bewegt. Durch die auf dem Friktionselement 6 angeordneten Friktionsstege 7, die einen Gang zwischen sich bilden, erfährt das Material eine ständige Komprimierung. Durch die Drehbewegung des Friktionselementes 6 werden die Kohlestückchen durch die förderwirksame Seite der Stege 7a und 7t> (Fig. 5) in Richtung auf die Hydrierkammer 9 gefördert. Die Kohleteilchen erfahren somit eine scherende Bewegung durch die Stege 7* wodurch Friktionswärme erzeugt wird und wodurch die Kohleteilchen in zunehmendem Maß agglomerieren. Somit werden die Kohleteilchen von ihrem stückigen bzw. pulverförmigen Zustand in einen Agglomeratzustand übergehen und von diesem wiederum durch die zunehmende Scherbeanlschlagung in den plastischen Zustand.

Das Friktionselement 6 kann in bevorzugter Weise, wie nachstehend beschrieben und wie in Fig. 5 gezeigt, ausgebildet sein.

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ό Druel'-au n.Hiibf!r>'5.i:h 2',. können die l^rr.i /.r-ionsn te ^e ? πι": .■.;:,.■ r j(..!if'TiH'l;i J-^Ji Hiji f;cr >;c'i ie i.ili.·";: 7^;i aasgebilde r, ργ.'π, ·.·:., <■·...· .^;γ·'':Τ"!;'Κ '.!Ϊίι·· i'-i'ii'·'. Vie ί. buii^t- ve.r ϋι;-1 e uud mc η·.> ;. <·1ι<·><: ■:.··.;;..· -ii' i ί Ή** hf: imp; ilo:i Pf c-:U ι·::- ','Vi zu pes f.n trton.

Πιο m"Hr HinharMehM^idurip; ?a ai^p/a'üsteten Store 7 r^i ■:·]!< ·η f-ti'ri ίι.ΊΜ jü ι·ί)Ρ'!ΐ ίν-rei cii, in d^iii zum oineü ein . unro^irT Urm-.k in dor Ani'b^j-ijituiißskararper erreicht !;;■; und ζυ;ΐί γ.;·"ιγι ■ t>>.--j Id (li:.n Bereich, in dem eier Agp,"'i^ntziictand dor ι..;ί·.1ο :: !τι Par»h^rtnform b?.w. in. die plar.ti .sehe Tnarse umwandeln.

Im Kri kti.onr:Leroioh 2^ kennen die Friktionsntep-.e 7 ;iilt ba? fioit.ifjpn Ans(;hrrifTunren 7b und ^r/c veroehen sein, um ür^r w *.!· evnf! rfiibfndi' Bewe{^ung auf £ie Kohleteilchen bzv.¹. auf die Htische Hi?.i!e der Kohle auszuüben.

D? ο Piusrei'cMde Bov/epair,:·; durch die Ar,schr;ip;irnp;e:.: ~'\> ünri '''■" * z^u{';t. τη ! ;.;j!(! Haß FiΊktionswprise i':'·.: die der pnr.tenfvv.rmii^en bzw. plastischer. Liohie. .

Wtiit»>riiin ir.t von Be^c??tung, daß ui-_: bereits pa.r" >« b?/*. }■;">.' rtif;ch p;ov;oröene Kohle an der Inn en .vr_idung cos ZvlLndrrs ^;-!;-d'T Aufbej.'^i. tunpskc -inmer <**- haftet un: 3urcl: die ο ruhende· i?e\.T. ^ing des Früitionnoi^nentes 5, durch die fordürv i.'kBaffir.n i'vr ·- flanken ^r/a. ₄ '7b davor: entfernt wird, v.'Ddurch eben.r.i.lln _;eh.r· \ Friktionfiv/fime in die Kohle eingeleimt wird nn( •or'urch di^- .""chticlle und sehr hohe i:vnere Erhit;r':.:ip der Kohl" un^orr:". 'Λ ι v- ■ vn rcl.

¹).'¹'.·; r d«n Arpt ;.'7,at zur. tand e '■ ^:.er '.'^Ji. i /J. vrtvn Foxr i.n dio p]o.j V.PctM- fjfs ■ >-'ΐ

firm 7·.ν.Ί j π·.1 <:··;■ tf-ί τ·,ί'Π·ι1ο bzw. axiale „· nijieric?!·. ,ίπ·. ...-;.->■ ' !■■·. :.ehf!fi, di.*' UiW¹IIiCIi'.] mit hinein Tempc-r: . μ ■;«*;· ti.^;. ..<» \< ·'. \\\ ν ■:!■' ', _W(._T-,|,..,. >Γ."Γ'"ΐΊ'·^;·;· w.^; χ·*.] iiin sdmel.l c- ■= .^li'nhcnn tie:: .Λη !.':,'.· ι·. r:öfO η:lit,

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SAO

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Urn den Hydriervorgang zu beschleunigen, kann am Ende der Aufberoitungnkammer 4 bereits Wasserfitoff in die plastisch gewordene KoJfLe, die etwa eine Temperatur von 400° C und einen Druck von etwa 400 bar aufweist, eingespeist werden. Zu diesem Zweck vagen durch die Wandung des Zylinders 4a statische Mischdür.cn 1<°η, die mit Kanälen und einem Rückschlagventil ausgerüstet sind. Din Mischdüsen 12a sind mit einem WasserstoffZuleitungssystem 17 verbunden, welches mit einem Kompressor 18 und einer Wasserstoffquelle 18a in Verbindung steht.

Die in der Aufbereitungskaminer 4 auf eine hohe Temperatur gebrachte plastische und bereits mit Wasserstoff angereicherte Kohle gelangt durch die fördernde Bewegung der Friktionsr.tcge 7 in die Ilydrierkauimer 9» in der sie durch die Rotorflügcl 11 und die zwischen diesen angeordneten statischen Mischdüsen 12 einer intensiven Misch·- und Scherwirlamg unterworfen wird.

Wie aus Fig. 4· ersichtlich ist, sind auf dem Rotor 8 Rotorflügel 11 angeordnet und zwar sind auf dem Umfang des Rotors acht Rotorflügel angeordnet. Diese Anzahl kann gesteigert oder verringert werden, je nach Länge und Wirkungsgrad der Hydrierkainmer.

Der durch den Kompressor 18 unter einem sehr hohen Druck gesetzte Wasserstoff wird durch alle Mischdüsen 12 gleichzeitig in die Hydrierkanimer 9 eingedüst. Dadurch, daß die Mifjchdüsen unterschiedlich weit in die Hydrierkammer 9 hineinragen, wird der Wasserstoff an vielen Stellen gleichzeitig und fast mittig in die Hydrierkammer 9 eingedüst und wodurch eine intensive, gleichmäßige Verteilung und Zerteilung des Wasserstoffes mit der plastischen Kohle im gesamten Hydrierkammervolumen erreicht wird. Eine äußerst intensive und schnelle Hydrierung ist die Folge.

In diesem Zusammenhang wird unter dem Begriff "Verteilung" ein Vermischen der einzelnen Bestandteile verstanden, während der Begriff "Zerteilung" das Auseinanderreiben einzelner Koblcpur-

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tikelcheri beschreibt. Durch die Zerteilung wird die Aufspaltung von agglomerisierten Partien der Kohle und somit der Hydriervorgang erheblich beschleunigt. Die Zerteilung bzw. Ausstreiehung des Hyrlrierkammerinhaltes erfolgt primär an der Innenwandung des Zylinders 13· '

Da dio Hydrierkammer 9 ebenfalls mit radialen bzw. axialen Temperierkammern 14 umgeben ist, wird eine zusätzliche Wärmezuführung von außen während der Anfahrphase der Anlage ermöglicht. Die Temperierkammern 1A- sind an in den Zeichnungen nicht weiter erläuterten Temperiersystemen angeschlossen, die eine umwälzende Temperierung sicherstellen.

Da die Hydrierreaktion in der Hydrierkammer 9 exotherm verläuft, werden die Temperierkammern 14 nach Beendigung der Anfahrzeit der Anlage ximgeschaltet und als Kühlkammern mit einem sich umwälzenden Kühlmedium für den Värmeabtransport eingesetzt.

In der Aufbereitungskammer 4 und in der Hydrierkammer 9 wird ein sehr hoher Druck bis zu 500 bar aufgebracht. Daher muß dafür Sorge getragen werden, daß der Auslaß der Hydrierkammer 9 mittels eines bei Oberschreiten eines vorgewählten Druckes sich öffnenden Ventiles 19 druckdicht verschließbar ausgebildet ist. Die Hydrierprodukte gelangen, nachdem sie das Ventil 19 passiert haben, in den Heißabscheider 20, der feste von flüssige Hydrierprodukten trennt, Danach werden die Hydrierprodukte in üblicher und bekannter Weise weiterverarbeitet.

Um zu erreichen, daß sowohl das in der Aufbereitungskammer 4 angeordnete Friktionselement 6 als auch der Rotor 8 in der Hydrierkammer 9 mit unterschiedlicher Drehzahl angetrieben werden können, wird eine in Pig. 6 gezeigte Anordnung vorgeschlagen_? bei der die Aufbereitungskammer 4 und die Hydrierkaauner in einem Gehäuse untergebracht sind.

Antrieb 10 wird für das Friktionselement 6 und Antrieb 10a für den Rotor & eingesetzt. Priktionselernent 6 und Hotor 8 werden

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an ihren Berührungspunkten ineinander gelagert oder laufen frei zentriert in ihrem jeweiligen Zylinder 4a und 13. Die unterschiedliche Drehzahl ist für die Hydrierung von Einsatzkohle unterschiedlicher Eigenschaften und Kohlenwasserstoffanteilen vorteilhaft.

In Fig. 7 wird eine Anlage gezeigt mit einer senkrecht angeordneten Hydrierkammer 9. Bei dieser Anordnung treibt das in der Aufbereitungskammer 4 angeordnete Friktionselement über ein angedeutetes Winkelgetriebe 28 den in der Hydrierkammer 9 angeordneten Rotor an. Der Rotor ist bei dieser Anordnung beidseitig mittels Lager 29 und 30 gelagert. Eine derartige Anordnung des Gehäuses mit Hydrierkammer 9 und Aufbereitungskammer beansprucht sehr wenig Raum und ist daher in bestimmten Fällen besonders vorteilhaft.

In Fig. 8 wird eine Ausführungsform gezeigt, bei der die in einem Gehäuse angeordnete Hydrierkammer 9 und Aufbereitungskammer 4 mit einem gleich großen Durchmesser ausgebildet sind. Eine derartige Ausführungsform der Erfindung hat den Vorteil, daß ein durchgehender Zylinder gefertigt werden kann, was herstellungstechnisch einfacher und kostengünstiger ist.

Die Ausbildung des Innendurchmessers des Zylinders 13 der Hydrierkammer 9 bis doppelt so groß wie der Innendurchmesser de« Zylinders 4a der Aufbereitungskammer 4 hat den Vorteil, dnß dar; Volumen in der Hydrierkammer ebenfalls bis vierfach so groß ict und somit in gleicher Zeit eine ebenfalls vervierfachte Hydrierleistung erreichbar ist.

Wenn jedoch, wie in Fig. 8 gezeigt, die Durchmesser der Aufbcreitungskammer 4 und der Hydrierkammer 9 gleich groß sind, ist es zweckmäßig, den Durchmesser der Welle des Rotors 8 entsprechend zu verringern, um mehr Volumen für die Durchführung der. Hydrierprozesses zur Verfügung zu haben. In einer bevorzugtet! Ausführungsforra wird in einem solchen Fall der Durchmescer der

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Welle des Rotors 8 bis doppelt so klein gewählt als der Durchmesser der Welle des Friktionselementes 6. Unter Wellendurchlnesser wird dabei der Durchmesser verstanden, der sich ergibt ohne die Botorflügel 11 bzw. ohne die Stege 7 auf dem Friktionselement 6.

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Claims

Unser Zeichen: 79/12 Hannover, den 26. Okt. 1979

by/zu 338

HERMAlW BERSTOKB¹F Maschinenbau GmbH An der Breiten Wiese 3/5

D-3OOO Hannover 61

PATENTANSPRÜCHE

s = = s = = = ss = rs sssssaasass = = as sasea

Verfahren zur Umwandlung von Kohle mit Wasserstoff in Kohlenwasserstoffe,

dadurch gekennzeichnet,

daß trockene Kohleteilchen in Pulver- oder Stückform mittels druckdichter Dosiereinrichtung in eine Kammer eingespeist werden,

daß die Kohleteilchen in der Kammer komprimiert und durch Friktionswärme in einen plastischen Zustand umgewandelt werden,

daß die plastische Kohle in der Kammer unter gleichmäßiger Beaufschlagung mit Wasserstoff einer intensiven, eine Verteilung und Zerteilung bewirkende Bewegung unterworfen und hydriert wird, und daß die plastischen und gasförmigen Hydrierprodukte einem Heißabscheider zugeführt werden.

2. Anlage zur Durchführung des Verfahrens zur Umwandlung von Kohle mit Wasserstoff in Kohlenwasserstoffe,

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dadurch gekennzeichnet,

daß eine Aufbereitungskammer (4) mit darin angeordnetem Friktionselement (6) und eine Hydrierkammer (9) mit darin angeordnetem Rotor (8) und stastischen Mischdüsen (12) in einem Gehäuse untergebracht sind.

3. Anlage zur Durchführung des Verfahrens zur Umwand- ! lung von Kohle mat Wasserstoff in Kohlenwasserstoffe \ nach Anspruch 2, ·

dadurch gekennzeichnet, :

daß eine Aufbereitungskammer (4) mit darin auge- j ordneten Friktionselement (6) und eine Hydrierkam- ;

Hier (9) mit darin angeordnetem Rotor (8) und staetischen IHschdüsen (12) in einem Zylinder untergebracht sind. i

4. Anlage zur Durchführung des Verfahrens zur Umwandlung von Kohle mit Wasserstoff in Kohlenwasserstoffe nach den Ansprüchen 2 und 3i

dadurch gekennzeichnet,

daß die zylinderfö'rmige Aufbereitungskammer (4) mit einer Einfüllöffnung und darin angeordneter Zellradschleuse (3) ausgebildet ist, die mit einem druckdicht abgeschlossenen Einfülltrichter (i) verbunden ist,

daß sich das Friktionselement (6) mit darauf angeordneten Friktioncstegen (7) hydrierkammerseitig als Botor (8) mit darauf angeordneten fiotorflügein (11) fortsetzt,

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daß der Rotor (8) in der sich Übergangslos an die Aufbereitungskaminer (4-) anschließenden Hydrierkammer (9) angeordnet ist,

daß der Zylinder (13) der Hydrierkammer (9) und der Rotor (8) temperierbar ausgebildet sind, daß durch die Wand des Zylinders (13) des Hydrierkammer (9) hindurchführende, auf die Achse des Rotors (8) zeigende statische Mischdüsen (12) vorgesehen werden, die radial und axial in gleichmäßigen Abständen den Zylinder (13) durchdringen,

daß die statischen Mischdüsen (12) mit Rückschlagventilen (16) verschließbar und mit einer Wasserstoff abgebenden Druckquelle (18a) verbunden sind, und daß der Auslaß der Hydrierkammer (9) mit einem bei einem vorgewählten Druck sich öffnenden Ventil (19) verschließbar ist.

5· Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 2, 3 und 4-,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Rotorflügel (11) durch wendeiförmige, um den Rotor (8) herumgeführte, an den Eintauchstellen (11c) der Mischdüsen (12) unterbrochene Friktionsstege (11b) gebildet werden.

6. Anlage nach den Ansprüchen 2, 3 und 4-,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Eintauchtiefe (12a) der Mischdüsen (12) durch die Zylinder (13) unterschiedlich ausgebildet ist.

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7. Anlage nach den Ansprüchen 2, 3 und 4-, dadurch gekennzeichnet,

daß der Innendurchmesser des Zylinders (13) der Hydrierkammer (9) bis doppelt so groß ist wie der Innendurchmesser des Zylinders (4-a) der Aufbereitungskammer (4·).

8. Anlage nach den Ansprüchen 2, 3 und 4-, dadurch gekennzeichnet,

daß die Durchmesser der zylinderformigen Hydrierkammer (9) und der zylinderformigen Aufbereitungskammer (6) gleich groß sind und der Durchmesser der Welle des Rotors (8) bis doppelt so klein ist wie der Durchmesser der Welle des ]?riktionsele®eiites (6).

9. Anlage nach den Ansprüchen 2, 3 und 4-, dadurch gekennzeichnet,

daß die Drehzahl des Friktionselementes (6) und des damit stirnseitig drehfest verbundenen Rotors (8) stufenlos regelbar einstellbar ist.

iO. Anlage nach den Ansprüchen 2, 3

dadurch gekennzeichnet ,

daß das Jriktionselement (6) und der Rotor (8) geteilt und jeweils mit separaten Antrieben (10, 1Oa) ausgerüstet sind.

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11. Anlage nach den Ansprüchen 2, 3, 4 und 10, dadurch gekennzeichnet,

daß die Drehzahl des Prxktionselementes (6) und des Rotors (8) unterschiedlich einstellbar ist.

12. Anlage nach den Ansprüchen 2, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet,

daß das Friktionselement (6) mit Friktionsstegen (7) unterschiedlicher Steigung (7e), d.h. mit unterschiedlichem Winkel zwischen einer Senkrechten und der Friktionselementachse ausgebildet ist.

13. Anlage nach den Ansprüchen 2, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet,

daß der Gang (7^) zwischen den Friktionsstegen (7) des Friktionselementes (6) in seiner Breite und Tiefe so ausgebildet ist, daß durch eine "hydrierkammerseitige Verringerung der Breite oder der Gang tiefe eine zunehmende Druckerhöhung in Richtung auf die Hydrierkammer (9) einstellbar ist.

14. Anlage nach den Ansprüchen 2, 3 und 4,

dadurch gekennzeichnet,

daß die förderwirksamen Flanken (7a, 7t>) der Friktionsstege (7) im Druckaufbaubereich (23) des Frik

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tionselementes (6) mit einer taschenartigen Hinterschneidung (7a) zwecks Erzeugung eines Druckes ausgebildet sind und

daß die Stege (?) im Friktionsbereich (24) mit Anschrägungen (7b) zwecks Erzeugung von Friktionswärrae ausgebildet sind.

15· Anlage nach den Ansprüchen 2, 3 und 4,

dadurch gekennzeichnet,

daß im Druckaufbaubereich (23) der Aufbe^eitungskammer (4) und unterhalb der Einspeiseöffnung in der Innenseite des Zylinders (4a) axiale (25) oder wendeiförmige Nuten (26) unterschiedlicher Tiefe und Steigung eingebracht sind.

16* Anlage nach den Ansprüchen 2, 3 und 4,

dadurch gekennzeichnet,

daß der Zylinder (4a) durch radiale oder axiale Temperierkammern (5) und das Friktionselement (6) durch einen axialen Temperierkanal (2?) mit daran angeschlossenem Temperiersystem temperierbar ausgebildet sind.

Λ7· Anlage nach den Ansprüchen 2, 3 und 4,

dadurch gekennzeichnet,

daß in dem hydrierkammerseitigen Teil des Zylinders (4a) EinspeiseÖffnungen (12a) für Wasserstoff vor-

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gesehen werden.

18. Anlage nach den Ansprüchen 2,3 und 4,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Hydrierkammer (9) im rechten Winkel zur Aufbereitungskammer (4) angeordnet ist und daß der Rotor (8) gelagert (29, 30) und mittels Winkelgetriebe (28) durch das Friktionselement (6) angetrieben wird.

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