DE2803916C2

DE2803916C2 - Verfahren zum Verflüssigen von Kohle

Info

Publication number: DE2803916C2
Application number: DE19782803916
Authority: DE
Inventors: Helmut Dipl.-Ing. Dr.-Ing. 6685 Blieskastel Würfel
Original assignee: Saarbergwerke AG
Current assignee: Saarbergwerke AG
Priority date: 1978-01-30
Filing date: 1978-01-30
Publication date: 1983-11-17
Also published as: DE2803916A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Hydrieren von Kohle, bei dem die Kohle mit einem vorwiegend oberhalb 200 Grad C siedenden Anreiboel zu einem Brei verruehrt, auf Druck gepumpt und in einer Reaktionszone in Gegenwart von Wasserstoff und einem Katalysator hydriert wird. Das die Reaktionszone als Reaktionsprodukt verlassende Dampf-Fluessigkeitsgemisch wird dabei in einem Heissabscheider in seine Phasen zerlegt. Zur ueberkritischen Extraktion von Destillatoelen wird in den oberen Bereich der Reaktionszone und/oder in den Heissabscheider ein Extraktionsmittel eingespeist. Dadurch, dass gemaess der Erfindung das fluessige, feststoffhaltige Reaktionsprodukt mit einem Extraktionsmittel im ueberkritischen Zustand extrahiert wird, gelingt es, den ueberwiegenden Teil der unter den Reaktionsbedingungen der Kohleverfluessigung im fluessigen Zustand anfallenden Destillatoele aus diesem auszutreiben. Der verbleibende fluessige, feststoffhaltige Rueckstand enthaelt nur noch geringe Anteile an wertvollen Destillatoelen und braucht nicht der aufwendigen Vakuumdestillation zur Abtrennung dieser Destillate unterzogen zu werden. ...U.S.W

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Hydrieren von Kohle, bei dem die Kohle mit einem vorwiegend oberhalb 200⁰C siedenden Anreiböl zu einem Brei verrührt, auf Druck gepumpt und in einer Reaktionszone in Gegenwart von Wasserstoff und einem Katalysator hydriert wird und bei dem das die Reaktionszone als Reaktionsprodukt verlassende Dampf-Flüssigkeitsgemisch in einem Heißabscheider in seine Phasen zerlegt wird.

Bei der Hydrierung von Kohle in Gegenwart von Wasserstoff und einem Katalysator unter erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur fällt als Reaktionsprodukt ein Dampf-Flüssigkeitsgemisch an, das in einem dem Hydrierreaktor nachgeschalteten Heißabscheider einer Phasentrennung unterzogen wird.

Dabei ist der im Sumpf des Heißabscheiders anfallende flüssige Rückstand in der Regel noch mit erheblichen Mengen an Feststoffen, wie unverbrauchter Kohle, Asche und Katalysatorteilchen, aber auch noch mit Asphaltenen und wertvollen Destillatölen angereichert

Zur Aufarbeitung dieses Rückstandes, das heißt insbesondere zur Abtrennung der Destüjatöle, ist es bekannt geworden, den Rückstand einer Vakuumdestillation zu unterziehen. Hierzu bedarf es eines erheblichen Aufwandes sowohl aus apparativer als auch aus energetischer Sicht Auch wird die Verfügbarkeit einer solchen Destillationsanlage von durch Verkokung hervorgerufenen Ablagerungen ständig beeinträchtigt

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfaches und wirtschaftliches Verfahren zur Aufarbeitung des im Sumpf des Heißabscheiders anfallenden Rückstandes zu entwickeln.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zur überkritischen Extraktion von Destillatölen in den oberen Bereich der Reaktionszone und/oder in den

!5 Heißabscheider ein Extraktionsmittel eingespeist wird. Dadurch, daß gemäß der Erfindung das flüssige, feststoffhaltige Reaktionsprodukt mit einem Extraktionsmittel im überkritischen Zustand extrahiert wird, gelingt es, den überwiegenden Teil der unter den Rüaktionsbedingungen der Kohleverflüssigung im flüssigen Zustand anfallenden Destillatöle aus diesem auszutreiben. Der verbleibende flüssige, feststoffhatige Rückstand enthält nur noch geringe Anteile an wertvollen Destillatölen und braucht nicht der aufwendigen Vakuumdestillation zur Abtrennung dieser Destillate unterzogen zu werden. In seiner Zusammensetzung entspricht dieser Rückstand nunmehr im wesentlichen dem bei eLier Vakuumdestillation des flüssigea, feststoffhaltigen Reaktionsproduktes anfallenden Rückstand, d. h. er setzt sich aus etwa 25% Asche, 25% Restkchle und 50% schmelzbarem, aber nicht destillierbarem Bitumen zusammen.

Die Wirkung des überkritischen Extraktionsmittels ist im wesentlichen auf dessen hohe Dichte im überkritischen Zustand zurückzuführen. Sie liegt bei bis zu 40% der Dichte des Extraktionsmittels im flüssigen Zustand, so daß eine besonders große Menge an Destillatölen von dem Extraktionsmittei aufgenommen werden kann. Als Extraktionsmittel eignet sich besonders vorteilhaft ein Benzinschnitt mit einem Siedeende von etwa 200° C, der in einfacher Weise k: rier Kohleverflüssigungsanlage selbst gewonnen werden kann.

Aber auch ein Flüssigas, das im wesentlichen aus einer Mischung aus Propan und Butan besteht, kann als Extraktionsmittel verwendet werden.

Bei einer Kohlehydrieranlage mit mehreren in Reihe geschalteten Reaktionsstufen wird die überkritische Gasextraktion zweckmäßiger Weise in einer oder mehreren der ersten Stufe nachgeschalteten Stufen, bei einer dreistufigen Reaktionszone vorzugsweise in der mittleren Stufe durchgeführt Auf diese Weise können die in der ersten Stufe bereits erzeugten schweren Destillatöle zunächst einmal zum Auflösen von noch nicht "erflüssigter Kohle herangezogen werden, bevor sie durch Einwirkung des Extraktionsmittels in die Gasphase übergeführt und unter Vermeidung von weiterer Zersetzung durch Sekundäraktionen zusammen mit dem Extraktionsmittel sowie den anderen gasförmigen Reaktionsprodukten schnell abgezogen werden.

Weitere Erläuterungen zu der Erfindung sind dem in der Figur schematisch dargestellten Ausführungsbeispiel zu entnehmen.

Die Figur zeigt schematisch eine Anlage zum Hydrieren von Kohle. Dabei wird die feingemahlene Kohle über eine Leitung 1 einem Mischbehälter 4 zugeführt und dort mit Anreiböl und Katalysatorteilchen verrührt Anreiböl und Katalysatorteilchen werden dem Mischbehälter 4 über Leitungen 3 und 2 zugeführt
Der Kohlebrei aus dem Mischbehälter 4 wird mittels

einer Pumpe 5 auf einen Druck von etwa 200 bar gepumpt, in einem Wärmetauscher 6 und gegebenenfalls in einem weiteren hier nicht dargestellten Vorerhitzer auf die Anspringtempratur der Hydrierung von etwa 420⁰C erwärmt und dann in der Reaktionszone 7 bei 5 einer Temperatur von etwa 480⁰C hydriert Der für die Hydrierung benötigte Wasserstoff wird der Anlage über eine Leitung 8 zugeführt

Innerhalb der Reaktionszone 7 fällt als Hydrierprodukt ein Dampf-Flüssigkeitsgemisch an, das noch mit Feststoffen, wie unverbrauchter Kohle, Asche und gegebenenfalls Katalysatorteilchen angereichert ist Das Hydrierprodukt wird einem Heißabscheider 9 zugeleitet und dort einer Phasentrennung unterzogen. Die Dampfphase des Hydrierproduktes besteht im wesentlichen aus Wasserstoff, Wasserdampf und tiefersiedenden Kohlenwasserstoffen, während die flüssige Phase neben den wertvollen Destillatölen noch Bitumen und Feststoffe, wie unverbrauchte Kohle, Asche und gegebenenfalls unverbrauchte Katalysatorteilchen, enthält

Zur Abtrennung der Destillatöle aus der flüssigen Phase wird diese einer überkritischen Gasextraktion unterzogen. Hierzu werden Benzindämpfe im iberkritischen Zustand über eine Leitung 10 der Anlage zugeführt und teilweise in den oberen Bereich der Reaktionszone 7 sowie restlich in den unteren Bereich des Heißabscheiders 9 eingespeist Durch die überkritische Gasextraktion werden die Destillatöle aus der flüssigen in die Gasphase übergeführt, so daß der Rückstand des Heißabscheiders 9 etwa entsprechend dem Rückstand einer Vakuumdestillation im wesentlichen nur noch aus Bitumen und Feststoffen besteht Dieser Rückstand, der über eine Leitung 11 aus dem Heißabscheider unter etwa Verfahrensdruck abgezogen wird, kann nunmehr ohne jede weitere Behandlung direkt einer hier nicht dargestellten Druckvergasungsanlage zugeführt und dort in Gegenwart von Sauerstoff und Wasserdampf im wesentlichen zu Kohlenmonoxid und Wasserstoff vergast werden.

Das gasförmige Kopfprodukt des Heißabscheiders 9, das neben den bereits genannten Komponenten noch das Extraktionsmittel sowie die extrahierten Destillatöldämpfe enthält, wird dem Wärmetauscher 6 zugeführt und dort unter etwa dem Druck des Heißabscheiders, also unter etwa Verfahrensdruck, im Wärmetausch mit frischem Kohlebrei partiell kondensiert

Im Zuge der partiellen Kondensation kondensieren zunächst im wesentlichen hochsiedende Destillatöle, also insbesondere Schweröle, die über eine Leitung 12 aus dem Wärmetauscher abgezogen werden. Im mittleren Bereich des Wärmetauschers 6 fallen im wesentlichen Mitteldestillate an, die über eine Leitung 13 abgeführt werden. Ein Teil der über die Leitungen 13 und 12 abgeleiteten Destillate kann als Anreiböl dem Mischbehälter 4 zugeführt werden.

In einer letzten Kondensationsstufe des Wärmetauschers 6 schließlich fällt ein Kondensat an, das im wesentlichen aus tiefersiedenden Kohlenpasserstoffen im Benzinbereich besteht Dieser Benzinschnitt, der auch das eingesetzte Extraktionsmittel enthält, wird aus dem Wärmetauscher 6 über eine Leitung 14 abgezogen. Ein Teil wird dann über die Leitung 10 einem fremdbeheizten Wärmetauscher 15 zugeführt, dort auf eine Temperatur im überkritischen Bereich erhitzt und dann erneut als überkritisches Extraktionsmittel in die Reaktionszone 7 und den Heißabscheider 9 eingespeist

Unter Umständen kann es sich auch als zweckmäßig erweisen, die partielle Kondensation des Kopfproduktes des Heißabscheiders nicht im Wärmetausch mit dem frischen Kohlebrei, sondern im Wärmetausch mit dem frischen Wasserstoff durchzuführen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Hydrieren von Kohle, bei dem die Kohle mit einem vorwiegend oberhalb 200⁰C siedenden Anreiböl zu einem Brei verrührt, auf Druck gepumpt und in einer Reaktionszone in Gegenwart von Wasserstoff und einem Katalysator hydriert wird und bei dem das die Reaktionszone als Reaktionsprodukt verlassende Dampfflüssigkeitsgemisch in einem Heißabscheider in seine Phasen zerlegt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur überkritischen Extraktion von Destillatölen in den oberen Bereich der Reaktionszone und/oder in den Heißabscheider ein Extraktionsmittel eingespeist wird

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer mehrstufigen Reaktionszone das Extraktionsmittel in eine oder mehrere der ersten Stufe nachgeschalteten Stufen eingespeist wird.

3. Verfahren nach Ansprach 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer dreistufigen Reaktionszone das Extraktionsmittel in die mittlere Reaktionsstufe eingespeist wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Extraktionsmittel für die überkritische Gasextraktion ein Benzinschnitt mit einem Siedeende von etwa 200⁰C verwendet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, d?.B der als Extraktionsmittel verwendete Benzinschnitt aus dem in der Reaktionszone erzeugten Reaktionsprodukt abgetrennt wird.

6. Verfahren nach Anspruchs, dadurch gekennzeichnet, daß der Benzinscnitt durch partielle Kondensation des Reaktionsproduktes unter etwa dem Verfahrensdruck im Wärmeaustausch mit mindestens einem Einsatzstoff abgetrennt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die partielle Kondensation im Wärmetausch mit dem zu hydrierenden Kohlebrei erfolgt