Hochdruckhydrierung von Kohle und Erdöl, 90 v. H. Benzin aus Erdöl. Von Ernst Trebesius. Hochdruckhydrierung von Kohle und Erdöl. Als Hydrierung der Kohle bezeichnet der Chemiker ein von Professor Dr. F. Bergius schon 1913 erfundenes Verfahren, bei dem feingemahlene Steinkohle oder Braunkohle mit Wasserstoff unter hohem Druck und hoher Temperatur zur chemischen Reaktion gebracht wird, wobei Benzin, Gasöl und andere Oelsorten nebeneinander entstehen. Schon ehe dies gelang, waren andere Verfahren ausgearbeitet worden, um Oel aus Kohlen zu gewinnen, und es sind außerordentlich umfangreiche Arbeiten wissenschaftlicher, technischer und industrieller Art geleistet worden, um den Kohledestillationsprozeß zwecks Verbesserung der Oelgewinnung aus Kohle zu verändern. In dieses Gebiet gehören die vielen Verfahren der Schwelung oder Tieftemperaturverkokung. Sie beruhen auf der Entdeckung, daß die Teerausbeute aus geeigneten Kohlen gesteigert werden kann, wenn man die Kohlendestillation bei tiefen Temperaturen vornimmt. Wenn auch bei diesen Prozessen das prozentuale Ausbringen an Oel etwas größer ist als bei der Kokerei, so liegt genau dieselbe wirtschaftliche Schwierigkeit vor, daß nämlich der Hauptteil der Kohle in Form von Halbkoks entsteht, der zu günstigen Preisen abgesetzt werden muß, wenn das ganze Verfahren wirtschaftlich sein soll. Wenn sehr bedeutende Mengen Oel auf diese Weise gewonnen werden sollen, dann würden auch entsprechend große Mengen von Halbkoks anfallen, und diese könnten nicht mehr zu entsprechendem Preis abgesetzt werden. In langjähriger Arbeit hat nun die I. G. Farbenindustrie A.-G., die die Rechte zur praktischen Ausnutzung der von Bergius erfundenen Hydrierung der Kohle erworben hat, das Verfahren weiter entwickelt, und sie ist jetzt in der Lage, je nach der Wirtschaftslage Kohle, Teer oder Erdöl als Grundstoffe für die Benzinsynthese zu verwenden. Da die neuen Erdölbohrungen in Hannover und im Kaliwerk Volkenroda ein ziemliches Angebot an deutschen Erdöl brachten, so ist gegenwärtig die Kohlenhydrierung vor der Hydrierung von Teeren und deutschem Erdöl in den Hintergrund gerückt. Entsprechend ihren reichen wissenschaftlichen und praktischen Erfahrungen auf dem Gebiete der künstlichen Stickstoffgewinnung hat die I. G. das ganze Verfahren sehr vervollkommnet. Während Bergius ohne Katalysatoren arbeitet, spielen diese bei ihrem Hydrierungsverfahren eine Hauptrolle. In der Chemie versteht man unter Katalysatoren solche Stoffe, deren Anwesenheit chemische Reaktionen sehr beschleunigt, ohne daß sie selbst dabei aufgebraucht werden. Mengenmäßig selbst äußerst gering, vermögen sie lediglich durch ihre Gegenwart bei manchen chemischen Umsetzungen Riesenwirkungen hervorzubringen. Mit Hilfe geeigneter Katalysatoren ist man in der Lage, den Umsetzungsvorgang nicht nur bedeutend zu beschleunigen, sondern vor allem so zu leiten, daß fast ausschließlich die jenigen Kohlenwasserstoffe entstehen, die erwünscht sind. Auf Grund der günstigen Ergebnisse in den Versuchsanlagen in Ludwigshafen-Oppau, faßte die I. G. 1926 den Entschluß, dem Leuna Werk bei Merseburg eine Großanlage für die Herstellung synthetischen Benzins anzugliedern. Als Ausgangsmaterial für die Benzinsynthese dienten in Leuna ursprünglich Braunkohle und Braunkohlenschwelteere, während heute, wie bereits ausgeführt wurde, vorwiegend Teere und deutsches Erdöl als Grundstoffe verwendet werden. Die technische Durchführung des eigentlichen Hydrierverfahrens ist im, Prinzip bei den verschiedenen Rohstoffen gleich. Bei Verwendung fester Rohstoffe macht lediglich das Einbringen des Rohstoffes und das Austragen von Rückständen einige besondere Maßnahmen erforderlich. Bei der Benzingewinnung aus Braunkohle wird ein Brei aus feingemahlener Kohle und Oel in einer Kohlenbreipresse auf 200 Atm. gebracht. Dieser Brei wird nach Vorwärmung in Hochdrucköfen, die sogen. „Kohleöfen“, gedrückt. Gleichzeitig wird auch Wasserstoff unter gleichem Druck in diese Oefen gepreßt. Die Oefen sind 18 m hohe, starkwandige Stahlzylinder. Durch die Einwirkung des Wasserstoffes auf die Kohle entstehen hauptsächlich schwere Kohlenwasserstoffe, die die Oefen im wesentlichen dampfförmig verlassen. Nachdem die Kohlenwasserstoffe einen Teil ihrer Wärme an Regeneratoren abgegeben haben, werden sie in Kühlern kondensiert, also verflüssigt. Da die entstandene Flüssigkeit noch Wasserstoff und andere Gase enthält, muß sie im „Kohlenabstreifer“ davon befreit werden. Alsdann kann die Flüssigkeit durch Destillation in Schweröl, Mittelöl und Benzin getrennt werden. Während das Benzin zur Benzinraffination und das Mittelöl in den sogen. „Benzinofen“ geleitet wird, dient das Schweröl zur Herstellung des Kohlebreies. Der im Kohleofen zurückgebliebene Schlamm enthält flüssige hochsiedende Kohlenwasserstoffe und Asche. Die Trennung dieser Bestandteile stellte an das Wissen und die Erfahrung der Chemiker und Ingenieure ganz außerordentliche Ansprüche. Durch Filtrieren und Schwelen gelang es, das Schweröl von der Asche zu befreien. Auch das aus dem Schlamm gewonnene Schweröl wird zur „Kohlenanreibung“, zur Herstellung des Kohlebreies, benutzt; es bleibt also ebenfalls im Kohleofenkreislauf. Da das Hauptziel der Kohleverflüssigung die Gewinnung von Benzin ist, bei dem eben geschilderten Vorgang im Kohleofen jedoch als Haupterzeugnis Mittelöl anfällt, so muß dieses Mittelöl in einem Benzinofen bei 200 Atm. Druck nach vorheriger Vorwärmung nochmals hydriert werden. Hierbei gelangen die bereits erwähnten Katalysatoren zur Anwendung. Unter der Einwirkung der im Benzinofen herrschenden hohen Temperatur spalten sich die großen Moleküle. Der unter 200 Atm. Druck stehende Wasserstoff lagert sich den Bruchstücken der gespaltenen Moleküle an, und auf diese Weise entstehen aus hochsiedenden Kohlenwasserstoffen niedrigsiedende, die unter der Bezeichnung Benzin zusammengefaßtwerden. Je nach der Art der zur Anwendung gelangenden Katalysatoren werden ganz bestimmte Bindungen innerhalb des Moleküls gelockert. Der Chemiker hat es also in der Hand, die verschiedenen Mineralöle nach Belieben herzustellen. Da alle Kohlenwasserstoffe den Benzinofen in Dampfform verlassen, so bleiben keine flüssigen Rückstände in ihm zurück. In Regeneratoren und Kühlern werden die Dämpfe verdichtet. Das gewonnene Oel wird durch Destillation in Benzin und Mittelöl zerlegt. Während das Benzin zur Raffination weiter geleitet wird, muß das Mittelöl wieder in den Kreislauf des Benzinofens zurück. Bei Verarbeitung von Braunkohlenteer und Erdöl werden diese zunächst durch Destillation in Schweröle, Mittelöle und das von Natur aus im Teer und Erdöl schon enthaltene Benzin getrennt. Während das Benzin der Raffination zugeführt wird, leitet man die Schweröle in den sogen. „Sumpfofen“, der dem „Kohleofen“ bei der Kohlenhydrierung entspricht, während das Mittelöl in den „Benzinofen“ geht. Im übrigen ist der Prozeß dem der Kohlenhydrierung ähnlich. Die katalytische Hochdruckhydrierung hat nun nicht nur für das an Erdölvorkommen arme Deutschland große Bedeutung, sondern auch für Länder mit großem Erdölreichtum, also im Grunde genommen für die gesamte Weltwirtschaft. Insofern nämlich, als mit seiner Hilfe viel größere Mengen Benzin aus dem Erdöl gewonnen werden können, als dies bisher der Fall war. Trotzdem die bisherigen Verfahren zur Herstellung von Benzin aus hochsiedenden Erdölbestandteilen hochentwickelt sind, liefert heute eine Tonne Rohöl im Durchschnitt nur 36 v. H. Benzin, 7 v. H. Petroleum, 46 v. H. Gasöl und Heizöl und außerdem noch Schmieröle usw. Auch mit dem allerneuesten Krackverfahren läßt sich höchstens die Hälfte von einer Tonne Rohöl in Benzin verwandeln. Bestimmte Sorten Erdöl lassen sich außerdem im Wege des Krackverfahrens nur schlecht oder überhaupt nicht verarbeiten. Hier schafft das I.-G.-Verfahren mit einem Schlage Wandel, da man aus 100 Liter jeden Rohöls wunschweise nahezu 100 Liter Verkaufs fähige Erzeugnisse, also z.B. Benzin, Petroleum, Schmieröl usw. herstellen kann. Es lassen sich damit aber auch solche Rohöle auf Benzin oder auf Schmieröl verarbeiten, deren Nutzbarmachung bisher auf Schwierigkeiten stieß. Die Bedeutung dieser die gesamte Erdölveredelung auf eine neue Grundlage stellenden katalytischen Hochdruckhydrierung kann man daraus ermessen, daß Amerika, das erdölreichste Land der Welt, bereits die Nutzanwendung aus dieser genialen deutschen Erfindung gezogen hat. Eine von der I. G. Farbenindustrie A.-G. und der Standard-Oil-Company gegründete Gesellschaft hat in Amerika bereits seit drei Jahren eine Versuchsfabrik mit bestem Erfolg im Betriebe. Drei große Werke, in denen man das Rohöl nach dem I. G. Verfahren verarbeitet, wurden seitdem noch gebaut. –