Die vorliegende Patentanmeldung nimmt die Priorität der deutschen Patentanmeldung DE 10 2022 205 287.0 in Anspruch, deren Inhalt durch Bezugnahme hierin aufgenommen wird.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Reaktoranordnung zum mehrstufigen Hydrieren eines Wasserstoffträgermediums.

DE 10 2020 215 444 Al offenbart ein Verfahren und eine Anlage zur stofflichen Nutzung von Wasserstoff.

CN 101 993 721 A offenbart ein Verfahren und eine Anlage zur Flüssigphasen-Hydrierung.

DE 10 2014 102 235 Al offenbart einen Hydrierreaktor zum Hydrieren eines Wasserstoffträgermediums. Der Hydrierreaktor ist für eine Nominallast ausgelegt, also das Hydrieren einer Nominalmenge des Wasserstoffträgermediums mit Wasserstoffgas. Der Hydrierreaktor weist eine eingeschränkte Teillastfähigkeit auf, kann also nicht ohne weiteres bei einer Teillast, also bei reduzierter Wasserstoffgaszufuhr, wirtschaftlich betrieben werden. Insbesondere weist der Hydrierreaktor eine eingeschränkte Dynamik auf. Ein Wechsel zwischen verschiedenen Betriebspunkten ist allenfalls mit reduzierter Geschwindigkeit möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Hydrieren eines Wasserstoffträgermediums zu verbessern und insbesondere die Ausnutzung eines Katalysatormaterials zu verbessern.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch eine Reaktoranordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 9.

Der Kem der Erfindung besteht darin, dass das Hydrierverfahren mehrstufig, insbesondere mindestens zweistufig erfolgt. Hydriert wird ein Wasserstoffträgermedium mit Wasser stoffgas. Das Wasser stoffgas wird an dem Wasserstoffträgermedium chemisch gebunden. Das Wasserstoffgas wird dadurch gespeichert. Als Wasserstoffträgermedium dient insbesondere ein flüssiger organischer Wasserstoffträger, der im Englischen bezeichnet wird als liquid organic hydrogen carrier (LOHC). Besonders vorteilhaft ist als Wasserstoffträgermedium Benzyltoluol, das zu Perhydro- Benzyltoluol hydriert wird, Dibenzyltoluol, das zu Perhydro-Dibenzyltoluol hydriert wird, und/oder Toluol, das zu Methylcyclohexan hydriert wird.

Das Wasserstoffträgermedium in einem Ausgangszustand mit einem Anfangshydriergrad wird in einem ersten Hydrierreaktor hydriert, so dass es beim Verlassen des ersten Hydrierreaktors einen ersten Hydriergrad aufweist, der größer ist als der Anfangshydriergrad. Insbesondere beträgt der erste Hydriergrad höchstens 95%. Als Hydriergrad wird der Anteil des Wasserstoffträgermediums an der Gesamtmenge des Wasserstoffträgermediums verstanden, der hydriert ist. Im Allgemeinen ist das Wasserstoffträgermedium eine Mischung aus hydriertem und unhydriertem Wasserstoffträgermedium. Ein Hydriergrad von 0% bedeutet, dass das Wasserstoffträgermedium ausschließlich unhydriert ist, also kein Wasserstoffgas chemisch an dem Wasserstoffträgermedium gebunden ist. Ein Hydriergrad von 100% bedeutet, dass das Wasserstoffträgermedium vollständig hydriert ist, also vollständig mit Wasserstoffgas beladen. Eine weitere Hydrierung in diesem Zustand des Wasserstoffträgermediums ist nicht möglich.

In dem ersten Hydrierreaktor erfolgt ein erster Hydrierschritt, wobei das Wasserstoffträgermedium insbesondere auch schon teilhydriert in den ersten Hydrierreaktor zugeführt werden kann. Insbesondere kann dem ersten Hydrierreaktor ein weiterer Hydrierreaktor vorgeschaltet sein. Der Anfangshydriergrad, mit dem Wasserstoffträgermedium in den ersten Hydrierreaktor zugeführt wird, beträgt insbesondere zwischen 0% und 50%. In dem ersten Hydrierreaktor erfolgt ein sogenanntes Anfangshydrieren. Für das Anfangshydrieren gelten erste Hydrierreaktionsbedingungen, insbesondere ein erster Hydrierdruck und/oder eine erste Hydriertemperatur.

Eine Erkenntnis der Erfindung besteht darin, dass das Anfangshydrieren in dem ersten Hydrierreaktor bewusst unvollständig erfolgt, der erste Hydriergrad also bewusst kleiner als 100% gewählt ist. Der erste Hydrierreaktor, der auch als Starterreaktor bezeichnet wird, dient zum Hydrieren des Wasserstoffträgermediums bei möglichst hohen Reaktionsgeschwindigkeiten. Eine hohe Reaktionsgeschwindigkeit bewirkt eine effiziente Ausnutzung eines Katalysatormaterials, das für die katalytische Hydrierreaktion in dem ersten Hydrierreaktor angeordnet ist. Beim Anfangshydrieren in dem ersten Hydrierreaktor wird insbesondere die Hydriertemperatur überwacht. Als Hydriertemperatur wird im Sinne der Erfindung eine gemittelte Temperatur bezogen auf eine Reaktionszone des Hydrierreaktors verstanden. Insbesondere ist die Temperatur auf die Länge eines Katalysatormaterials, insbesondere eine Katalysatorschüttung, in der Reaktionszone gemittelt. Die Reaktionszone wird insbesondere durch ein Reaktionsrohr des Hydrierreaktors definiert. Die Hydriertemperatur ist eine mittlere Temperatur. Als Mitteltemperatur wird eine gemittelte Temperatur entlang der Reaktionslänge verstanden. Das räumliche Temperaturprofil, insbesondere entlang der Reaktionslänge, ist insbesondere aufgrund der exothermen Reaktion bereichsweise inhomogen und kann insbesondere an Stellen höchster Reaktionsgeschwindigkeit Temperaturspitzen aufweisen. Bereiche oder Stellen höchster Reaktionsgeschwindigkeit sind typischerweise am Anfang der Reaktionszone angeordnet, also insbesondere dort, wo die Eduktkonzentration am höchsten ist. Besonders vorteilhaft ist es, wenn Exothermiespitzen vergleichsweise kleine Abweichungen der mittleren Temperatur bezogen auf einen Maximalwert und/oder Minimalwert des Temperaturprofils bezogen auf die Reaktionszone, also des örtlichen Temperaturprofils bewirken.

Die Hydriertemperatur liegt insbesondere in einem Bereich zwischen 150°C und 300°C, insbesondere zwischen 180°C und 270°C und insbesondere zwischen 190°C und 250°C. Temperaturspitzen betragen insbesondere weniger als 100K über der Mitteltemperatur, insbesondere weniger als 80K und insbesondere weniger als 50K oberhalb der Mitteltemperatur.

Insbesondere muss gewährleistet werden, dass die Hydriertemperatur einen vorgebbaren Maximalwert, von höchstens 400 °C, insbesondere höchstens 350°C, nicht erreicht. Dadurch wird insbesondere das Wasserstoffträgermedium in dem Hydrierreaktor geschont. Eine thermische Degradation des Wasserstoffträgermediums wird vermieden und insbesondere ausgeschlossen. Die Bildung von Nebenprodukten, die insbesondere eine Verunreinigung des Wasserstoffträgermediums bewirken können und insbesondere auch eine Verunreinigung eines später freigesetzten Wasser stoffgases verursachen können, ist dadurch vermindert oder ausgeschlossen. Insbesondere wird dadurch vermieden, dass das Wasserstoffträgermedium aufgrund der Degradation getauscht werden muss. Die Lebensdauer des Wasserstoffträgermediums ist erhöht. Insbesondere können Degradationsprodukte des Wasserstoffträgermediums die Lebensdauer des Katalysatormaterials negativ beeinflussen, also verkürzen. Durch die Vermeidung von Degradationsprodukten ist die Lebensdauer des Katalysatormaterials erhöht. Das Verfahren ist wirtschaftlich.

Das Wasserstoffträgermedium wird aus dem ersten Hydrierreaktor mittels einer Zuführung in einen zweiten Hydrierreaktor zugeführt. Die Zuführung ist beispielsweise als Leitung mit Pumpe ausgeführt. Die Zuführung kann auch integriert, insbesondere ohne separate Leitung, ausgeführt sein. Die Zuführung kann alternativ oder zusätzlich mittels einer Druckdifferenz zwischen dem ersten und dem zweiten Hydrierreaktor, insbesondere gezielt eingestellt, werden. Der erste Hydrierreaktor und der zweite Hydrierreaktor sind in Reihe geschaltet, also hintereinander.

Der zweite Hydrierreaktor dient zum katalytischen Endhydrieren des Wasserstoffträgermediums, insbesondere als letzter, abschließender Hydrierschritt. Es ist möglich, dass zwischen dem ersten Hydrierreaktor und dem zweiten Hydrierreaktor weitere, insbesondere mindestens ein weiterer, Hydrierreaktor angeordnet ist, um weitere Zwischen-Hydrierstufen zu ermöglichen.

Die Hydrierreaktion in dem zweiten Hydrierreaktor erfolgt bei zweiten Hydrierreaktionsbedingungen, also insbesondere mit einem zweiten Hydrierdruck und/oder bei einer zweiten Hydriertemperatur. Insbesondere unterscheiden sich die zweiten Hydrierreaktionsbedingungen von den ersten Hydrierreaktionsbedingungen. Insbesondere können der erste und der zweite Hydrierdruck identisch sein. In dem zweiten Hydrierreaktor wird das Wasserstoffträgermedium von dem ersten Hydriergrad auf den zweiten Hydriergrad hydriert. Das bedeutet, dass der zweite Hydriergrad größer ist als der erste Hydriergrad. In dem zweiten Hydrierreaktor findet eine Endhydrierung statt, um das Wasserstoffträgermedium mit möglichst großen Hydriergrad bereitzustellen. Der zweite Hydriergrad beträgt mindestens 95%, insbesondere mindestens 96%, insbesondere mindestens 97%, insbesondere mindestens 98%, insbesondere mindestens 99%, insbesondere mindestens 99,5%, insbesondere mindestens 99,9%, insbesondere mindestens 99,99% und insbesondere mindestens 99,999%.

Die Hydrierreaktion in dem zweiten Hydrierreaktor erfolgt mit einem zweiten Hydrierhub, der der Differenz des zweiten Hydriergrads und des ersten Hydriergrads entspricht. Der zweite Hydrierhub beträgt mindestens 5%, insbesondere mindestens 9,999%, insbesondere mindestens 25%, insbesondere mindestens 35% und insbesondere mindestens 45%. Der Wasserstoff- Anteil bezogen auf das Wasserstoffträgermedium beträgt in dem zweiten Hydrierreaktor mindestens 0,3 Gew.-%, insbesondere mindestens 0,6 Gew.-%, insbesondere mindestens 1,5 Gew.-%, insbesondere mindestens 2,1 Gew.-% und insbesondere mindestens 2,7 Gew.-%.

Der erste Hydrierreaktor und/oder der zweite Hydrierreaktor sind insbesondere jeweils als Rohrbündelreaktoren ausgeführt. Insbesondere sind der erste und der zweite Hydrierreaktor baugleich und insbesondere identisch ausgeführt. Es kann vorteilhaft sein, beispielsweise den zweiten Hydrierreaktor vergleichsweise kleinbauend auszuführen und insbesondere kleinerbauend als den ersten Hydrierreaktor. Insbesondere ist die Menge des in dem zweiten Hydrierreaktor verwendeten Katalysatormaterials reduziert. Insbesondere ist das Endhydrieren in dem zweiten Hydrierreaktor unproblematisch hinsichtlich der Hydriertemperaturen. Da in dem zweiten Hydrierreaktor ein vergleichsweiser geringer Umsatz erfolgt, ist die in Folge der exothermen Reaktion anfallende Abwärme vergleichsweise klein und damit unproblematisch. Wenn beispielsweise der erste Hydriergrad, mit dem das Wasserstoffträgermedium dem zweiten Hydrierreaktor zugeführt wird, 80 % beträgt, können höchstens 20 % der Reaktionsenthalpie im zweiten Hydrierreaktor als Wärme freigesetzt werden. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der erste Hydriergrad höchstens 95%, insbesondere höchstens 90% und insbesondere höchstens 80% beträgt. Ein Anteil an maximal freisetzbarer Wärme steigt mit niedrigerem Eingangshydriergrad in den zweiten Hydrierreaktor, sodass grundsätzlich ein höherer erster Hydriergerad vorteilhaft ist. Dieser Anteil der maximal freisetzbaren Wärme ist insbesondere kleiner als im ersten Hydrierreaktor.

Insbesondere wurde gefunden, dass mit dem Konzept des mehrstufigen Hydrierens die Menge des verwendeten Katalysatormaterials gegenüber einem aus dem Stand der Technik bekannten einstufigen Hydrierprozess reduziert ist und insbesondere um mindestens 30%, insbesondere 40% und insbesondere bis zu 50% oder mehr. Zudem ergeben sich Kosteneinsparungen dadurch, dass der erste Hydrierreaktor und der zweite Hydrierreaktor in Summe baukleiner sind als ein einstufiger Reaktor gemäß dem Stand der Technik mit gleicher Leistung. Aufgrund des zweistufigen Konzepts können die verschiedenen Hydrierreaktionsbedingungen und insbesondere die jeweils verwendeten Katalysatormaterialien in den Hydrierreaktoren gezielt und unterschiedlich festgelegt werden.

Es ist eine Erkenntnis, dass es vorteilhaft ist, das Hydrierverfahren mehrstufig auszuführen, wobei in der ersten Stufe die Reaktionsgeschwindigkeit und in der zweiten Stufe der Umsatz optimiert werden.

Das Verfahren und die Reaktoranordnung eignen sich insbesondere für die Nutzung von Wasserstoffgas, das aus regenerativen Energiequellen, insbesondere aus Strom hergestellt worden ist, der aus Windkraft, Wasserkraft und/oder Sonnenstrahlung erzeugt worden ist, obwohl derart regenerativ erzeugter Strom naturgemäß Schwankungen unterliegt. Diese Schwankungen sind mit dem erfindungsgemäßen mehrstufigen Konzept tolerierbar.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform kann mindestens eine zusätzliche Hydriereinheit als mindestens dritter Hydrierreaktor genutzt werden, um das Wasserstoffträgermedium mit gelöstem Wasserstoff zu Hydrieren. Diese vorteilhafte Ausgestaltung beruht auf der Erkenntnis, dass der Wasser Stoff ström gelösten, also nicht chemisch gebundenen, Wasserstoff aufweist. Eine derartige Hydriereinheit wird auch als Hydrierkartusche bezeichnet, die insbesondere mit einem Hydrier-Katalysator befällt ist. Es wurde erkannt, dass die stoffliche Nutzung des Wasserstoffs verbessert beziehungsweise vereinfacht und insbesondere die Wirtschaftlichkeit der stofflichen Nutzung von Wasserstoff erhöht werden kann.

In der Hydriereinheit wird das Wasserstoffträgermedium mit dem gelösten Wasserstoff hydriert. In der Hydriereinheit findet ein sogenanntes Nach-Hy drier en statt. Die Hydriereinheit ist bezüglich des ersten Hydrierreaktors und insbesondere bezüglich des zweiten Hydrierreaktors nachgelagert angeordnet.

Durch das Nach-Hydrieren des in dem Wasserstoffträgermedium physikalisch gelösten Wasserstoffs wird der Gehalt des physikalisch gelösten Wasserstoffs unter das Löslichkeitsgewicht gesenkt. Das Risiko, dass Wasserstoff zu einem späteren Zeitpunkt unbeabsichtigt aus dem Wasserstoffträgermedium ausgast, beispielsweise, wenn veränderte Umgebungsbedingungen das Löslichkeitsgewicht auf die Seite des gasförmigen Wasserstoffs verschieben, insbesondere durch eine Abkühlung und/oder insbesondere durch eine Druckentlastung, insbesondere in einem Speicherbehälter, ist reduziert und insbesondere ausgeschlossen. Überraschend wurde gefunden, dass dadurch, dass der gelöste Wasserstoff zum Hydrieren des Wasserstoffträgermediums genutzt wird, der Aufwand für das Entfernen des gelösten Wasserstoffs reduziert und insbesondere vermieden ist. Die Effizienz des Verfahrens, insbesondere bei der stofflichen Nutzung von Wasserstoff ist dadurch erhöht, insbesondere wurde darüber hinaus erkannt, dass der gemäß dem Stand der Technik entfernte Wasserstoff ungenutzt bleibt, dadurch, dass der gelöste Wasserstoff zum Hydrieren des Wasserstoffträgermediums genutzt wird, ergibt sich eine erhöhte Effizienz bei der stofflichen Nutzung von Wasserstoff. Untersuchungen haben gezeigt, dass der Anteil des physikalisch gelösten Wasserstoffs in Abhängigkeit der Reaktionsbedingungen der katalytischen Reaktion zwischen 0,002 Gew.-% und 0,005 Gew.-% bezogen auf die Masse des Wasserstoffträgermediums beträgt. Die Ausnutzung des Wasserstoffs bei der stofflichen Nutzung ist erhöht insbesondere ergibt sich ein Einsparpotenzial bezüglich des Wasserstoffverbrauchs durch das Nach- Hy drier en.

Ferner wurde gefunden, dass gelöster Wasserstoff in dem Wasserstoffträgermedium beim Betrieb eine Einlagestörung und/oder unbeabsichtigte Sicherheitsabschaltungen der Anlage verursachen kann. Durch das Nach-Hydrieren werden Störungen beim Betrieb der Anlage vermieden. Die Sicherheit der Anlage ist erhöht.

Insbesondere können mehrere Hydriereinheiten, insbesondere sequenziell zueinander angeordnet, zur stofflichen Nutzung von Wasserstoff verwendet werden.

Ein Verfahren gemäß Anspruch 2 vereinfacht die Überwachung und insbesondere die Einhaltung der ersten Hydrierreaktionsbedingungen, insbesondere der ersten Hydriertemperatur. Durch das Rückführen von hydriertem Wasserstoffträgermedium in den ersten Hydrierreaktor mit dem ersten Hydriergrad aus dem ersten Hydrierreaktor und/oder dem zweiten Hydriergrad aus dem zweiten Hydrierreaktor wird das Wasserstoffträgermedium im Ausgangszustand, also mit dem Anfangshydriergrad gemischt. Diese Mischung weist einen Mischhydriergrad auf, der größer ist als der Anfangshydriergrad. Dadurch können die Reaktionsgeschwindigkeit und die Exothermie in dem ersten Hydrierreaktor hinsichtlich der Reaktionsgeschwindigkeit gezielt beeinflusst und insbesondere optimiert werden. Insbesondere können die Reaktionsgeschwindigkeit und die Exothermic in dem ersten Hydrierreaktor derart aufeinander abgestimmt werden, dass eine hohe Reaktionsgeschwindigkeit bei Vermeidung von Exothermiespitzen gewährleistet ist. Eine unerwünschte Überhöhung der ersten Hydriertemperatur, insbesondere von mehr als 400 °C kann dadurch ausgeschlossen werden.

Insbesondere wurde gefunden, dass das Verfahren die Auskopplung von Wärme auf einem hohen Temperaturniveau ermöglicht, insbesondere durch eine gezielte Einstellung eines vergleichsweise großen Anteils des rückgeführten Wasserstoffträgermediums in den ersten Hydrierreaktor. Dadurch können Exothermiespitzen in dem ersten Hydrierreaktor reduziert werden. Das sich so ergebende, mittlere Temperatumiveau in dem ersten Hydrierreaktor ist vergleichsweise hoch und beträgt insbesondere mindestens 230°C, insbesondere mindestens 250 °C, insbesondere mindestens 270 °C und insbesondere mindestens 300 °C.

Darüber hinaus wurde gefunden, dass das Rückführen des hydrierten Wasserstoffträgermediums auch deshalb vorteilhaft ist, weil die Konzentration an aromatischen Verbindungen am Katalysatormaterial reduziert wird. Das Rückführen des hydrierten Wasserstoffträgermediums führt zu einer Verdünnung dieser aromatischen Verbindungen. Derartige aromatische Verbindungen, insbesondere höher konjugierte, planare aromatische Systeme können unerwünschte Deaktivierungserscheinungen aufgrund ihrer hohen Adsorptionsaffinität gegenüber den katalytisch aktiven Materialien verursachen. Diese Deaktivierungen können durch das Rückführen vermindert werden. Das Rückführen des hydrierten Wasserstoffträgermediums resultiert in einer höheren Strömungsgeschwindigkeit innerhalb der Reaktionsrohre. Die höhere Strömungsgeschwindigkeit ist vorteilhaft für die Katalysatorstabilität, da insbesondere die Katalysatorporen besser und insbesondere intensiver gespült werden.

Ein Verfahren gemäß Anspruch 3 hat sich als besonders vorteilhaft bezüglich der ersten Reaktionsbedingungen erwiesen. Es wurde gefunden, dass nicht nur ein Maximalwert für die erste Hydriertemperatur durch Veränderung des Mischungsverhältnisses der in den ersten Hydrierreaktor zugeführten Wasserstoffträgermedium- Ströme vorteilhaft beeinflusst werden kann, sondern auch das Temperaturprofil entlang der Reaktionsrohre des Rohrbündelreaktors homogenisiert wird. Dabei kann bereits ein Mischungsverhältnis von mindestens 2 ausreichend sein, um eine vorteil- hafte Temperaturverteilung entlang der Rohrlänge zu erreichen. Besonders vorteilhaft ist ein Mischungsverhältnis von mindestens 10 und insbesondere mindestens 100. Insbesondere beträgt das Mischungsverhältnis höchstens 1.000.

Ein Verfahren gemäß Anspruch 4 oder 5 ermöglicht die Durchführung des Endhydrierens bei vorteilhaften zweiten Hydrierreaktionsbedingungen.

Ein Verfahren gemäß Anspruch 6 begünstigt das mehrstufige, katalytische Hydrieren. Das Katalysatormaterial ist in dem ersten Hydrierreaktor und in dem zweiten Hydrierreaktor insbesondere jeweils als Schüttung von Katalysatorpartikeln und/oder als Festbett angeordnet. Das Katalysatormaterial umfasst ein Metall, insbesondere ein Edelmetall, das insbesondere an einem Katalysatorträgermaterial geträgert ist. Das Katalysatorträgermaterial ist insbesondere ein Metalloxid, ein Metallhydrid, ein Metallhydroxid und/oder Aktivkohle. Als Edelmetall dient insbesondere Platin, Ruthenium, Palladium, Iridium, Gold, Silber, Rhenium, Rhodium, Kupfer, Nickel, Kobalt, Eisen, Mangan, Chrom, Molybdän und/oder Vanadium. Als besonders vorteilhaft haben sich Mischmetall-Hydrierkatalysatoren und/oder bimetallische Hydrierkatalysatoren erwiesen, die insbesondere Platin und Palladium aufweisen, insbesondere in elementarer Form. Als Katalysatorträgermaterial dient insbesondere Aluminiumoxid.

Besonders unkompliziert ist es, wenn das in dem ersten und dem zweiten Hydrierreaktor verwendete Katalysatormaterial identisch ist. Die Handhabung und der Betrieb der Reaktoren sind vereinfacht.

Alternativ ist es möglich, ein jeweils an die im entsprechenden Hydrierreaktor herrschenden Reaktionsbedingungen angepasstes Katalysatormaterial zu verwenden.

Als besonders vorteilhaft hat sich ein Mengenverhältnis erwiesen, bei dem die zweite Masse des Katalysatormaterials in dem zweiten Hydrierreaktor höchstens 80% der ersten Masse des Katalysatormaterials in dem ersten Hydrierreaktor beträgt. Insbesondere ist das Verhältnis höchstens 30% und mindestens 5%. Ein Verfahren gemäß Anspruch 7 ermöglicht eine stabile Durchführung der Hydrierreaktionen, insbesondere im ersten Hydrierreaktor. Dadurch, dass Reaktionswärme als Abwärme abgeführt und an mindestens eine thermische Verbrauchereinheit übertragen wird, wird ein Überhitzen des ersten und/oder zweiten Hydrierreaktors vermieden. Darüber hinaus kann die Reaktionswärme an der mindestens einen thermischen Verbrauchereinheit vorteilhaft genutzt werden. Der Gesamtenergiebedarf für Hydrierreaktor und thermische Verbrauchereinheit ist reduziert. Eine thermische Verbrauchereinheit ist beispielsweise ein thermischer Verbraucher wie beispielsweise eine Heizung und/oder ein Wärmespeicher. Als Wärmespeicher dient insbesondere ein Wärmespeichernetz, insbesondere zum Speichern von sensibler Wärme und/oder von latenter Wärme. Eine thermische Verbrauchereinheit kann auch die Erwärmung von Wasserdampf, insbesondere in einem Industriepark, umfassen, um den erzeugten Dampf energetisch, insbesondere zur Erzeugung von elektrischem Strom, zu nutzen. Ein thermischer Verbraucher kann auch ein Apparat zur Aufbereitung des Wasserstoffträgermediums sein, insbesondere eine Destillationskolonne und/oder ein ähnlicher Trennapparat zur Entfernung von Nebenprodukten aus dem Wasserstoffträgermedium. Als thermische Verbrauchereinheit kann auch ein Hydrierreaktor dienen, insbesondere der erste Hydrierreaktor oder der zweite Hydrierreaktor oder ein zusätzlicher, insbesondere dritter, Hydrierreaktor. Insbesondere kann die in dem einen Hydrierreaktor erzeugte Wärme in einen anderen Hydrierreaktor abgeführt werden.

Ein Verfahren gemäß Anspruch 8 ermöglicht eine vorteilhafte Durchführung des zweistufigen Verfahrens.

Eine Reaktoranordnung gemäß Anspruch 9 weist im Wesentlichen die Vorteile des Verfahrens gemäß Anspruch 1 auf. Der erste und der zweite Hydrierreaktor sind in Serie angeordnet und miteinander verschaltet. Zum Verbinden dient eine Zuführung, die insbesondere eine Fluidleitung und insbesondere eine Pumpe umfasst.

Insbesondere weisen der erste und/oder der zweite Hydrierreaktor jeweils eine separate Wasserstoffgasöffnung auf, an die eine Wasserstoffgasleitung angeschlossen ist. Die Wasserstoffgasleitung kann an eine Wasserstoffgasquelle angeschlossen sein, die beispielsweise als Wasserstoff- Pufferspeicherbehälter und insbesondere als Schnittstelle ausgeführt sein kann, um Wasserstoffgas in die Wasserstoffgasleitung aufzugeben. Eine Produktion von Wasserstoffgas an dem Hydrierreaktor ist entbehrlich. Zusätzlich oder alternativ kann eine separate Wasser stoffgas- quelle vorhanden sein, um den ersten Hydrierreaktor und/oder den zweiten Hydrierreaktor separat mit Wasserstoffgas zu versorgen. Insbesondere ist eine separate Wasserstoffgaszufuhr in den zweiten Hydrierreaktor möglich, insbesondere unabhängig von dem ersten Hydrierreaktor.

Eine Reaktoranordnung gemäß Anspruch 10 ermöglicht eine räumliche Trennung der beiden Reaktoren. Die Reaktoren sind separat, also räumlich getrennt voneinander angeordnet. Unmittelbare Interaktionen zwischen den in Reihe geschalteten Reaktoren sind im Wesentlichen ausgeschlossen.

Alternativ kann eine Reaktoranordnung gemäß Anspruch 11 kompakt in einem gemeinsamen Reaktorgehäuse ausgeführt sein. Eine derartige Reaktoranordnung ist kleinbauend und funktionsintegrativ ausgeführt.

Eine Reaktoranordnung gemäß Anspruch 12 oder 13 vereinfacht die Beeinflussung des Hydriergrads des zuzuführenden Wasserstoffträgermediums. Alternativ ist es möglich, eine separate, zweite Quelle von Wasserstoffträgermedium bereitzustellen, um Wasserstoffträgermedium mit einem veränderten Anfangshydriergrad dem ersten Hydrierreaktor zuzuführen, wobei der veränderte Anfangshydriergrad größer ist als der Anfangshydriergrad des ohnehin zugeführten Wasserstoffträgermedium s .

Eine Reaktoranordnung gemäß Anspruch 14 ermöglicht eine effektive und unmittelbare Abführung von Reaktionswärme. Die Reaktoranordnung weist eine erhöhte Gesamteffizienz auf.

Eine Reaktoranordnung gemäß Anspruch 15 erhöht die Flexibilität bei der zweistufigen Hydrierung, insbesondere die unmittelbare Beeinflussung und insbesondere Regelung der ersten Hydrierreaktionsbedingungen in dem ersten Hydrierreaktor. Eine Regelungseinheit dient insbesondere zum Regeln der Masseströme des zugeführten Wasserstoffträgermediums und des in den ersten Hydrierreaktor rückgeführten Wasserstoffträgermediums gemäß Anspruch 3. Dazu steht die Regelungseinheit insbesondere mit dem ersten und/oder dem zweiten Hydrierreaktor, insbesondere mit darin angeordneten Sensoren, insbesondere darin angeordneten Temperatursensoren, in Signalverbindung. Die an die Regelungseinheit von den Temperatursensoren übermittelten Temperatursignale können als Eingangssignale für die Regelung des Verfahrens genutzt werden. In Abhängigkeit der gemessenen Temperaturen kann die Regelungseinheit Stellsignale für die Zuführleitung und/oder die Rückführleitungen bereitstellen, um das Mischungsverhältnis der Masseströme entsprechend zu regeln.

Eine Reaktoranordnung gemäß Anspruch 16 ermöglicht eine erhöhte Anlagenverfügbarkeit und/oder eine Verstetigung der Anlagenleistung. Dadurch, dass der erste Hydrierreaktor und mindestens ein dritter Hydrierreaktor parallel zueinander angeordnet und miteinander verschaltet sind, können die Reaktoren im Wechsel betrieben werden, um Ausfallzeiten des einen Reaktors, beispielsweise des ersten Hydrierreaktors, durch den jeweils anderen Reaktor, beispielsweise den mindestens einen dritten Hydrierreaktor, zu kompensieren. Eine Reduktion der Anlagenleistung kann dadurch vermieden werden. Der erste Hydrierreaktor und der mindestens eine dritte Hydrierreaktor sind dem zweiten Hydrierreaktor vorgeschaltet.

Insbesondere sind mehrere dritte Hydrierreaktoren vorhanden, die insbesondere parallel zu dem ersten Hydrierreaktor geschaltet sind.

Es wurde insbesondere erkannt, dass in dem dem zweiten Hydrierreaktor vorgeschalteten Hydrierreaktor, also in dem ersten Hydrierreaktor oder in dem dritten Hydrierreaktor, Nebenprodukte in dem zugeführten Strom des Wasserstoffträgermediums mit einer hohen Abscheiderate an dem Katalysatormaterial abgeschieden werden. Diese vergleichsweise hohe Abscheiderate führt zu einer schnelleren, bzw. früheren Deaktivierung des Katalysatormaterials in dem ersten Hydrierreaktor bzw. in dem dritten Hydrierreaktor. Entsprechend weist das den ersten Hydrierreaktor bzw. dritten Hydrierreaktor verlassende, zumindest teilweise hydrierte Wasserstoffträgermedium eine höhere Qualität, insbesondere eine höhere Reinheit auf. Das zumindest teilweise hydrierte Wasserstoffträgermedium enthält weniger Nebenprodukte. Das Katalysatormaterial in dem ersten Hydrierreaktor oder in dem dritten Hydrierreaktor entspricht einer kombinierten, einstufigen Aufreinigungs-/Reaktions-Stufe für das Wasserstoffträgermedium.

Aufgrund der schnelleren Deaktivierung des Katalysatormaterials ist eine frühzeitigere Regeneration des Katalysatormaterials vorteilhaft, um die Katalysatorleistung aufrecht zu erhalten. Während der Regeneration des Katalysatormaterials ist der Hydrierreaktor für den Hydrierbetrieb nicht oder allenfalls eingeschränkt, also mit reduzierter Leistung, nutzbar. Aus diesem Grund ist es vorteilhaft, wenn zusätzlich zu dem ersten Hydrierreaktor der parallel geschaltete dritte Hydrierreaktor vorhanden ist. Es ist auch denkbar, sowohl den ersten Hydrierreaktor als auch den dritten Hydrierreaktor gleichzeitig zur Hydrierung von Wasserstoffträgermedium zu betreiben, wobei der erste und/oder der dritte Hydrierreaktor dann kleinbauender ausgeführt sein können.

Insbesondere können der erste Hydrierreaktor und der dritte Hydrierreaktor so dimensioniert sein, dass ein Lastbereich zwischen 20% und 200%, insbesondere zwischen 50% und 150% und insbesondere zwischen 80% und 120% kompensiert werden können. Im Fall einer Regeneration beispielsweise des dritten Hydrierreaktors kann die Anlagenleistung verstetigt werden, da die Leistung des infolge der Regeneration wegfallenden dritten Hydrierreaktors durch die Leistungserhöhung des ersten und des zweiten Hydrierreaktors ausgeglichen werden kann. Die Verschaltung ermöglicht insgesamt höhere Teillastbereiche und/oder eine erhöhte Leistungsdynamik.

Sowohl die in den Patentansprüchen angegebenen Merkmale als auch die in den Ausführungsbeispielen erfindungsgemäßer Reaktoranordnungen angegebenen Merkmale sind jeweils für sich allein oder im Kombination miteinander geeignet, den erfindungsgemäßen Gegenstand weiterzubilden. Die jeweiligen Merkmalskombinationen stellen hinsichtlich der Weiterbildungen des Er- findungsgegenstandes keine Einschränkung dar, sondern weisen im Wesentlichen lediglich beispielhaften Charakter auf.

Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Reaktoranordnung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel mit zwei in Serie geschalteten, separat angeordneten Hydrierreaktoren,

Fig. 2 eine Fig. 1 entsprechende Darstellung einer Reaktoranordnung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel mit einer thermischen Verbrauchereinheit, Fig. 3 eine Fig. 1 entsprechende Darstellung einer Reaktoranordnung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel, bei dem die Hydrierreaktoren in einem gemeinsamen Reaktorgehäuse integriert angeordnet sind,

Fig. 4 eine Fig. 1 entsprechende Darstellung eines vierten Ausführungsbeispiels mit zwei parallel geschalteten und einem dazu in Serie geschalteten Hydrierreaktoren.

Eine als Ganzes mit 1 gekennzeichnete Reaktoranordnung umfasst einen ersten Hydrierreaktor 2 und einen damit verbundenen zweiten Hydrierreaktor 3. Die Hydrierreaktoren 2, 3 sind in Reihe geschaltet. Das bedeutet, dass ein Ausgang des ersten Hydrierreaktors 2 mit dem Eingang des zweiten Hydrierreaktors 3, insbesondere unmittelbar, fluidtechnisch verbunden ist.

Der erste Hydrierreaktor 2 wird als Starterreaktor bezeichnet. Der zweite Hydrierreaktor 3 wird auch als Finisherreaktor bezeichnet. Die Reaktoranordnung 1 kann weitere Hydrierreaktoren umfassen, die stromaufwärts des ersten Hydrierreaktors 2, zwischen den beiden Hydrierreaktoren 2, 3 oder stromabwärts des zweiten Hydrierreaktors 3 angeordnet sein können.

Die beiden Hydrierreaktoren 2, 3 sind gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel jeweils als Rohrbündelreaktoren ausgeführt mit mehreren, nicht dargestellten Reaktionsrohren, die insbesondere parallel zueinander angeordnet sind.

Der erste Hydrierreaktor 2 weist ein erstes Reaktorgehäuse 4 auf, in dem die Reaktionsrohre angeordnet sind. Der zweite Hydrierreaktor 3 weist ein zweites Reaktorgehäuse 5 auf, in dem die Reaktionsrohre des zweiten Hydrierreaktors 3 angeordnet sind. Gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist das erste Reaktorgehäuse 4 größer ausgeführt als das zweite Reaktorgehäuse 5, auch wenn die schematische Darstellung in Fig. 1 eine vergleichbare oder identische Baugröße vermuten lässt.

In den Reaktorgehäusen 4, 5 ist jeweils ein nicht näher dargestelltes Katalysatormaterial angeordnet, das in beiden Hydrierreaktoren 2, 3 identisch sein kann. Von dem Katalysatormaterial ist eine erste Masse rm in dem ersten Hydrierreaktor 2 angeordnet. In dem zweiten Hydrierreaktor 3 ist von dem Katalysatormaterial eine zweite Masse m2 angeordnet. Gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel gilt m2 = 1/3 x r .

Der erste Hydrierreaktor 2 ist mit dem zweiten Hydrierreaktor 3 mittels einer Zuführung 6 verbunden, die gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel eine Fluidleitung und eine nicht näher dargestellte Pumpe umfasst. Anstelle der Pumpe kann die Zuführung von dem ersten Hydrierreaktor in den zweiten Hydrierreaktor 3 durch die gezielte Einstellung einer Druckdifferenz zwischen den beiden Reaktoren 2, 3 erfolgen. Die Zuführung 6 verbindet eine erste Abführöffnung 7 des ersten Hydrierreaktors 2 mit einer zweiten Zuführöffnung 8 des zweiten Hydrierreaktors 3.

An die erste Abführöffnung 7 ist ferner eine erste Rückführleitung 9 angeschlossen, die in eine erste Zuführöffnung 10 des ersten Hydrierreaktors 2 mündet. Entlang der ersten Rückführleitung 9 ist eine erste Pumpe 20 angeordnet. Dazu kann die erste Rückführleitung 9 unmittelbar in die erste Zuführöffnung 10 münden oder, so wie es in Fig. 1 dargestellt ist, in eine Wasserstoffträgermedium-Zuführleitung 11. Die Wasserstoffträgermedium-Zuführleitung 11 dient zum Zuführen von Wasserstoffträgermedium in den ersten Hydrierreaktor 2 an der ersten Zuführöffnung 10. Es ist möglich, dass die erste Rückführleitung 9 unmittelbar in die Wasserstoffträgermedium- Zuführleitung 11 mündet. Es ist alternativ möglich, dass eine Mischereinheit vorgesehen ist, in die die erste Rückführleitung 9 und die Wasserstoffträgermedium-Zuführleitung 11 münden. In der Mischereinheit können die verschiedenen Wasserstoffträgermedien gemischt und dieses Gemisch anschließend dem ersten Hydrierreaktor 2 zugeführt werden. Diese im ersten Hydrierreaktor 2 vorgelagerte Mischung ist aber nicht zwingend. Diese Mischung kann auch direkt im Hydrierreaktor 2 erfolgen.

Die Wasserstoffträgermedium-Zuführleitung 11 schließt den ersten Hydrierreaktor 2 an eine Wasserstoffträgermedium-Quelle 12 an, insbesondere an einen Speicherbehälter. In der Wasser- stoffträgermedium-Quelle 12 ist Wasserstoffträgermedium mit einem Anfangshydriergrad HGo zwischen 0 % und 20 % und insbesondere zwischen 15 % und 20 % bevorratet. Die Wasserstoff- trägermedium-Quelle 12 kann auch durch eine entsprechende Schnittstelle ausgeführt sein, über die Wasserstoffträgermedium von einem Tankfahrzeug und/oder mittels einer Versorgungsleitung, insbesondere einem Leitungsnetz, zuführbar ist. Der erste Hydrierreaktor 2 weist ferner eine Wasserstoffgaszuführöffnung 13 auf, durch die Wasser stoffgas in den ersten Hydrierreaktor 2 zugeführt werden kann. Es ist auch möglich, das Wasser stoffgas und das Wasserstoffträgermedium gemeinsam und/oder zeitversetzt über die erste Zuführöffnung 10 dem ersten Hydrierreaktor 2 zuzuführen. Die separate Wasserstoffgaszuführöffnung 13 wäre dann entbehrlich. An die Wasserstoffgaszuführöffnung 13 ist eine Wasserstoffgasleitung 14 angeschlossen, die aus einer Wasserstoffgasquelle 15 gespeist wird. Als Wasserstoffgasquelle 15 dient insbesondere eine nicht näher dargestellte Stromerzeugungseinheit, insbesondere zum Erzeugen von elektrischem Strom aus regenerativen Energiequellen. Die Stromerzeugungseinheit ist beispielsweise eine Photovoltaikanlage, ein Windkraftrad und/oder ein Wasserkraftwerk. Die Stromerzeugungsquelle ist insbesondere mit einem Elektrolyseur verbunden, in dem Wasser in Wasser stoffgas und Sauerstoff getrennt wird. Das Wasser stoffgas kann, insbesondere über eine Zwischenspeicherung in einem nicht dargestellten Pufferbehälter der Wasserstoffgasleitung 14 aufgegeben werden.

Die Wasserstoffgasquelle 15 kann als entsprechende Schnittstelle ausgeführt sein, um Wasserstoffgas in die Wasserstoffgasleitung 14 aufzugeben, so dass eine Produktion von Wasserstoffgas nicht separat erforderlich ist.

Die Wasserstoffgasquelle 15 ist insbesondere über eine weitere Wasserstoffgasleitung 14 an eine entsprechende Wasserstoffgasöffnung 13 in dem zweiten Hydrierreaktor 3 angeschlossen. Es ist zusätzlich oder alternativ möglich, dass eine separate Wasserstoffgasquelle vorhanden ist, über die ausschließlich der zweite Hydrierreaktor 3 mit Wasserstoffgas versorgt wird.

An eine zweite Abführöffnung 16 des zweiten Hydrierreaktors 3 ist eine zweite Abführleitung 17 angeschlossen, die zum Abführen von zweistufig hydriertem Wasserstoffträgermedium dient. Die zweite Abführleitung 17 mündet insbesondere in eine Wasserstoffträgermedium- Senke 18. Die Wasserstoffträgermedium-Senke 18 ist insbesondere ein Speicherbehälter. Zusätzlich oder alternativ kann die Wasserstoffträgermedium-Senke 18 auch eine entsprechende Schnittstelle sein, an der das mehrfach hydrierte Wasserstoffträgermedium beispielsweise an ein Transportfahrzeug und/oder in ein Leitungsnetz aufgegeben werden kann. An die zweite Abführöffnung 16 ist ferner eine zweite Rückführleitung 19 angeschlossen, die mit der ersten Zuführöffnung 10 des ersten Hydrierreaktors 2 fluidtechnisch verbunden ist. Gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel mündet die zweite Rückführleitung 19 in die erste Rückführleitung 9. Es ist auch möglich, dass die zweite Rückführleitung 19 unmittelbar in den ersten Hydrierreaktor 2 mündet. Entlang der zweiten Rückführleitung 19 ist eine zweite Pumpe 21 angeordnet.

Es ist auch möglich, die erste Pumpe 20 und die zweite Pumpe 21 durch eine einzige Pumpe zu ersetzen, die entlang der ersten Rückführleitung 9 oder der zweiten Rückführleitung 19 angeordnet sein kann. Diese einzige Pumpe kann in Kombination mit Ventilen und einer geeigneten Ventilsteuerung die Rückführung von Wasserstoffträgermedium aus dem ersten Hydrierreaktor 2 und/oder dem zweiten Hydrierreaktor 3 in den ersten Hydrierreaktor 2 ermöglichen.

Es ist auch denkbar, dass nur die erste Rückführleitung 9 oder nur die zweite Rückführleitung 19 vorhanden sind, um Wasserstoffträgermedium mit einem gegenüber dem Anfangshydriergrad HGo erhöhten Hydriergrad HG1/HG2 in den ersten Hydrierreaktor 2 zurückzuführen.

Zusätzlich oder alternativ ist ein zusätzlicher, nicht dargestellter Wasserstoffträgermedium-Behälter möglich, in dem Wasserstoffträgermedium mit einem gegenüber dem Anfangshydriergrad HGo erhöhten Hydriergrad bevorratet ist. Rückführleitungen 9, 19 sind in diesem Fall entbehrlich.

Die Hydrierreaktoren 2, 3, die Zuführung 6 und die Rückführleitungen 9, 19 bilden ein sogenanntes, insbesondere mehrstufiges, Hydriermodul 24.

Die Reaktoranordnung 1 umfasst eine Regelungseinheit 22, die mit der ersten Pumpe 20 und der zweite Pumpe 21 in Signalverbindung steht. Mittels der Regelungseinheit 22 ist es möglich, die Pumpen 20, 21 derart anzusteuern, dass der Massestrom an Wasserstoffträgermedium über die erste Rückführleitung 9 und die zweite Rückführleitung 19 in den ersten Hydrierreaktor 2 gezielt eingestellt werden kann. Die Signalverbindung der Regelungseinheit 22 ist insbesondere kabelgebunden ausgeführt. Die Signalverbindung kann aber auch, wie dies in Fig. 1 mit dem Symbol 23 angedeutet ist, kabellos als Funkverbindung ausgeführt sein. Die Hydrierreaktoren 2, 3 sind mit nicht näher dargestellten Sensoren ausgeführt, die insbesondere zum Erfassen der jeweiligen Hydrierreaktionsbedingungen in dem ersten Hydrierreaktor 2 und dem zweiten Hydrierreaktor 3 geeignet sind. Insbesondere dienen die Sensoren zum Messen des jeweiligen Hydrierdrucks pi, p2 und/oder der jeweiligen Hydriertemperatur Ti, T2.

Insbesondere sind entsprechende Sensoren vorgesehen, die zur Ermittlung des jeweiligen Hydriergrades HGi, HG2 dienen.

Nachfolgend wird ein Verfahren zum Betrieb der Reaktoranordnung 1 näher erläutert.

Das Verfahren dient zum mehrstufigen Hydrieren des Wasserstoffträgermediums. Das Wasserstoffträgermedium wird im Ausgangszustand, also mit dem Anfangshydriergrad HGo aus der Wasserstoffträgermedium-Quelle 12 in den ersten Hydrierreaktor 2 zugeführt. In dem ersten Hydrierreaktor 2 erfolgt ein katalytisches Anfangshydrieren, also insbesondere ein erster Hydrierschritt des Wasserstoffträgermediums auf einen ersten Hydriergrad HGi, der insbesondere höchsten 95% beträgt. Die Hydrierung erfolgt bei den ersten Hydrierreaktionsbedingungen, also dem ersten Hydrierdruck pi und der ersten Hydriertemperatur Ti.

Das Wasserstoffträgermedium mit dem ersten Hydriergrad HGi wird aus dem ersten Hydrierreaktor 2 mittels der Zuführung 6 in den zweiten Hydrierreaktor 3 zugeführt. In dem zweiten Hydrierreaktor 3 erfolgt ein katalytisches Endhydrieren bis zu einem zweiten Hydriergrad HG2, der größer ist als der erste Hydriergrad HGi. Der zweite Hydriergrad HG2 beträgt insbesondere mindestens 95%.

Die Hydrierung in dem zweiten Hydrierreaktor 3 erfolgt unter zweiten Hydrierreaktionsbedingungen, also bei einem zweiten Hydrierdruck p2 und einer zweiten Hydriertemperatur T2. Der zweite Hydrierdruck p2 ist kleiner als gleich dem ersten Hydrierdruck pi. Gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel beträgt der erste Hydrierdruck pi zwischen 5barg und 50barg und insbesondere 3 Obarg. Der zweite Hydrierdruck p2 beträgt insbesondere 3 Obarg. Die zweite Hydriertemperatur T2 ist kleiner oder gleich der ersten Hydriertemperatur Ti. Gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel gilt Ti = 200°C bis 350°C, insbesondere 270° C, und T2 = 200°C bis 330°C, insbesondere 230°C.

Wesentlich ist, dass die ersten Hydrierreaktionsbedingungen und die zweiten Hydrierreaktionsbedingungen veränderlich und insbesondere flexibel einstellbar festgelegt werden können. Es ist insbesondere möglich, dass die Hydrierreaktionsbedingungen im ersten Hydrierreaktor 2 und im zweiten Hydrierreaktor 3 identisch sind und/oder während des Verlaufs der Hydrierreaktionen angepasst, also gezielt verändert, werden.

Mit dem Anfangshydrieren im ersten Hydrierreaktor 2 wird eine bewusst unvollständige Hydrierung auf den ersten Hydriergrad HGi durchgeführt wird. Das Anfangshydrieren soll mit möglichst großer Reaktionsgeschwindigkeit erfolgen. Um eine Überhitzung des ersten Hydrierreaktors 2 zu vermeiden, ist eine Steuerung und insbesondere eine Regelung derart möglich, dass das dem ersten Hydrierreaktor 2 über die erste Zuführöffnung 10 zugeführte Gemisch aus Wasserstoffträgermedium gezielt verändert wird. Dazu ist es möglich, dass über die erste Rückführleitung 9 und/oder über die zweite Rückführleitung 19 Wasserstoffträgermedium mit dem ersten Hydriergrad HGi und/oder mit dem zweiten Hydriergrad HG2 zusammen mit dem Wasserstoffträgermedium im Ausgangszustand bei dem Anfangshydriergrad HGo gemischt wird. Insbesondere beträgt der Anteil des Massestroms des in den jeweiligen Hydrierreaktor rückgeführten Wasserstoffträgermediums und des in den jeweiligen Hydrierreaktor zugeführten Wasserstoffträgermediums mehr als 1 und insbesondere zwischen 1 und 100 und insbesondere zwischen 1 und 10. Die Mischung weist einen effektiven Hydriergrad HGeff auf, der insbesondere größer ist als der Ausgangshydriergrad HGo. In Abhängigkeit des Mischungsverhältnisses ist der effektive Hydriergrad HGeff größer als der Ausgangshydriergrad HGo. Dadurch können die Reaktionsgeschwindigkeit und die Temperaturentwicklung in dem ersten Hydrierreaktor 2 aufeinander abgestimmt und optimiert werden.

Untersuchungen haben gezeigt, dass bei einem Mischungsverhältnis der Masseströme des in den ersten Hydrierreaktors 2 rückgeführten Wasserstoffträgermediums mit Hydriergraden HGi und/oder HG2 und des in den ersten Hydrierreaktor 2 zugeführten Wasserstoffträgermediums im Ausgangszustand ab einem Wert von mindestens 5 und insbesondere mindestens 10 eine signifikante Erhöhung des effektiven Hydriergrads HGeir erreicht wird. Der effektive Hydriergrad HGeir beträgt insbesondere mindestens 40 %, insbesondere mindestens 60 % und insbesondere mindestens 70 %.

Weitere Untersuchungen haben gezeigt, dass ein Temperaturprofil entlang der Reaktionsrohre in dem ersten Hydrierreaktor 2 im Wesentlichen ausgeglichen, also homogen ist, wenn das Mischungsverhältnis mindestens 10 beträgt. Dadurch wird insbesondere erreicht, dass die Stabilität des Wasserstoffträgermediums verbessert ist. Degradationen, insbesondere in Folge von lokalen Temperaturspitzen, werden vermieden.

Darüber hinaus wirken sich höhere Umlaufströme aufgrund der verbesserten Wärmeübergänge und der höheren Strömungsgeschwindigkeiten sich positiv auf eine Unterdrückung von Exothermiespitzen aus. Lokale Temperaturüberhöhungen können dadurch vermieden werden.

Höhere Strömungsgeschwindigkeiten und die damit verbesserten Wärmeübergänge ermöglichen insbesondere Reaktionsrohre mit vergrößerten Reaktionsrohrdurchmessern. Dadurch können die Hydrierreaktoren mit einer optimierten, insbesondere kompakteren Bauraumgestaltung ausgeführt sein. Die Investitionskosten sind reduziert. Der Platzbedarf ist reduziert.

Das Endhydrieren im zweiten Hydrierreaktor 3 dient insbesondere zur vollständigen Umsetzung des Wasserstoffträgermediums, das mit dem Hydriergrad HGi in den zweiten Hydrierreaktor 3 zugeführt wird. In dem zweiten Hydrierreaktor 3 ist kein unmittelbarer Umlauf vorgesehen, also die zweite Rückführleitung 19 mündet nicht wieder in den zweiten Hydrierreaktor 3 und/oder in die Zuführung 6. Gleichwohl kann Wasserstoffträgermedium aus dem zweiten Hydrierreaktor 3 in den ersten Hydrierreaktor 2 zurückgeführt und über die Zuführung 6 mittelbar wieder in den zweiten Hydrierreaktor 3 gelangen. Insbesondere erfolgt eine Wasserstoffträgermedium-Zuführung aus dem zweiten Hydrierreaktor 3 ausschließlich über die Zuführung 6 in die zweite Zu- führöffnung 8.

Die Eingangskonzentration, also der erste Hydriergrad HGi und damit die Reaktionsgeschwindigkeit in dem zweiten Hydrierreaktor 3, wird aufgrund des ausbleibenden Rücklaufs vor dem zweiten Hydrierreaktor 3 nicht reduziert. Der erste Hydriergrad HGi und die Reaktionsgeschwindigkeit in dem zweiten Hydrierreaktor 3 sind vergleichsweise hoch. Um einen thermodynamischen Einfluss auf das Reaktionsgleichgewicht in dem zweiten Hydrierreaktor 3 zu vermeiden und das Wasserstoffträgermedium thermisch nicht überzubeanspruchen, ist die zweite Hydriertemperatur T2 kleiner als die erste Hydriertemperatur Ti. Exothermiespitzen, also lokale Temperaturüberhöhungen, können aufgrund der langsameren Strömungsgeschwindigkeit, die sich insbesondere aufgrund des ausbleibenden Umlaufmassenstroms ergibt, in einem vergleichsweise heterogenen Temperaturprofil resultieren. Die Kontrolle der zweiten Hydrierreaktionsbedingungen kann aufgrund des geringeren Restumsatzes und somit geringerer Wärmeentwicklung in dem zweiten Hydrierreaktor 3 unproblematisch erfolgen und insbesondere mittels Prozessthermostaten überwacht und insbesondere geregelt werden.

Es wurde gefunden, dass die mehrstufige, insbesondere zweistufige, Hydrierung des Wasserstoffträgermediums zu einer verbesserten Ausnutzung des Katalysatormaterials führt. Insbesondere ist der Gesamtbedarf des Katalysatormaterials, der sich aus den Massen rm und m2 ergibt, kleiner als die Gesamtmasse eines vergleichbaren einstufigen Hydrierverfahrens gemäß dem Stand der Technik. In dem Vergleichsverfahren wurde der gleiche Ziel-Hydriergrad von 98% und eine Wasserstoffträgermedium-Zuführung von 189 kg/h zugrunde gelegt. Berechnungen haben ergeben, dass für den einstufigen Prozess der Katalysatorbedarf um 40% reduziert ist. Darüber hinaus sind auch die Baugrößen der beiden Reaktoren 2, 3 in Summe kleiner als die Baugröße eines einzigen, einstufig betriebenen Hydrierreaktors. Aufgrund des verbesserten Wärmeeintrags kann der Durchmesser der Reaktionsrohre vergrößert werden. Der Bauraumbedarf für einen derartigen Hydrierreaktor ist reduziert. Der Hydrierreaktor ist kompakt ausgeführt.

Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel beschrieben. Konstruktiv identische Teile haben dieselben Bezugszeichen wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel, auf dessen Beschreibung hiermit verwiesen wird. Konstruktiv unterschiedliche, jedoch funktionell gleichartige Teile erhalten dieselben Bezugszeichen mit einem nachgestellten a.

Die Reaktoranordnung la gemäß Fig. 2 umfasst das erste Hydriermodul 24, das im Wesentlichen identisch zu dem ersten Hydriermodul 24 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ausgeführt ist. Die Reaktoranordnung la umfasst ferner ein zweites Hydriermodul 24, das im Wesentlichen identisch zu dem ersten Hydriermodul 24 ausgeführt ist.

Die Reaktoranordnung la weist einen Wärmeübertrager 25 auf, mit dem Reaktionswärme, die im ersten Hydrierreaktor 2 entstanden ist, an eine thermische Verbrauchereinheit 26 und/oder an den ersten Hydrierreaktor 2 des jeweils anderen Hydriermoduls 24 übertragen werden kann. Der Wärmeübertrager 25 umfasst insbesondere ein Wärmeträgerfluid, das von der wärmeabgebenden Einheit, also dem ersten Hydrierreaktor 2, erwärmt wird, mittels einer Wärmeträgerleitung transportiert wird und die Wärme an die thermische Verbrauchereinheit 26 und/oder den jeweils anderen ersten Hydrierreaktor 2 abgibt. Der dadurch erzeugte Wärmestrom wird als Q bezeichnet. Es versteht sich, dass auch mehrere thermische Verbrauchereinheiten vorgesehen sein können, die parallel oder in Serie miteinander verschaltet sind. Die thermischen Verbrauchereinheiten 26 können als Wärmeverbraucher und/oder als Wärmespeicher ausgeführt sein. Durch den Wärmeübertrager ist das Abführen von Reaktionswärme von dem ersten Hydrierreaktor 2 verbessert. Dadurch, dass die Abwärme von der thermischen Verbrauchereinheit 26 unmittelbar genutzt und/oder gespeichert werden kann, ist der Gesamtenergiebedarf für die Reaktoranordnung la reduziert. Zusätzliche Wärmequellen sind entbehrlich oder können zumindest kleiner bauend ausgeführt sein.

Vorteilhaft ist es, wenn der Wärmeübertrager 25 mit der Regelungseinheit 22 in, insbesondere bidirektionaler, Signalverbindung steht.

Nachfolgend wird ein Verfahren zum Betrieb der Reaktoranordnung la näher erläutert.

Gemäß einer ersten Betriebsweise werden die einzelnen Hydriermodule 24 bei einer zu erwartenden Minimallast ausgelegt, so dass eine konstante Wärmeauskopplung auf diesem Minimallastniveau erzielt wird. Die Anzahl der Hydriermodule 24 ist insbesondere von der Auslegung der Wasserstoffgas-Pufferspeicher und insbesondere der Breite des gewünschten Lastbereichs abhängig. Wenn die in dem Wasserstoffgas-Pufferspeicher zwischengespeicherte Wasserstoff- gas-Menge einen festgelegten Grenzwert wie beispielsweise 15% der Pufferkapazität unterschreitet, kann dies eine Abschaltung der Hydriermodule 24 und nicht zuletzt des letzten noch aktiven Hydriermoduls 24 bewirken, falls mehrere Hydriermodule 24 parallel betrieben werden. Eine Unterschreitung des Grenzwerts der Wasserstoffgasmenge kann beispielsweise aus einer längerfristigen Reduktion der Wasserstoffproduktion, beispielsweise aus regenerativen Energien resultieren. In diesem Fall wird das Hydriermodul 24 in einen sogenannten Selbsterhaltungszustand überführt, indem in dem Hydriermodul 24 ausschließlich so viel Wasserstoffträgermedium hydriert wird, um die erste Hydriertemperatur Ti in dem ersten Hydrierreaktor 2 konstant zu halten. Das bedeutet, dass die Exothermie des Anfangshydrierens im ersten Hydrierreaktor 2 genau so groß ist, wie die Wärmeverluste. Im Selbsterhaltungsbetrieb werden also ausschließlich Wärmeverluste des ersten Hydrierreaktors 2 durch den Hydrierbetrieb kompensiert.

Der Selbsterhaltungsbetrieb wird insbesondere auf Basis der Hydriertemperatur geregelt. Dadurch ist insbesondere sichergestellt, dass die Hydriertemperatur als träge Größe in einem Bereich gehalten wird, der eine vergleichsweise schnelle und dynamische Wiederinbetriebnahme des Hydrierreaktors 2 ermöglicht.

Insbesondere sind keine externen Wärmequellen erforderlich, um das Hydriermodul 24 im Selbsterhaltungsbetrieb zu betreiben.

Wenn, insbesondere aufgrund fehlender Wasserstoffgas- Versorgung, auch der Selbsterhaltungszustand nicht möglich ist, also keine Mindest-Hydrierung stattfinden kann, ist ein sogenannter Hot-Standby-Zustand möglich, bei dem die Erkaltung eines Hydrierreaktors 2, 3 dadurch verhindert wird, dass ein Wärmestrom Q von einer ersten externen Wärmequelle zugeführt wird.

Bei der Reaktoranordnung la gemäß Fig. 2 kann also der erste Hydrierreaktor 2 des ersten Hydriermoduls 24, das in Fig. 2 links dargestellt ist, als externe Wärmequelle für den ersten Hydrierreaktor 2 des zweiten Hydriermoduls 24, das in Fig. 2 rechts dargestellt ist, dienen. Dabei befindet sich das erste Hydriermodul 24 im Normalbetrieb und das zweite Hydriermodul 24 im Hot-Standby-Betrieb. Die hierfür erforderliche Wärme Q wird über den Wärmeübertrager 25 zur Verfügung gestellt. Der erste Hydrierreaktor 2 dient als externe Wärmequelle.

Es wurde erkannt, dass es im Hot-Standby-Zustand des zweiten Hydriermoduls 24 nicht erforderlich ist, externe Wärme aus dem ersten Hydriermodul 24 in den zweiten Hydrierreaktor 3 des zweiten Hydriermoduls 24 zu übermitteln. Sobald das zweite Hydriermodul 24, insbesondere dessen erster Hydrierreaktor 2, wieder in Betrieb genommen wird, ist die sensible Wärme des Wasserstoffträgermediums mit dem ersten Hydriergrad HGi ausreichend, um den nachgeschalteten, ohne Umlauf betriebenen zweiten Reaktor 3 wieder in den aktiven Betriebszustand zu überführen.

In einer alternativen Betriebsweise der Reaktoranordnung la mit einem auf Maximallast ausgelegten Reaktor, insbesondere mit auf Maximallast ausgelegten Reaktoren 2, 3, erfolgt die Versorgung der Reaktoren 2, 3 durch geregelte Zuführung der Fluidströme, insbesondere mittels entsprechend angeordneter und schaltbarer Pumpen, Kompressoren, Rekuperatoren und/oder Regelventilen.

Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf Fig. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel beschrieben. Konstruktiv identische Teile erhalten dieselben Bezugszeichen wie bei den beiden ersten Ausführungsbeispielen, auf deren Beschreibung hiermit verwiesen wird. Konstruktiv unterschiedlich, jedoch funktionell gleichartige Teile erhalten dieselben Bezugszeichen mit einem nachgestellten b.

Bei der Reaktoranordnung 1b sind der erste Hydrierreaktor 2b und der zweite Hydrierreaktor 3b in einem gemeinsamen Reaktorgehäuse 27 integriert angeordnet. Die Reaktoranordnung 1b weist eine integrierte Zuführung 6b auf. Die integrierte Zuführung 6b ist insbesondere in dem Reaktorgehäuse 27 integriert.

Das Reaktorgehäuse 27 ist im Wesentlichen rohrförmig ausgeführt und weist eine Längsachse 28 auf, die insbesondere vertikal orientiert ist. Die Längsachse 28 kann gegenüber der Vertikalen auch mit einem Neigungswinkel geneigt angeordnet sein, wobei der Neigungswinkel insbesondere kleiner ist als 90°, insbesondere kleiner als 60°, insbesondere kleiner als 45°, insbesondere kleiner als 30°, insbesondere kleiner als 15°, insbesondere kleiner als 5°.

In einem oberen Kopfbereich 29 des Hydriermoduls 24b münden die Wasserstoffgas-Leitung 14 und die Wasserstoffträgermedium-Zuführleitung 11. Die Leitungen 11, 14 können auch integriert ausgeführt sein und einen gemeinsamen Zulauf in den Reaktor 2b bilden. Dem Kopfbe- reich 29 schließt sich eine Verteilvorrichtung 30 an, die insbesondere als Überlauf mit Kolonnenböden ausgeführt ist. Die Verteilvorrichtung 30 erstreckt sich insbesondere über die gesamte Querschnittsfläche senkrecht zur Längsachse 28.

Entlang der Längsachse 28 schließt sich an die Verteilervorrichtung mindestens ein Reaktionsrohr 31 an. Insbesondere umfasst der erste Hydrierreaktor 2b mehrere Reaktionsrohre 31. Insbesondere sind die Reaktionsrohre 31 parallel zueinander und insbesondere parallel zur Längsachse 28, orientiert.

Das Katalysatormaterial ist insbesondere als lose Schüttung in den Reaktionsrohren 21 angeordnet. Die Reaktionsrohre 31 münden in eine Umleitungsvorrichtung 32. Die Umleitungsvorrichtung 32 ist gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel als Platte unterhalb eines Rohrbodens 38 des ersten Hydrierreaktors 2b ausgeführt. Mittels der Umleitungsvorrichtung 32 wird verhindert, dass Wasserstoffträgermedium aus den Reaktionsrohren 31 des ersten Hydrierreaktors 2b unmittelbar ins Reaktionsrohre 31 des zweiten Hydrierreaktors 3b gelangen kann. Die Umleitungsvorrichtung 32 bewirkt eine Umlenkung der Fluidströmung des Wasserstoffträgermediums von dem ersten Hydrierreaktor 2b in den zweiten Hydrierreaktor 3b.

Zusätzlich oder alternativ kann eine Beeinflussung der Fluidströmung von dem ersten Hydrierreaktor 2b in den zweiten Hydrierreaktor 3b dadurch erfolgen, dass die Reaktionsrohre 31 des ersten Hydrierreaktors 2b und des zweiten Hydrierreaktors 3b nicht fluchtend zueinander angeordnet sind. Wasserstoffträgermedium, das aus den Reaktionsrohren 31 des ersten Hydrierreaktors 2b tropft und/oder fließt, gelangt auf einen Zwischenraumbereich zwischen den Reaktionsrohren 31 des zweiten Hydrierreaktors 3b. In diesem Fall erfolgt eine Strömungsumlenkung ohne eine gegenständliche, also körperliche Umleitungsvorrichtung. In diesem Fall kann insbesondere ein separater Rücklaufstrom mit einem definierten Volumen aus dem Sumpf 33 ermöglicht werden.

Zusätzlich oder alternativ kann die Umleitungsvorrichtung 32 in die Verteilervorrichtung integriert sein. Dadurch kann insbesondere der Überlauf gegen ein direktes Zuführen aus dem ersten Hydrierreaktor 2b vermieden werden. Eine derart integrierte Lösung entspricht einem Glockenboden einer Kolonne mit einer Überdachung. Aus der Umleitungsvorrichtung 32 wird das im ersten Hydrierreaktor 2b teilweise hydrierte Wasserstoffträgermedium in einen Sumpf 33 abgegeben. Der Sumpf 33 ist als Zwischenraum einer Bodenplatte der Umleitungsvorrichtung 32 des ersten Hydrierreaktors 2b und der Verteilvorrichtung 30 des zweiten Hydrierreaktors 3b in axialer Richtung bezüglich der Längsachse 28 begrenzt.

Eine exakte geometrische Trennung des ersten Hydrierreaktors 2b und des zweiten Hydrierreaktors 3b ist bei der Reaktoranordnung 1b nicht gegeben. Insbesondere gibt es einen fließenden Übergang von dem Sumpf 33 des ersten Hydrierreaktors 1b in den Kopfbereich 29 des zweiten Hydrierreaktors 3b. Eine hierfür vorgesehene virtuelle Trennung ist durch die in Fig. 3 rein aus darstellerischen Gründen eingezeichnete, gestrichelte Linie 34 gegeben. Die Linie 34 symbolisiert eine gedankliche Trennebene zwischen dem ersten Hydrierreaktor 2b und dem zweiten Hydrierreaktor 3b.

In den ersten Hydrierreaktor 2b ist eine Kühleinheit 35 integriert. Die Kühleinheit 35 ist insbesondere als Thermalölanlage oder als Sattdampfkreislauf ausgeführt. Die Kühleinheit 35 weist eine Zulaufleitung 36 und eine Ablaufleitung 37 auf, um Kühlmedium der integrierten Kühlein- heit 35 zu- bzw. abzuführen. Außerhalb des ersten Hydrierreaktors 2b, insbesondere entlang der Zulaufleitung 36 und/oder entlang der Ablaufleitung 37, kann ein Thermostat angeordnet sein. Gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist die effektive Strömungsrichtung des Kühlmediums der Strömungsrichtung des Wasserstoffträgermediums in den Reaktionsrohren 31 entgegen gerichtet. Die Kühleinheit 35 wird im Gegenstromverfahren betrieben. Es versteht sich, dass auch andere Betriebsmodi denkbar sind, insbesondere der Gleichstrombetrieb.

Das Kühlmedium umströmt insbesondere die Reaktionsrohre 31 an deren Außenseiten, also die von den Reaktionsrohren 31 gebildeten Zwischenräume. Die erste Rückführleitung 9 verbindet den Sumpf 33 des ersten Hydrierreaktors 2b mit dem Kopfbereich 29 des ersten Hydrierreaktors 2b. Dadurch ist eine Rückführung des zumindest teilweise hydrierten Wasserstoffträgermediums in den Kopfbereich des ersten Hydrierreaktors 2b möglich. Gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist die erste Rückführleitung 9 innerhalb des ersten Hydrierreaktors 2b, also innerhalb des gemeinsamen Reaktorgehäuses 27, geführt. Dadurch ergeben sich Energieoptimierungspotentiale, durch die insbesondere Wärmeverluste minimiert werden.

Die in Fig. 3 nicht dargestellte erste Pumpe, die für die Rückführung des Wasserstoffträgermediums erforderlich ist, ist insbesondere außerhalb des Gehäuses 27 angeordnet. Dazu kann die erste Pumpe an einem Abschnitt der ersten Rückführleitung 9 angeordnet sein, der außerhalb des ersten Hydrierreaktors 2b und insbesondere außerhalb des Gehäuses 27 angeordnet ist. Insbesondere ist die erste Pumpe an einem Abschnitt der ersten Rückführleitung 9 angeordnet, der an einer oberen Stirnseite des Gehäuses 27 vorsteht.

Alternativ kann die erste Rückführleitung 9, insbesondere im Wesentlichen vollständig außerhalb des Gehäuses 27 angeordnet sein. Beispielsweise kann dazu in einer äußeren Mantelfläche des Gehäuses 27 eine Öffnung vorgesehen sein, an die die erste Rückführleitung 9 angeschlossen ist und an einer Oberseite, insbesondere im Kopfbereich 29 und insbesondere an der oberen Stirnseite des Gehäuses 27 in den ersten Hydrierreaktor 2b mündet. Alternativ kann die Rückführleitung auch in die Wasserstoffgasleitung 14 und/oder in die Wasserstoffträgermedium-Zuführleitung 11 münden.

Der zweite Hydrierreaktor 3b ist im Wesentlichen identisch ausgeführt zu dem ersten Hydrierreaktor 2b, weshalb auf eine weitere Erläuterung verzichtet wird.

Da die Verteilvorrichtung 30 des zweiten Hydrierreaktors 3b auch als Überlauf ausgeführt ist, muss dieser oberhalb der ersten Rückführleitung 9 im Sumpf 33 des ersten Hydrierreaktors 2b angeordnet sein, um eine kontinuierliche Rückführung des Wasserstoffträgermediums zu verbessern und insbesondere zu gewährleisten. Aufgrund der insbesondere konstanten Dosierung des Wasserstoffträgermediums in den ersten Hydrierreaktor 2b steigt der Füllstand im Sumpf 33 bei konstanter Rücklaufmenge kontinuierlich an, was eine kontinuierliche Beschickung der Reaktionsrohre 31 in dem zweiten Hydrierreaktor 3b bewirkt. Die Reaktoranordnung lb kann eine zweite Rückführleitung aus dem Sumpf 33 der zweiten Stufe in den Kopfbereich 29 des ersten Hydrierreaktors 2b aufweisen.

Die Reaktionsrohre 31 des ersten und zweiten Hydrierreaktors 2b, 3b sind gasseitig unmittelbar miteinander verbunden, so dass eine separate Wasserstoffgas-Zuführung für den zweiten Hydrierreaktor 3b entbehrlich ist. Alternativ kann eine zusätzliche Wasserstoffgas-Leitung an den Kopfbereich 29 des zweiten Hydrierreaktors 3b vorgesehen sein.

Im Sumpf 33 des ersten Hydrierreaktors 2b kann eine nicht dargestellte Umleitungsvorrichtung angeordnet sein, um das im ersten Hydrierreaktor 2b hydrierte Wasserstoffträgermedium an dem unmittelbaren abgeben in den zweiten Hydrierreaktor 3b zu hindern.

Die Umleitungsvorrichtung bewirkt eine Umlenkung des Wasserstoffträgermediums, das aus den Reaktionsrohren 31 des ersten Hydrierreaktors 2b strömt. Der Rücklauf des Wasserstoffträgermediums ist dadurch begünstigt. Dies hat den Vorteil, dass die Anordnung der Reaktionsrohre 31 im ersten Hydrierreaktor 2b und im zweiten Hydrierreaktor 3b identisch, insbesondere ohne geometrischen Versatz zueinander ausgeführt sein kann. Dadurch kann eine bauraumoptimierte Ausführung gewährleistet werden. Als Umleitungsvorrichtung eignet sich insbesondere eine weitere Verteilungsvorrichtung, insbesondere analog zu den Kolonnenböden, wobei der Überlauf entweder versetzt zu den Reaktionsrohren 31 des zweiten Hydrierreaktors 3b angeordnet ist oder am äußeren Rand des Reaktorgehäuses 27 angeordnet ist, so dass das im ersten Hydrierreaktor 2b hydrierte Wasserstoffträgermedium aus den Reaktionsrohren 31 des ersten Hydrierreaktors 2b an diesem äußeren Rand in den Sumpf 33 abfließen kann.

Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf Fig. 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel beschrieben. Konstruktiv identische Teile erhalten dieselben Bezugszeichen wie bei den vorherigen Ausführungsbeispielen, auf deren Beschreibung hiermit verwiesen wird. Konstruktiv unterschiedliche, jedoch funktionell gleichartige Teile erhalten dieselben Bezugszeichen mit einem nachgestellten c. Die Reaktoranordnung 1c entspricht im Wesentlichen der des ersten Ausführungsbeispiels, wobei zusätzlich ein dritter Hydrierreaktor 38 vorhanden ist. Der dritte Hydrierreaktor 38 ist parallel zu dem ersten Hydrierreaktor 2 angeordnet und an die Wasserstoffträgermedium-Zuführleitung 11 und an die Wasserstoffgasleitung 14 mittels entsprechender Abzweigleitungen ange- schlossen. Entsprechend ist eine dritte Abführöffnung 39 vorhanden, die sowohl an die Zuführung 6 als auch an die erste Rückführleitung 9 angeschlossen ist. Es ist auch denkbar, eine separate Rückführleitung für den dritten Hydrierreaktor 38 vorzusehen. Es können auch mehrere dritte Hydrierreaktoren 38 vorhanden und insbesondere parallel zu dem ersten Hydrierreaktor 2 angeordnet sein.

Die Reaktoranordnung 1c ermöglicht einen flexibleren Betrieb, insbesondere wechselweise oder gleichzeitig des ersten Hydrierreaktors 2 und des dritten Hydrierreaktors 38. Es wurde erkannt, dass aufgrund einer hohen Abscheiderate von Nebenprodukten der Hydrierkatalysator in dem ersten Hydrierreaktor 2 und/oder in dem dritten Hydrierreaktor 38 regeneriert werden muss. Um Ausfallzeiten infolge der Regeneration des ersten Hydrierreaktors 2 bzw. des dritten Hydrierreaktors 38 zu vermeiden, dient der jeweils andere Hydrierreaktor, also der dritte Hydrierreaktor 38 bzw. der erste Hydrierreaktor 2 als Redundanz-Hydrierreaktor.