CS202054B2

CS202054B2 - Process for preparing carbonaceous fuel

Info

Publication number: CS202054B2
Application number: CS251674A
Authority: CS
Inventors: Williard C Bull; Bruce K Schmid
Original assignee: Gulf Oil Corp
Priority date: 1974-04-08
Filing date: 1974-04-08
Publication date: 1980-12-31

Description

Vynález se týká způsobu přípravy pevného uhlíkatého paliva bez popela solvatací ze vsázky, která se skládá hlavně z uhlí s obsahem popela, aromatického rozpouštědla a proudu plynu obsahujícího kysličník uhelnatý, s proudem plynu obsahujícího vodík nebo bez takového proudu plynu a s přidanou vodou nebo bez ní.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a process for the preparation of a solid, ash-free solid fuel by solvation of a charge consisting mainly of coal containing ash, an aromatic solvent and a carbon monoxide-containing gas stream, with or without such a gas stream and with or without water.

Způsob podle vynálezu zlepšuje zušlechtění uhlíkatých paliv solvatací. Je už známo zušlechíovat pevná uhlíkatá paliva, jako uhlí, lignit, rašelinu a podobně, rozpuštěním alespoň jejich části ve vhodném rozpouštědle při zvýšené teplotě a tlaku a ve vodíkové atmosféře. Nicméně používání těchto způsobů se omezovalo pro ekonomické hlediska s tím spojená a pro jiné potíže na výrobu vysoko specializovaných produktů, například vosků a jiných nízkoobjemových drahých materiálů. Některé z nich se týkaly výroby uhlíkatých paliv s nízkým obsahem popela, kyslíku, síry, v kombinaci s jinými kapalnými a plynnými produkty.The process of the invention improves the upgrading of carbonaceous fuels by solvation. It is already known to refine solid carbonaceous fuels such as coal, lignite, peat and the like by dissolving at least a portion thereof in a suitable solvent at elevated temperature and pressure and under a hydrogen atmosphere. However, the use of these methods has been limited for the economic aspects involved and for other difficulties in producing highly specialized products, such as waxes and other low volume expensive materials. Some of them involved the production of carbonaceous fuels with low ash, oxygen, sulfur content, in combination with other liquid and gaseous products.

Podle US patentu čís. 3 341 447 se získá uhlíkaté palivo s nízkým obsahem popela, kyslíku a síry v kombinaci s kapalnými a plynnými vedlejšími produkty, rozpouštěním podstatné části palivové frakce přírodního uhlíkatého paliva ve vhodném rozpouštědle. Všeobecně se rozpouštědlo odvodí od původního nezpracovaného paliva. Je důležité, aby se roztok tvořil při přesně kontrolovaných teplotách, tlakových a atmosférických podmínkách a v poměrně úzkých, přesných mezích udržovacích dob. Tento způsob se osvědčil z hlediska ekonomického a z hlediska výkonu. Přece vznikly potíže při oddělení zbytku popela od roztoku. Navíc, obsah vodíku v kapalném produktu vyrobeném tímto způsobem je nízký a někdy je třeba nebo je žádoucí tento produkt dále hydrogenovat, aby se zlepšila jeho užitková hodnota. Poměrně vysoké výtěžky plynného produktu v porovnání s kapalným snižují ekonomické výhody způsobu. Celkový výtěžek užitečného produktu, který je u všech materiálů všeobecně ekonomicky přijatelný, je nežádoucně nízký při určitých vsazených materiálech, například při lignitech a u uhlí s malým obsahem živic. Jak bude zřejmé, bylo by žádoucí získat uhlíkové palivo s nízkou popelnatostí, s nízkým obsahem kyslíku a síry při nejvyšších možných výtěžcích z jakéhokoliv materiálu a získat vedlejší produkty co nejužitečnější a nejhodnůtnější. Bylo by rovněž velice žádoucí získat tyto materiály s minimálními pracovními potížemi.According to U.S. Pat. No. 3,341,447, a low-ash, oxygen and sulfur-containing carbonaceous fuel is obtained in combination with liquid and gaseous by-products, by dissolving a substantial portion of the fuel fraction of the natural carbonaceous fuel in a suitable solvent. Generally, the solvent is derived from the original unprocessed fuel. It is important that the solution is formed at precisely controlled temperatures, pressure and atmospheric conditions and within relatively narrow, accurate holding time limits. This method has proven to be economical and performance-efficient. However, there were difficulties in separating the remainder of the ash from the solution. In addition, the hydrogen content of the liquid product produced by this process is low, and it is sometimes necessary or desirable to further hydrogenate the product to improve its performance. The relatively high yields of the gaseous product compared to the liquid ones reduce the economic advantages of the process. The overall yield of the useful product, which is generally economically acceptable for all materials, is undesirably low for certain inset materials such as lignites and low bituminous coal. As will be appreciated, it would be desirable to obtain low ash, low oxygen and sulfur carbonaceous fuel at the highest possible yields from any material, and to obtain by-products as useful and useful as possible. It would also be highly desirable to obtain these materials with minimal work difficulties.

Bylo zjištěno, že předcházející a jiné nevýhody dřívějších způsobů se mohou odstranit způsobem podle vynálezu a z přírodních uhlíkatých materiálů se při poměrně vysokých výtěžcích mohou získat uhlíkatá paliva s nízkým obsahem popela, kyslíku a síry, v kombinaci s hodnotnými vedlejšími produkty, a to při minimálních provozních potížích.It has been found that the foregoing and other disadvantages of the prior art processes can be eliminated by the process of the invention and carbonaceous fuels with low ash, oxygen and sulfur content can be obtained at relatively high yields at relatively high yields, in combination with valuable by-products. trouble.

Je proto jedním z cílů vynálezu navrhnout způsob zušlechťování uhlíkatých paliv. Navrhuje se hospodárný způsob výroby paliv s nízkým obsahem popela, kyslíku a síry z přírodních paliv. Déle se podle vynálezu navrhuje způsob zušlechťování uhlíkatých paliv, při kterém se popel může lépe oddělit. Navrhuje se také způsob zušlechťování uhlíkatých paliv, jehož výtěžkem jsou kapalné produkty s vyšším obsahem vodíku. Dále se navrhuje postup, při kterém se dostávají vyšší výtěžky kapalných vedlejších produktů a při kterém celkový výtěžek výrobku z uhlíkatých materiálů, například lignitu a smolného hnědého uhlí, je značně zvýšený. Jiné cíle a výhody vynálezu budou popsány v dalším.It is therefore an object of the present invention to provide a process for upgrading carbonaceous fuels. An economical way of producing low ash, oxygen and sulfur fuels from natural fuels is proposed. Further, according to the invention, a process for upgrading carbonaceous fuels is proposed in which the ash can be separated more easily. There is also proposed a process for upgrading carbonaceous fuels which yields liquid products with a higher hydrogen content. Further, a process is proposed in which higher yields of liquid by-products are obtained and wherein the total yield of the product from carbonaceous materials, such as lignite and pitch brown coal, is considerably increased. Other objects and advantages of the invention will be described below.

Podstata způsobu podle vynálezu spočívá v tom, že se v aromatickém rozpouštědle rozpustí nejméně část uhlíkatého paliva při teplotě v rozmezí od 37, °C do 5,0 °C a při tlaku v rozmezí od 3 43^327 kPa do 34 323,275 kPa ve styku s kysličníkem uhelnatým v rozmetí od 0,0936 m3 do 2,497 m3 na , kg suchého uhlí a s párou v rozmezí od 0,2 do 1,5 m3 na , kg suchého uhlí, přičemž relativní viskozita roztoku se zvýši na hodnotu, která je nejméně dvacetinásobkem hodnoty viskozity samotného rozpouštědla, a pak klesá až na dvojnásobek hodnoty viskozity samotného rozpouštědla a rozpouštěcí podmínky se ukončí, když relativní viskozita opět vystoupí, načež se rozpuštěná část uhlí oddělí od roztoku, z roztoku se získá zušlechtěné uhlíkaté palivo a pak se palivo ochlazuje a zpevňuje a z postupu se získá pevné palivo bez popela.The process according to the invention consists in dissolving at least a part of the carbonaceous fuel at a temperature in the range from 37 ° C to 5.0 ° C and at a pressure in the range from 3 to 50 psig in contact with the aromatic solvent. with carbon monoxide ranging from 0,0936 m3 to 2,497 m3 per kg dry coal and with steam in the range 0,2 to 1,5 m3 per kg dry coal, the relative viscosity of the solution being increased to a value of at least 20 times the viscosity of the solvent alone, and then decreases to twice the viscosity of the solvent itself, and the dissolution conditions are terminated when the relative viscosity rises again, whereupon the dissolved portion of coal is separated from the solution, recovered carbonaceous fuel from the solution and cooled and solidified and a solid ash-free fuel is obtained.

Rozpouštěcí podmínky se výhodně ukončí, když relativní viskozita, která poklesla na hodnotu pod 5, opět vystoupí na hodnotu nad 5.The dissolution conditions are preferably terminated when the relative viscosity, which has fallen below 5, rises above 5 again.

Podle jiného provedení se rozpouštěcí podmínky ukončí, když relativní viskozita, které poklesla na hodnotu pod 2, opět vystoupí nad 2.In another embodiment, the dissolution conditions are terminated when the relative viscosity, which has fallen below 2, rises above 2 again.

Poměr mezi hmotou rozpouštědla a suchého uhlí se pohybuje v rozmezí od 0,5:1 do 5:,.The ratio between solvent mass and dry coal ranges from 0.5: 1 to 5: 1.

Rozpouštědlo má výhodně počáteční bod varu v rozmezí od 30 °C do 371 °C a konečný bod varu v rozmezí od 37, °C do 593 °C.The solvent preferably has an initial boiling point in the range of 30 ° C to 371 ° C and a final boiling point in the range of 37 ° C to 593 ° C.

Uhlí se výhodně nejdříve umele a pak zředí na kaši v rozpouštědle.The coal is preferably first ground and then diluted to a slurry in a solvent.

Frakce uhlíkatého paliva se rozpustí při teplotě výhodně v rozmezí od 4,3 °C do 468 °C.The carbonaceous fuel fraction is dissolved at a temperature preferably in the range of 4.3 ° C to 468 ° C.

U jiného provedení se rozpustí uhlíkatá palivové frakce uhlí při tlaku v rozmezí od 6 864,655 kPa do 17 161,64-kPa.In another embodiment, the carbonaceous fuel fraction of coal is dissolved at a pressure in the range of about 6,864.655 kPa to 17,161.64-kPa.

Poměr mezi hmotou rozpouštědla a suchého uhlí pohybuje se výhodně v rozmezí od 1,0:1 do 2,5:1.The ratio between solvent mass and dry coal is preferably in the range of 1.0: 1 to 2.5: 1.

Vodík může být výhodně obsažen ve vsázce pro uvedený rozpouštěcí krok.Hydrogen may preferably be contained in the feed for said dissolution step.

Zušlechťováni se provádí tak, že se nejdříye rozpustí tolik použité části uhlíkatého paliva ve vhodném rozpouštědle, kolik je přiměřené pro dobrý pracovní postup. Jak bude dále blíže vysvětleno, je podstatné, aby se palivová složka uhlíkatého materiálu rozpouštěla při zvýšené teplotě a tlaku a za přítomnosti kysličníku uhelnatého a páry. Zušlechtěné uhlíkaté palivo se poté získá nejdříve oddělením popela, tj. nerozpuštěné části, a poté oddělením rozpuštěné palivové frakce a rozpouštědla a od všech kapalných a plynných vedlejších produktů, vytvořených při operaci rozpouštění.The treatment is carried out by first dissolving as much of the portion of the carbonaceous fuel used in a suitable solvent as is appropriate for a good working process. As will be explained in more detail below, it is essential that the fuel component of the carbonaceous material dissolves at elevated temperature and pressure and in the presence of carbon monoxide and steam. The upgraded carbonaceous fuel is then obtained first by separating the ash, i.e. the undissolved portion, and then separating the dissolved fuel fraction and solvent, and from all liquid and gaseous by-products formed in the dissolution operation.

Všeobecně lze zušlechťovat způsobem podle vynálezu jakékoliv uhlíkaté palivo na palivo s nízkým obsahem popela, kyslíku a siry. Způsob je však nejvhodnější pro zušlechťováni přírodních uhlíkatých paliv, jako živičnatého a hnědého uhlí s malým obsahem smoly a lignitů. Způsobem podle vynálezu se může zpracovávat uhlíkatý materiál v podstatě v jakémkoliv tvaru nebo rozměru. Nicméně se uhlíkatý materiál nejlépe zpracuje a nejlépe rozpustí, když jeho částečky mají poměrně malý rozměr. Z toho důvodu je výhodné semlít nebo jinak rozmělnit uhlí tak, že 100 % přejde přes síto s 10 oky, přičemž otvor oka síta je 2 mm tak, aby alespoň 50 % hmotnostních prošlo sítem se 40 oky, jejichž otvor je 0,42 mm. U výhodného provedení bude velikost průměru částeček přizpůsobena podle vynálezu v rozmezí od 0,1524 do 0,2032 mm.In general, any carbonaceous fuel can be upgraded to a low ash, oxygen and sulfur content by the process of the invention. However, the process is most suitable for upgrading natural carbonaceous fuels such as bituminous and brown coal with low pitch and lignite content. According to the method of the invention, the carbonaceous material can be processed in virtually any shape or size. However, the carbonaceous material is best processed and best dissolved when its particles have a relatively small size. For this reason, it is preferred to ground or otherwise comminute the coal by passing 100% through a 10-mesh sieve, the mesh aperture being 2 mm so that at least 50% by weight passes through a 40-mesh sieve having a 0.42 mm aperture. In a preferred embodiment, the particle diameter will be adapted according to the invention in the range of 0.1524 to 0.2032 mm.

Způsobem podle vynálezu se může zpracovat jakýkoliv uhlíkatý materiál, přičemž výhody získané tímto způsobem budou různé, v závislosti na zpracovaném materiálu.Any carbonaceous material can be processed by the process of the invention, and the advantages obtained by this process will vary depending on the material treated.

Všeobecně lze použit, pro rozpuštění použité palivové části uhlíkatého materiálu jakéhokoliv dosud známého rozpouštědla. Vhodné rozpouštědla jsou vysoko hydrogenovaná aromatické látky s bodem varu v rozmezí od 93 do 482 °C, například antracénový olej nebo kreosotový olej. Zvlášť výhodné je rozpouštědlo získané extrakcí ze smolného uhlíkatého paliva.In general, any solvent known to date can be used to dissolve the fuel portion of the carbonaceous material used. Suitable solvents are highly hydrogenated aromatics with a boiling range of 93-482 ° C, for example anthracene oil or creosote oil. Particularly preferred is a solvent obtained by extraction from pitch carbon fuel.

V tomto ohledu je třeba poznamenat, že kapalný vedlejší produkt se získá v důsledku rozpouštění vsazeného uhlíkatého materiálu a část tohoto kapalného materiálu se hodí jako rozpouštědlo. Navíc se dostatečně množství takového rozpouštědla vytvoří při extrakci. Vlastnosti takto vyrobeného rozpouštědla se liší v závislosti na spotřebovaném materiálu, ale pro způsob podle vynálezu bude vyhovovat ta část kapalného vedlejšího produktu, která bude mít počáteční bod varu mezi 38 a 371 °C, konečný bod varu od 371 do 593 °C,hustotu asi 1,1 kg.tm3 a poměr uhlíku k vodíku v rozmezí od 1,0:9 do 1,0:0,3.In this regard, it should be noted that the liquid by-product is obtained as a result of the dissolution of the carbonaceous material introduced and part of the liquid material is suitable as a solvent. In addition, a sufficient amount of such a solvent is formed during the extraction. The properties of the solvent so produced vary depending on the material consumed, but the portion of the liquid by-product having an initial boiling point between 38 and 371 ° C, a final boiling point from 371 to 593 ° C, a density of about 1.1 kg.tm 3 and a carbon to hydrogen ratio in the range of 1.0: 9 to 1.0: 0.3.

Při etapě solvatace je podstatné, aby se pro účinné rozpouštění použitelné části paliva zpracovaného uhlíkatého materiálu použilo dostatečného množství rozpouštědla bez vzniku kalu o vysoké viskozitě, u kterého by bylo obtížné, ne-li nemožné, vyzískat rozpuštěnou palivovou frakci. Je proto důležité, aby poměr uhlovodíkového rozpouštědla k zpracovávanému uhlíkovému materiálu byl alespoň 0,5:1. U způsobu podle vynálezu může být poměr uhlovodíkového rozpouštědla k suchému uhlíkatému materiálu 0,5:1 a 5:1. Při vyšším poměru lze sice způsob podle vynálezu také použit, ale neposkytují žádnou funkční výhodu. Navíc používáni takových vyšších poměrů bude vyžadovat přídavnou energii pro následnou separaci rozpouštědla ze zušlechtěného uhlíkatého produktu a pro recyklování. Nižší poměr v rámci tohoto úzkého rozmezí je tudíž výhodný.In the solvation step, it is essential that sufficient solvent be used to efficiently dissolve the usable fuel portion of the treated carbonaceous material without producing a high viscosity sludge that would make it difficult, if not impossible, to obtain a dissolved fuel fraction. It is therefore important that the ratio of the hydrocarbon solvent to the treated carbon material be at least 0.5: 1. In the process of the invention, the ratio of hydrocarbon solvent to dry carbonaceous material may be 0.5: 1 and 5: 1. At a higher ratio, the process according to the invention may also be used, but they do not provide any functional advantage. In addition, the use of such higher ratios will require additional energy for the subsequent separation of the solvent from the treated carbonaceous product and for recycling. A lower ratio within this narrow range is therefore preferred.

Palivová frakce způsobu podle vynálezu zpracovávaného uhlíkatého materiálu se rozpustí při teplotě vysoké, aby se solvatace usnadnila, ale ne tak vysoká, aby došlo k přílišnému rozkladu palivové frakce, které se má vyzískat, anebo rozpouštědla používaného při extrakci, anebo při solvataci. Bylo zjištěno, že vhodné jsou teploty v rozsahu od 371 do 510 °C. Při teplotě pod 371 °C je solvatace příliš pomalá pro umožnění dostatečné rekuperace použité palivové frakce. Na druhé straně, při teplotách nad 510 °C se stává rozklad žádaných produktů a rozpouštědla příliš rychlým. Z ekonomického hlediska je žádoucí pro dosaženi dobrého výtěžku používání nižších teplot uvedeného rozmezí.The fuel fraction of the process of the carbonaceous material to be treated is dissolved at a high temperature to facilitate solvation, but not so high that excessive decomposition of the fuel fraction to be recovered or the solvent used in the extraction or solvation occurs. Temperatures ranging from 371 to 510 ° C have been found suitable. At a temperature below 371 ° C, solvation is too slow to allow sufficient recovery of the fuel fraction used. On the other hand, at temperatures above 510 ° C, the decomposition of the desired products and solvent becomes too rapid. From an economic point of view, it is desirable to use lower temperatures of the range to achieve a good yield.

Poněvadž solvatace používané palivové frakce uhlíkatého materiálu se provádí při zvýšené teplotě a za přítomnosti uhlovodíkových materiálů, jejichž bod varu je pod těmito teplo• tami, je důležité, aby se etapa solvatace provedla při zvýšeném tlaku. Navíc, protože zvýšený tlak zvyšuje solvataci použité palivové frakce uhlíkatého materiálu, jé žádoucí uskutečňovat solvataci při zvýšeném tlaku. Všeobecně budou účinné tlaky v rozmezí od 3 432,327 kPa do 34 323,275 kPa. Je třeba poznamenat, že při tlacích pod 3 432,327 kPa bude výtěžek odpopelněného uhlíkatého paliva nízký. Na druhé straně jsou tlaky nad 34 323,275 kPa provozovatelné, ale nedávají u způsobu podle vynálezu žádnou funkční výhodu. Jak bude blíže vysvětle202054 no v dalším, je důležité, aby alespoň část tohoto tlaku byla vytvořena plynným materiálem nebo materiály, které by dodávaly ionty produktům vyrobeným způsobem podle vynálezu.Since the solvation of the fuel fraction of carbonaceous material used is carried out at elevated temperature and in the presence of hydrocarbon materials whose boiling point is below these temperatures, it is important that the solvation step is carried out at elevated pressure. In addition, since the elevated pressure increases the solvation of the fuel fraction of carbonaceous material used, it is desirable to perform solvation at elevated pressure. Generally, the effective pressures will be in the range of about 10,000 psig to about 10,000 psig. It should be noted that at pressures below 3,432.327 kPa the yield of ash-free carbonaceous fuel will be low. On the other hand, pressures above 34 323.275 kPa are operable, but do not give any functional advantage in the process of the invention. As will be explained in more detail below, it is important that at least a portion of this pressure is formed by a gaseous material or materials that supply ions to the products produced by the process of the invention.

Podstata vynálezu spočívá ve zjištění, že je výhodné, když se část nebo věechna použitá palivová frakce rozpustí v atmosféře obsahující kysličník uhelnatý a péru. Tyto výhody se realizují, když kysličník uhelnatý je přítomný v množství mezi 0,0936 a 2,497 m3 kysličníku uhelnatého na kg suchého uhlí v kombinaci s párou v rozsahu 0,2 až 1,5 kg na kg suchého uhlí. Nicméně není podstatné, aby kysličník uhelnatý a pára byly jediné plynné složky přítomné v plynné fázi při extrakční etapě, a bylo zjištěno, že v mnoha případech je dobré, když je v plynné fázi přítomen také vodík. Použije-li se vodík, je poměr vodíku plus kysličníku uhelnatého k suchému uhlíkatému používanému materiálu v rozsahu od 0,0936 do 2,497 m3 na kg uhlíkatého materiálu a poměr hodnoty páry nebo vody, popřípadě páry a vody k hmotě suchého uhlíkatého materiálu, bude od 0,2;1 do 1,5:1· Použije-li se vodík, bude poměr vodíku ke kysličníku uhelnatému od 0,1:1 do 10,0:1.It is an object of the present invention to find that it is preferable that some or all of the fuel fraction used dissolves in an atmosphere containing carbon monoxide and feather. These advantages are realized when the carbon monoxide is present in an amount of between 0.0936 and 2.497 m 3 of carbon monoxide per kg of dry coal in combination with steam in the range of 0.2 to 1.5 kg per kg of dry coal. However, it is not essential that carbon monoxide and steam be the only gaseous components present in the gas phase during the extraction stage, and it has been found that in many cases it is good if hydrogen is also present in the gas phase. When hydrogen is used, the ratio of hydrogen plus carbon monoxide to dry carbonaceous material used ranges from 0.0936 to 2.497 m 3 per kg of carbonaceous material, and the ratio of steam or water or steam and water to dry carbonaceous material will be from 0 2: 1 to 1.5: 1 · When hydrogen is used, the ratio of hydrogen to carbon monoxide will be from 0.1: 1 to 10.0: 1.

Délka doby, po kterou budou rozpouštědlo a uhlíkaté palivo při teplotě pochodu ve styku, se bude měnit od 3 do 180 minut. Optimální doba setrvání bude ovšem pro každý uhlíkatý materiál různá. Všeobecně bude viskoziťa roztoku při zpracovávání uhlíkatého materiálu zpočátku s časem růst, poté bude klesat a pak opět stoupat, když se doba prodlouží. Separace nerozpustné čésti uhlíkatého materiálu z roztoku a rekuperace rozpuštěné palivové části z roztoku bude nejlepši, když viskozita směsi z reakčni nádoby bude mít nízkou hodnotu.The length of time the solvent and carbonaceous fuel will contact at the marching temperature will vary from 3 to 180 minutes. However, the optimum residence time will vary for each carbonaceous material. Generally, the viscosity of the solution will increase as the carbonaceous material initially increases over time, then decreases and then increases again as the time increases. The separation of the insoluble part of the carbonaceous material from the solution and the recovery of the dissolved fuel portion from the solution will be best when the viscosity of the mixture from the reaction vessel is low.

Za tím účelem je žádoucí, aby se pokračovalo v udržování styku rozpouštědla a uhlíkatého materiálu při provozní teplotě tak dlouho, dokud viskozita nezačne klesat, ale přerušit kontakt dříve, než začne viskozita opět stoupat tak, že by bylo obtížné pracovat se směsí vystupující z reakčni nádoby. Viskozita roztoku v rozpouštěcí nádobě se může použít jako vodítko pro určeni nejvhodnější doby etapy extrakce a toto se může vhodně provést ve vztahu k poměrné viskozitě roztoku vytvořeného- v rozpouštěcí nádobě. Uvedená relativní viskozita je poměr viskozity roztoku v nádobě k viskozitě rozpouětědla. Tento poměr se může nastavit určením viskozity roztoku i rozpouštědla při stejných podmínkách, přičemž při různých teplotách se mohou dostat různé hodnoty. Proto pojem relativní viskozita znamená poměr' viskozity roztoku při 99 °C a viskozity rozpouštědla taktéž při 99 °C.To this end, it is desirable to continue to maintain contact of the solvent and the carbonaceous material at operating temperature until the viscosity begins to decrease but to break the contact before the viscosity starts to rise again so that it would be difficult to work with the mixture leaving the reaction vessel. . The viscosity of the solution in the dissolution vessel can be used as a guide for determining the most appropriate extraction phase time, and this can suitably be performed in relation to the relative viscosity of the solution formed in the dissolution vessel. Said relative viscosity is the ratio of the viscosity of the solution in the container to the viscosity of the solvent. This ratio can be adjusted by determining the viscosity of the solution and the solvent under the same conditions, and different values can be obtained at different temperatures. Therefore, the term relative viscosity refers to the ratio of solution viscosity at 99 ° C to solvent viscosity also at 99 ° C.

Při extrakční etapě viskozita roztoku zpočátku stoupá, následuje její pokles a pak druhý vzrůst. Odpovídající mírou roste i relativní viskozita, poté klesne a vzroste podruhé. Všeobecně..bude relativní viskozita zpočátku stoupat k hodnotě nad 20, dříve než začne klesat při pokračování v době styku. Tato hodnota bude ovšem poněkud záviset na druhu zpracovávaného uhlíkatého materiálu a na druhu rozpouštědla používaného při solyataci. Ve všech případech se nicméně dosáhne při počátečním růstu alespoň hodnoty 20. Po tomto vzrůstu poklesne relativní viskozita na hodnotu pod 10 a všeobecně na hodnotu hodně pod 5, dříve než se zase začne zvyšovat. Směsi z rozpouštěcí nádoby s relativní viskozitou méně než 10 se mohou zpracovávat způsobem podle vynálezu a může se z nich získat uhlíkaté palivo s nízkým obsahem popela, kyslíku a siry. Extrakce proto bude pokračovat, dokud relativní viskozita roztoku z rozpouštěcí nádoby je menší než 10, ale extrakce se přeruší dříve, než relativní viskozita projde svým minimem a pak se zvýší na 10 nebo i více. U výhodného provedení se bude v solvataci pokračovat, dokud relativní viskozita roztoku v rozpouštěči nedosáhne hodnoty 5 nebo méně, ale přeruší se předtím, než se opět zvýší na hodnotu 5. U ještě výhodnějšího provedení se etapa solvatace přeruší, když relativní viskozita dosáhne hodnoty 1,5 až 2.During the extraction stage, the viscosity of the solution initially increases, followed by a decrease and then a second increase. The relative viscosity increases accordingly, then decreases and increases a second time. In general, the relative viscosity will initially rise to a value above 20 before it begins to decrease upon continuing contact time. However, this value will depend somewhat on the type of carbonaceous material to be treated and the type of solvent used in the solyation. In all cases, however, at least an initial increase of at least 20 is achieved. After this increase, the relative viscosity drops to below 10 and in general to much below 5 before it again increases. The dissolution vessel mixtures with a relative viscosity of less than 10 can be processed according to the process of the invention and can be used to obtain carbonaceous fuel with a low ash, oxygen and sulfur content. Therefore, the extraction will continue until the relative viscosity of the solution from the dissolution vessel is less than 10, but the extraction is interrupted before the relative viscosity has passed its minimum and then increased to 10 or more. In a preferred embodiment, the solvation will be continued until the relative viscosity of the solution in the solvent reaches 5 or less, but is interrupted before it is again increased to 5. In an even more preferred embodiment, the solvation stage is interrupted when the relative viscosity reaches 1, 5 to 2.

Rozpouštění palivové čésti zpracovávaného uhlíkatého materiálu se způsobí depolymerací jeho složek o poměrně vysoké molekulové hmotě a že po proběhnutí této depolymeraoe za přítomnosti vodíkových iontů se vytvořené volné radikály neutralizuji vodíkovými ionty, čímž se zabrání repolymeraci volných radikálů. Neutralizované volné radikály, jakož i jiné produkty rozkladu jsou poté rozpustné v rozpouštědle a mohou být odpařováním nebo jinou operací z rozpouštědla rekuperovány,Dissolution of the fuel portion of the treated carbonaceous material is due to depolymerization of its relatively high molecular weight components, and that after depolymerization in the presence of hydrogen ions, the free radicals formed are neutralized by hydrogen ions, thereby avoiding repolymerization of the free radicals. The neutralized free radicals as well as other decomposition products are then soluble in the solvent and can be recovered from the solvent by evaporation or other operation,

Při solvatačni etapě se vytvoří nebo uvolní jiné materiály než ty, které jsou rozpustné v rozpouštědle. K takovým látkám patří sirovodík, kysličník uhličitý, metan, propan, butan a jiné vyšší uhlovodíky a tyto materiály budou obsahovat část atmosféry rozpouštěcí nádoby. Nicméně obecně, jejich přítomnost nebude škodlivě působit na solvataci uhlíkového materiálu. Nicméně má být dbáno toho, aby se zabránilo vytvoření těchto látek do té míry, aby se partiální tlak kysličníku uhelnatého a páry popřípadě vodíku, zmenšil na neúčinné hodnoty. Tyto materiály mohou být odděleny obvyklými prostředky od jakéhokoliv recyklovaného plynu.In the solvation step, materials other than those soluble in the solvent are formed or released. Such materials include hydrogen sulfide, carbon dioxide, methane, propane, butane, and other higher hydrocarbons, and these materials will contain part of the atmosphere of the dissolution vessel. However, in general, their presence will not be detrimental to the solvation of the carbon material. However, care should be taken to prevent the formation of these substances to such an extent that the partial pressure of carbon monoxide and steam or hydrogen is reduced to ineffective values. These materials can be separated by any conventional means from any recycle gas.

Při etapě solvatace se navíc spotřebuje vodík extrahovaoí etapou uhlíkatého materiálu v množství mezi 0,5 až 4,0 % hmotnostními počátečního suchého dodávaného uhlí a toto množství má být hotové, jestliže se plynná fáze recykluje a přítomnost vodíku je potřebná od počátku. Navíc se asi 5 až 50 mol. % kysličníku uhelnatého a páry přemění na vodík při etapě solvatace a i toto množství má být hotově, použije-li se recyklování plynu. Po solvatační etapě způsobu podle vynálezu se uhlíkaté palivo s nízkým obsahem popela, kyslíku a siry může z roztoku rekuperovat. Tato rekuperace bude obecně zahrnovat: separaci nerozpuštěné části použitého uhlíkatého materiálu z roztoku, separaci kysličníku uhelnatého, páry a vodíku a jiných plynných složek přítomných v systému z roztoku, separaci uhlíkatého paliva s nízkým obsahem popela, kyslíku a síry a separaci všech plynných a kapalných vedlejších produktů. Způsob a pořadí těchto separací není pro vynález rozhodující a způsob podle vynálezu může být prováděn v jakémkoliv pořadí, které bude dávat zuělechtěné palivo bez nerozpuštěné části použitého uhlíkatého materiálu. Nicméně, obecně bude výhodné nejdříve snížit tlak na hodnotu vhodnou pro separaci nerozpuštěného dílu použitého uhlíkatého materiálu z roztoku a poté oddělit z kapalných a pevných složek plynné složky a pak pevné složky - nerozpuštěný díl použitého uhlíkatého materiálu - z kapaliny. Zuělechtěné uhlíkaté palivo s nízkým obsahem popela, kyslíku a síry se pak může vhodným způsobem rekuperovat z roztoku.In addition, in the solvation step, hydrogen is consumed by extracting the carbonaceous material in an amount between 0.5 to 4.0% by weight of the initial dry feed coal, and this amount is to be finished if the gas phase is recycled and the presence of hydrogen is required from the outset. In addition, about 5 to 50 mol. % of carbon monoxide and steam will be converted to hydrogen at the solvation stage, and even this amount should be finished when gas recycling is used. After the solvation stage of the process of the invention, the low ash, oxygen and sulfur carbonaceous fuel can be recovered from the solution. This recovery will generally include: separating the undissolved portion of the carbonaceous material used from the solution, separating the carbon monoxide, steam and hydrogen and other gaseous components present in the system from the solution, separating the low ash, oxygen and sulfur carbonaceous fuel and separating all gaseous and liquid by-products products. The method and order of these separations is not critical to the invention, and the method of the invention may be performed in any order that will give the refined fuel without an undissolved portion of the carbonaceous material used. However, it will generally be advantageous to first reduce the pressure to a value suitable for separating the undissolved portion of the carbonaceous material used from the solution and then to separate the gaseous components from the liquid and solid components and then the solids - the undissolved portion of the carbonaceous material used - from the liquid. The refined low carbon, oxygen and sulfur carbonaceous fuel can then be recovered from the solution in a suitable manner.

Frakcionované destilace rozpouštěcí fáze se pak může použít pro získání kapalných vedlejších produktů a pro oddělení jakýchkoliv rozpuštěných nebo unášených plynů.Fractionated distillation of the dissolution phase can then be used to obtain liquid by-products and to separate any dissolved or entrained gases.

Obecně se pro separaci rozpouštěného dílu použitého uhlíkatého paliva z roztoku může použit jakýkoliv vhodný způsob, například filtrace a odstředění. Spolu š některými z těchto způsobů bude práce obecně žádoucí podrobit vyzískanou pevnou látku.sušící etapě, aby se z ni vyzískalo unášené rozpustidlo. Usušená pevná látka ze separace odstřeňováním, anebo usušený koláč z filtru má konečnou výhřevnost do .16 282,47 kJ/kg.In general, any suitable method, such as filtration and centrifugation, may be used to separate the dissolved portion of the carbonaceous fuel used from the solution. Together with some of these methods, the work will generally be desirable to subject the recovered solid to a drying stage to recover entrained solvent therefrom. The dried solid from the centrifugation separation or the dried cake from the filter has a final calorific value of up to 16,282.47 kJ / kg.

Plynné složky mohou být separovány z kalu obsahujícího nerozpuštěnou část použitého uhlíkatého materiálu bučí před separací pevné látky, anebo současně s ní. Po separaci mohou být plyny podrobeny jakémukoliv následnému zpracování, jako čištění, za účelem odstranění kyselých plynných složek a poté se mohou recyklovat nebo podle potřeby použít pro jině účely. Použije-li se recyklováni plynu, dojde zpočátku často k vytvoření vodíku v důsledku reakce kysličníku uhelnatého s párou. Toto počáteční vytvoření vodíku přece při ustáleném provozu není škodlivé při pracovních parametrech v rozmezí, jak bylo výše uvedeno, a koncentrace kysličníku uhelnatého a páry v rozpouštěcí nádobě se může lehce udržovat v rámci výše uvedených provozních limitů.The gaseous components may be separated from the sludge containing the undissolved portion of the carbonaceous material used either before or simultaneously with the solids separation. After separation, the gases may be subjected to any post-treatment, such as purification, to remove acidic gaseous components and may then be recycled or used for other purposes as appropriate. When gas recycling is used, hydrogen is often formed initially as a result of the reaction of carbon monoxide with steam. However, this initial formation of hydrogen at steady state operation is not detrimental at operating parameters in the range as described above, and the concentration of carbon monoxide and steam in the dissolution vessel can be easily maintained within the above operating limits.

Když se rozpuštěná část použitého uhlíkatého materiálu od roztoku oddělila, může se vyzískat uhlíkaté palivo s nízkým obsahem popela, kyslíku a síry jakýmkoliv vhodným způsobem, například destilaci při vakuu,anebo bouřlivým odpařováním. Při jakémkoliv způsobu se nicméně rozpustidlo a jiné kapaliny s nižším bodem varu'v něm se nacházející oddělí v důsledku toho, že jejich teplota bude nad bodem varu nejvýše vroucí složky z jejich řad.Once the dissolved portion of the carbonaceous material used has been separated from the solution, a low ash, oxygen and sulfur carbonaceous fuel can be recovered by any suitable means, such as vacuum distillation or vigorous evaporation. In any method, however, the solvent and other lower boiling liquids therein are separated as a result of their temperature being above the boiling point of the highest boiling component in their ranks.

Zušlechtěné uhlíkaté palivo s nízkým obsahem popela, kyslíku a síry se může získat jako kapalina nebo jako pevná látka, podle způsobu, který se použije pro její separaci z rozpouštědla a podle toho může být i používáno. Když se zušlechtěné palivo získá jako kapalina, může být ochlazováním přeměněno na tuhé.Refined low-ash, oxygen-and sulfur-containing carbonaceous fuel can be obtained as a liquid or as a solid, according to the method used to separate it from the solvent and can be used accordingly. When the refined fuel is obtained as a liquid, it can be converted to solid by cooling.

Způsob podle vynálezu má řadu výhod proti dřívějším, způsobům, u kterých se použije jedině vodík, potřebný při solvataci. Výhody se budou ovšem měnit podle druhu zpracovávaného uhlíkatého materiálu. Když se zušlechťuje způsobem podle vynálezu například živičné uhlí, je výtěžek věech produktů - plyn, kapalina a zušlechtěné palivo - z použitého materiálu často v podstatě tentýž, jako ten, který'se dostane při použití samotného vodíku. Separace nerozpuštěné části použitého uhlíkatého materiálu z roztoku je ovšem značně zlepšena a v důsledku toho je potřebné menší filtrační zařízení pro separaci. Když se živičné uhlí zušlechťuje způsobem podle vynálezu, je výtěžek hodnotnějšího kapalného produktu zvýšený při odpovídajícím poklesu méně hodnotného plynného produktu a obsah vodíku je ve všech produktech značně vyšší. Když se na druhé straně zpracovává způsobem podle vynálezu hnědé uhlí s malým obsahem živic, realizují se znovu výše uvedené výhody uvedené pro smolné uhlí. Celkový výtěžek hodnotných produktů se navíc značně zvýší v celém rozsahu normálně používaných provozních podmínek. Podobně zpracovává-li se způsobem podle vynálezu lignit, realizují se obecně všechny uvedené výhody a dostane se zušlechtěné palivo s menším obsahem síry.The process of the invention has a number of advantages over the prior art, in which only the hydrogen required for solvation is used. However, the advantages will vary depending on the type of carbonaceous material being processed. When, for example, bituminous coal is treated according to the process of the invention, the yield of all products - gas, liquid and refined fuel - from the material used is often substantially the same as that obtained using hydrogen alone. However, the separation of the undissolved portion of the carbonaceous material used from the solution is greatly improved, and as a result a smaller filtration device for separation is required. When the bituminous coal is treated according to the process of the invention, the yield of the more valuable liquid product is increased with a corresponding decrease in the less valuable gaseous product and the hydrogen content is considerably higher in all products. On the other hand, when the low bituminous brown coal is processed by the process according to the invention, the aforementioned advantages for pitch coal are again realized. In addition, the overall yield of valuable products will greatly increase over the full range of normal operating conditions. Similarly, when lignite is treated by the process of the invention, all of the above advantages are generally realized and a refined fuel with a lower sulfur content is obtained.

K uvedeným výhodám přistupují další, když se solvatace provádí v atmosféře kysličníku uhelnatého a vody a v mezích výše uvedené koncentrace se nepřidává žádný reakční produkt ať s vodíkem nebo bez něj. Jak bylo zjištěno, přidání vodíku v rozmezí výše specifikovaných koncentrací bude dávat zušlechtěné palivo s menším obsahem popela než palivo obdržené při použití samotného vodíku. Poněvadž směsi vodíku a kysličníku uhelnatého jsou obecně levnější než čistý vodík nebo čistý kysličník uhelnatý, vzniká další ekonomická výhoda, spojená s použitím třísložkové směsi.These advantages are additional when solvation is carried out in an atmosphere of carbon monoxide and water and no reaction product is added with or without hydrogen within the above concentration. It has been found that the addition of hydrogen in the range of the concentrations specified above will yield a refined fuel with less ash content than the fuel obtained using hydrogen alone. Since mixtures of hydrogen and carbon monoxide are generally cheaper than pure hydrogen or pure carbon monoxide, there is an additional economic advantage associated with the use of a ternary mixture.

Poněvadž přítomnost vodní péry je při solvataci podle vynálezu podstatné, nebylo by výhodné sušit uhlíkatý materiál před jeho zpracováním. V tomto ohledu je třeba poznamenat, že mnohé uhlíkaté materiály, které mohou být způsobem podle vynálezu zušlechtěny, obsahuji všechnu vodu pro toto zpracování potřebnou a nebude potřebné při jejich zpracování přidávat péru nebo vodu nebo oboje.Since the presence of water feather is essential in solvating the present invention, it would not be advantageous to dry the carbonaceous material prior to processing. In this regard, it should be noted that many of the carbonaceous materials that may be refined by the process of the invention contain all the water required for this treatment and will not need to add feather or water, or both, to the treatment.

Vynález bude blíže vysvětlen na podkladě přiloženého výkresu, který znázorňuje proudový diagram jednoho provedení vynálezu, při kterém se uhlíkatý materiál zušlechťuje plynulým způsobem.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The invention will be explained in more detail with reference to the accompanying drawing, which shows a flow diagram of one embodiment of the invention in which the carbonaceous material is treated continuously.

Jak je znázorněno na výkrese, jemně umí etý uhlíkatý materiál se dává do míchadla J. prvním potrubím 2,- kde se s vhodným rozpouštědlem rozředí na řídkou kaši. Rozpouštědlo se přivádí druhým potrubím J. Po zředění uhlíkatého materiálu na kaši se z míchadla J. třetím potrubím 4 dopraví do předehřívače 5. st do rozpouštěcí nádoby 6 čtvrtým potrubím 2· V předehřívači 2 se kaše ohřeje na žádanou rozpouštěcí teplotu a zůstane v rozpouštěcí nádobě 6, pokud se žádaná část použitého uhlíkatého materiálu nerozpustila. Je důležité, aby se solvatace uskutečnila v atmosféře kysličníku uhelnatého a páry a aby uhlíkatý materiál byl s těmito složkami ve styku po celou dobu, kdy je při zvýšené teplotě. Z tohoto důvodu je důležité, aby se kaše smíchala s plynem před svým průchodem předehřívače U znázorněného provedení se žádaný plyn přivádí pátým potrubím 8 a smíchá se s kaší v třetím potrubí 4.As shown in the drawing, the finely ground carbonaceous material is fed to the stirrer 1 through the first line 2, where it is diluted with a suitable solvent to a slurry. After diluting the carbonaceous material to the slurry, it is conveyed from the stirrer J. through the third line 4 to the preheater 5 st into the dissolution vessel 6 through the fourth line 2. In the preheater 2 the slurry is heated to the desired dissolution temperature and remains in the dissolution vessel. 6 if the desired portion of the carbonaceous material used has not dissolved. It is important that the solvation takes place in an atmosphere of carbon monoxide and steam and that the carbonaceous material is in contact with these components as long as it is at elevated temperature. For this reason, it is important that the slurry is mixed with the gas before it passes through the preheater. In the embodiment shown, the desired gas is fed through line 5 and mixed with the slurry in line 3.

Plyn přiváděný do předehřívače 2 může být čistý kysličník uhelnatý, když je v uhlí dosti vody pro vytvoření žádané vodní páry, anebo to může být směs kysličníku uhelnatého a péry, anebo směs kysličníku uhelnatého, páry a vodíku, když se k uhlí přidává voda. V přiváděném plynu mohou být ovšem přítomny jiné plynné složky, a to tehdy, když se používá recyklovaný plyn,anebo se používají nečisté zdroje plynu. Po ukončení solvatace se rozpouštědlo, obsahující nerozpuštěný díl použitého uhlíkatého materiálu, odvede z rozpouštěcí nádoby 6 šestým potrubím 3 ůo filtru 10. Jak bylo řečeno, mohou se zde použít i jiné způsoby separace, nicméně byl shledáván vyhovujícím pro vypuštění tlaku vhodně adaptovaný obvyklý rotační tlakový filtr. U znázorněného provedení se separace plynných složek a nerozpuštěné části použitého uhlíkatého materiálu provádí ve filtru 10 současně.The gas supplied to the preheater 2 may be pure carbon monoxide when there is enough water in the coal to produce the desired water vapor, or it may be a mixture of carbon monoxide and feather, or a mixture of carbon monoxide, steam and hydrogen when water is added to the coal. However, other gaseous components may be present in the feed gas when recycled gas is used or impure gas sources are used. Upon completion of the solvation, the solvent containing the undissolved portion of the carbonaceous material used is discharged from the dissolving vessel 6 through the sixth line 3 of the filter 10. As said, other separation methods may be used herein, however, a suitably adapted conventional rotary pressure filter. In the illustrated embodiment, the separation of the gaseous components and the undissolved portion of the carbonaceous material used is carried out simultaneously in the filter 10.

Jak je znázorněno, plyny odcházejí horem sedmým potrubím 11 do pračky 12 plynu, kde se oddělí jakékoliv nežádoucí složky. Zpracovávaný plyn pak odchází osmým potrubím 13 a všechen nebo jeho část se odvětrává devátým potrubím 14 nebo se recykluje do předehřívače 2 přes páté potrubí 8. Jakékoliv potřebné doplňkové plyny lze pak přivádět potrubím 15. Je zřejmé, že nerozpuštěné část přiváděného uhlíkatého materiálu se uloží na filtrační desce a lze ji odvést vedením 16. Filtrační desku lze pak zpracovat jakýmkoliv vhodným způsobem za účelem rekuperaoe absorbovaného rozpouštědla nebo jiných materiálů. Může například projít otočným bubnovým sušákem 17 a pak se odvede vedením 18. Rozpouštědlo nebo jakýkoliv vyzískaný materiál se může rekuperovat desátým potrubím 20 a dále přes druhý předehřívač 21. v němž se roztok ohřeje na teplotu vhodnou pro separaci odpařování ve vakuu, a tak se dvanáctým potrubím 22 vede do vakuového odpařováku 23. který ovšem může být ohřát, jak je žádáno.As shown, the gases pass through the top 7 through line 11 to the gas scrubber 12 where any undesirable components are separated. The process gas then exits through line 13 and all or part of it is vented through line 14 or is recycled to preheater 2 via line 8. Any necessary supplementary gases can then be fed via line 15. It is clear that the undissolved portion of the carbonaceous feed material is deposited on the The filter plate can then be treated by any suitable method to recover the absorbed solvent or other materials. For example, it may be passed through a rotary tumble dryer 17 and then discharged through line 18. The solvent or any recovered material may be recovered via line 10 and further through a second preheater 21 in which the solution is heated to a temperature suitable for vacuum evaporation separation and thus the twelfth. via line 22 leads to a vacuum evaporator 23 which, however, can be heated as desired.

Ve vakuovém odpařováku 23 se odpaří rozpouštědlo a jiné kapalné látky a odvedou se třináctým potrubím 24 do destilační kolony 25 kde se oddestilují. Tím se může vyzískat jakýkoliv počet produktů. U znázorněného provedení se rekuperované rozpouštědlo vede čtrnáctým potrubím 26 a může se recyklovat druhým potrubím J do michadla _1_. Lehčí kapalné materiály se odvedou patnáctým potrubím 28 z paty destilační kolony 25 a tímto potrubím se mohou z procesu odvést.In the evaporator 23, the solvent and other liquids are evaporated and passed through line 24 to the distillation column 25 where they are distilled off. Thus, any number of products can be obtained. In the illustrated embodiment, the recovered solvent is passed through line 14 and can be recycled through line 14 to mixer 7. The lighter liquid materials are removed via line 15 from the bottom of distillation column 25 and can be removed from the process through this line.

U znázorněného provedení se zušlechtěný produkt s nízkým obsahem popela, kyslíku a síry vyzíská z vakuového odpařováku 23. z něhož se odvede jako kapalina šestnáctým potrubím 29. Kapalný produkt se pak může ochladit, ztužit a odvést z procesu jakýmkoliv vhodným prostředkem, např. vodou chlazeným dopravníkem 30.In the illustrated embodiment, the low ash, oxygen and sulfur treated refined product is recovered from the vacuum evaporator 23 from which it is discharged as a liquid through line 16. The liquid product may then be cooled, solidified and discharged from the process by any suitable means, eg water cooled. conveyor 30.

U výhodného provedení se způsob podle vynélezu použije pro zušlechtění uhlíkatého materiálu ze skupiny složené zahrnující lignity, druhy hnědého uhlí s nízkým obsahem živic, živičné druhy hnědého uhlí a zušlechťování se provádí nepřetržitě. U výhodného provedení se používaný uhlíkatý materiál nejdříve semele tak, aby přibližně 80 % propadlo standardním sítem s 200 oky, přičemž otvor ok je 0,074 mm, a pak se zředí na kaši s rozpouštědlem odvozeným z uhlíkatého materiálu s počátečním bodem varu od 204 do 316 °C a s konečným bodem varu od 427 do 538 °C. Výhodně bude poměr rozpouštědla k suchému uhlí v přiváděné kaši od 1,0 : 1 až 2,5 : 1. Pak se kaše smíchá s plynnou směsí obsahující vodík a kysličník uhelnatý. Výhodně se ke 100 1 kaše přidá 8,9 až 89 nP těchto plynů. Je-li třeba, přidá se ke kalu také vodní pára tak, aby poměr vody k suchému uhlí byl 0,5 : 1 až 1 : 1. Poměr vodíku ke kysličníku uhelnatému bude v rozmezí od 0,3 : 1 do 4 : 1. Poté se kal ohřeje a teplota solvatace je v rozmezí od 413 do 468 °C a solvatace se provede při tlaku 6 864,655 kPa až 17 161,63 kPa. Rychlost kapaliny v reakční oblasti bude výhodně v rozsahu 0,5 až 3,0, tj.In a preferred embodiment, the process of the invention is used for upgrading a carbonaceous material from the group consisting of lignites, low bituminous coal types, brown coal bituminous species, and the upgrading is carried out continuously. In a preferred embodiment, the carbonaceous material used is first ground to about 80% through a standard 200 mesh sieve with a 0.074 mm mesh aperture and then diluted to a slurry with a carbonaceous derived solvent having an initial boiling point of 204 to 316 ° C and a final boiling point of 427 to 538 ° C. Preferably, the ratio of solvent to dry coal in the feed slurry will be from 1.0: 1 to 2.5: 1. Then the slurry is mixed with a gaseous mixture containing hydrogen and carbon monoxide. Preferably, 8.9 to 89 nP of these gases are added to a 100 L slurry. If desired, water vapor is also added to the slurry so that the water to dry coal ratio is 0.5: 1 to 1: 1. The ratio of hydrogen to carbon monoxide will be in the range of 0.3: 1 to 4: 1. Then the sludge is heated and the solvation temperature is in the range of 413 to 468 ° C and the solvation is carried out at a pressure of 6,664.655 kPa to 17,161.63 kPa. The liquid velocity in the reaction region will preferably be in the range of 0.5 to 3.0, i.

0,5 až 3,0 objemů reakční oblasti.0.5 to 3.0 volumes of reaction zone.

Vynález bude v dalším blíže ilustrován na základě příkladů, které však vynález neomezují.The invention will be further illustrated by the following non-limiting examples.

Příklad 1Example 1

V tomto přikladu se semlelo smolné uhlí tak, že 100 % hmotnostních prošlo standardním sítem se 100 oky, jejichž otvor byl 0,149 mm, a pak se zředilo na kaši směsí vody a vysoko aromatického rozpouštědla. Poměr rozpouštědla k suchému uhlí v kaši byl 2 : 1. Poměr vody k suchému uhlí byl 0,25 : 1. Kaše se ohřála v atmosféře obsahující 50 % molámích kysličníku uhelnatého a 50 mol. % vodíku při počátečním tlaku 10 296,971 kPa a byla držena při těchto podmínkách po dobu 30 minut. Při 425 °C byl vytvořený tlak 26 085,69 kPa. Po dobu trvání 30 min se 94,1 % hmotnostního palivové frakce použitého uhlíkatého materiálu rozpustilo ve vysoce aromatickém rozpouštědle nebo se jinak přeměnilo na kapalný nebo plynný materiál o nižší molekulové hmotě.In this example, pitch coal was ground by passing 100% by weight through a standard 100 mesh sieve having a 0.149 mm aperture, and then diluted to a slurry of a mixture of water and a highly aromatic solvent. The ratio of solvent to dry coal in the slurry was 2: 1. The water to dry coal ratio was 0.25: 1. The slurry was heated in an atmosphere containing 50 mol% carbon monoxide and 50 mol. % hydrogen at an initial pressure of 10 296.971 kPa and was held under these conditions for 30 minutes. At 425 ° C a pressure of 26,085.69 kPa was applied. For a period of 30 min, 94.1% by weight of the fuel fraction of the carbonaceous material used was dissolved in a highly aromatic solvent or otherwise converted to a lower molecular weight liquid or gaseous material.

Po době působení 30 miň se rozpuštěný díl použitého uhlíkatého materiálu oddělil filtraci od rozpouštědla a plynné látky se odpařovaly tak, aby se získal roztok obsahující zušlechtěné uhlíkaté palivo. Zušlechťěné uhlíkaté palivo se pak rekuperovalo vakuovou destilací rozpouštědla a jiných kapalných produktů a jeho výtěžek byl 48,7 % hmotnostního, vztaženo na počátečně dodávané množství uhlí. Získal se kapalný produkt vroucí v rozmezí 38 až 427 °C a s výtěžkem 25 % hmotnostních, vztaženo na počáteční množství uhlí, a plynný pro202054 dukt obsahující uhlovodíky, s výtěžkem 1,4 % hmotnostních, vztaženo na počáteční množství uhlí. Poměr vodíku-k uhlíku v zušlechtěném uhlíkovém palivu byl 0,73 : 1, zatímco v kapalném produktu byl 0,86 : 1. Separace nerozpuštěné části použitého uhlíkatého materiálu z roztoku se provedla laboratorním filtračním zařízením za 1 hod.After a treatment time of 30 minutes, the dissolved part of the carbonaceous material used was separated from the solvent by filtration and the gaseous substances were evaporated to obtain a solution containing the upgraded carbonaceous fuel. The upgraded carbonaceous fuel was then recovered by vacuum distillation of solvent and other liquid products and its yield was 48.7% by weight based on the initial amount of coal supplied. A liquid product boiling in the range of 38-427 ° C was obtained in a yield of 25% by weight based on the initial amount of coal and a gaseous product containing hydrocarbons in a yield of 1.4% by weight based on the initial amount of coal. The hydrogen-to-carbon ratio in the treated carbonaceous fuel was 0.73: 1, while in the liquid product it was 0.86: 1. Separation of the insoluble part of the carbonaceous material used from the solution was carried out by a laboratory filtration device in 1 hour.

Příklad 2Example 2

Opakoval se pochod podle příkladu 1, s tím rozdílem, že se smolné hnědé uhlí ohřálo na teplotu 425 °C v atmosféře čistého vodíku a ponechalo se tak po dobu 30 min. Počáteční tlak byl 10 296,971 kPa. Při tomto pochodu se rozpustilo 96,6 % hmotnostního palivové frakce použitého uhlíkatého materiálu a dostalo se zušlechtěné uhlíkaté palivo při výtěžku 48,3 % hmotnostního z uhelné vsázky.The procedure of Example 1 was repeated except that the pitch brown coal was heated to 425 ° C in a pure hydrogen atmosphere and left for 30 min. The initial pressure was 10 296.971 kPa. In this process, 96.6% by weight of the fuel fraction of the carbonaceous material used was dissolved, and the treated carbonaceous fuel was recovered at a yield of 48.3% by weight of the coal feed.

Na druhé straně se získal kapalný produkt vroucí mezi 38 a 427 °C a při výtěžku pouze 18 % hmotnostních, vztaženo na uhelnou vsázku, zatímco se obdržel plynný produkt při výtěžku 9 % hmotnostních, obsahující uhlovodíky. Poměr vodíku k uhlí byl u zušlechtěného paliva pouze 0,60 : 1, zatímco u kapalného paliva byl poměr 0,82 : I. Separace nerozpuštěné části použitého uhlíkatého materiálu z roztoku trvala pro stejný objem v laboratorním filtračním aparátu za stejných podmínek čtyři hodiny.On the other hand, a liquid product boiling between 38 and 427 ° C was obtained in a yield of only 18% by weight based on the coal feed, while obtaining a gaseous product in a 9% yield containing hydrocarbons. The hydrogen to coal ratio for the treated fuel was only 0.60: 1, while the liquid fuel ratio was 0.82: I. The separation of the undissolved portion of the carbonaceous material used from the solution took four hours for the same volume in the laboratory filter apparatus.

Z uvedeného je zřejmé, že když se etapa solvatace provede v atmosféře obsahující páru, kysličník uhelnatý a vodík, dojde ke značnému vzrůstu výtěžku kapalného produktu bez toho, že by klesl výtěžek zušlechtěného uhlíkatého paliva a obsah vodíku hlavních produktů je značně vyšší. Navíc je zřejmé, že když se etapa solvatace provede v atmosféře páry, kysličníku uhelnatého a vodíku, nerozpuštěná část použitého uhlíkatého materiálu se může filtrací odstranit lépe.Thus, when the solvation step is carried out in an atmosphere containing steam, carbon monoxide and hydrogen, there will be a significant increase in the yield of the liquid product without reducing the yield of the upgraded carbonaceous fuel and the hydrogen content of the main products is considerably higher. In addition, it will be appreciated that when the solvation step is carried out in an atmosphere of steam, carbon monoxide and hydrogen, the undissolved portion of the carbonaceous material used can be removed by filtration better.

P ř í k 1. ad 3Example 1. ad 3

V tomto příkladu se mlelo živičné uhlí, obsahující 3,58 % hmotnostního,na velikost zrna propadávajícího ze 100 % hmotnostních standardním sítem majícím 100 ok, otvor ok 0,149 mm, a poté se zředilo na kaši ve vysoce aromatickém rozpouštědle s počátečním bodem varu 288 °C a s konečným bodem varu 427 °C. Poměr rozpouštědla k palivové frakci uhlíkatého materiálu byl 2,4 : 1. Poté se kal zpracovával v jednotce s nepřetržitým prouděním při teplotě 425 °C, v atmosféře obsahující vodní páru, kysličník uhelnatý a vodík při tlaku 6 864,655 kPa. Hodinová prostorová rychlost kapaliny v reakčni oblasti, tvořené předehřívákem a rozpouštěcí nádobou byla 0,8, tj. 0,8 objemu reakčni oblasti, zatímco v plynu byla 225, tj. 225 objemů reakčni oblasti. Hmotnostní poměr páry k uhlí v palivové frakci byl 0,3 : 1 a molámí poměr vodíku ke kysličníku uhelnatému byl 1:1. Při těchto podmínkách se 87 % hmotnostních použité palivové frakce uhlí rozpustilo ve vysoce aromatickém rozpouštědle a dostalo se zušlechtěné uhlíkaté palivo při výtěžku 54,8 % hmotnostního, vztaženo na počáteční množství uhlí. Obsah síry v zušlechtěném palivu byl 0,8 % hmotnostního.In this example, bituminous coal containing 3.58% by weight was milled to a 100% by weight standard sieve having a 100 mesh standard sieve, 0.149 mm aperture, and then diluted to a slurry in a highly aromatic solvent with an initial boiling point of 288 °. C and a final boiling point of 427 ° C. The ratio of solvent to fuel fraction of carbonaceous material was 2.4: 1. The sludge was then treated in a continuous flow unit at 425 ° C, in an atmosphere containing water vapor, carbon monoxide and hydrogen at a pressure of 6,664.655 kPa. The hourly space velocity of the liquid in the reaction region formed by the preheater and the dissolution vessel was 0.8, i.e., 0.8 volume of the reaction region, while in the gas, it was 225, i.e. 225 volumes of the reaction region. The mass ratio of steam to coal in the fuel fraction was 0.3: 1 and the molar ratio of hydrogen to carbon monoxide was 1: 1. Under these conditions, 87% by weight of the coal fuel fraction used was dissolved in the highly aromatic solvent to give the upgraded carbonaceous fuel at a yield of 54.8% by weight based on the initial amount of coal. The sulfur content of the treated fuel was 0.8% by weight.

Příklad 4Example 4

Opakoval se pochod podle příkladu 3, s tím rozdílem, že solvatace použité palivové frakce uhlíkatého materiálu se uskutečnila v atmosféře čistého vodíku. Přitom se rozpustilo 90 % hmotnostních palivové frakce v aromatickém rozpouštědle a získalo se zušlechtěné uhlíkaté palivo při výtěžku 47,1 % hmotnostního, vztaženo na počáteční množství uhlí. Obsah síry v tomto produktu byl ovšem 1,02 % hmotnostního.The procedure of Example 3 was repeated, except that the solvation of the fuel fraction of carbonaceous material used was carried out in a pure hydrogen atmosphere. In this process, 90% by weight of the fuel fraction was dissolved in the aromatic solvent to obtain the upgraded carbonaceous fuel at a yield of 47.1% by weight, based on the initial amount of coal. However, the sulfur content of this product was 1.02% by weight.

Porovnání příkladů 3 a 4 jasně ukazuje, že když se palivová frakce živičného hnědého uhlí rozpustí v atmosféře obsahující páru, kysličník uhelnatý a vodík, je obsah síry produktu značně menší než při použití pouze vodíku. To je zvlášl významné v poslední době zdůrazněného používání paliv s nízkým obsahem síry v elektrárnách a v jiných průmyslových zařízeních.Comparison of Examples 3 and 4 clearly shows that when the bituminous brown coal fuel fraction is dissolved in an atmosphere containing steam, carbon monoxide and hydrogen, the sulfur content of the product is considerably less than using only hydrogen. This is particularly important in the recent emphasis on the use of low-sulfur fuels in power plants and other industrial installations.

Příklad 5Example 5

V tomto případě se semlelo uhlí s malým obsahem živic na takový rozměr čéstic, že 100 % hmotnostních prošlo standardním sítem se 65 oky, jejichž otvor je 0,23 mm. Poté se uhlí rozředilo na kaši směsí vody a vysoce aromatického rozpouštědla, s počátečním bodem varu 288 °c a s konečným bodem varu 427 °C. Poměr rozpouštědla k suchému uhlí v kalu byl 2:1. Hmotnostní poměr vody k suchému uhlí v kalu byl 0,4 : 1. Poté se kaše ohřívala na 400 °C v atmosféře obsahující 50 molárnich % kysličníku uhelnatého a 50 molárnich % vodíku a ponechala se stát po dobu 30 min. Počáteční tlak v reaktoru byl 10 296,971 kPa. Při působení po dobu 30 min se 76,9 % hmotnostního palivové frakce uhlí rozpustilo v roztoku. Po 30 minutách se nerozpuštěná část filtrací oddělila. Poté se získalo z roztoku destilací ve vakuu rozpouštědla a jiných kapalných produktů zušlechtěné uhlíkaté palivo, při výtěžku 42 % hmotnostních, vztaženo na počáteční množství uhlí. Dále se získal kapalný produkt s počátečním bodem varu 38 °C a konečným bodem varu 427 °C, při výtěžku 11,4 % hmotnostního, vztaženo na počáteční množství uhlí.In this case, the low bituminous coal was ground to a particle size such that 100% by weight passed through a standard 65-mesh screen having a 0.23 mm aperture. Thereafter, the coal was slurried with a mixture of water and a highly aromatic solvent, with an initial boiling point of 288 ° C and a final boiling point of 427 ° C. The ratio of solvent to dry coal in the sludge was 2: 1. The weight ratio of water to dry coal in the sludge was 0.4: 1. Then the slurry was heated to 400 ° C in an atmosphere containing 50 mole% carbon monoxide and 50 mole% hydrogen and allowed to stand for 30 min. The initial pressure in the reactor was 10 296.971 kPa. Upon treatment for 30 min, 76.9% by weight of the coal fuel fraction was dissolved in solution. After 30 minutes, the undissolved portion was separated by filtration. Thereafter, refined carbonaceous fuel was recovered from the solution by vacuum distillation of solvent and other liquid products in a yield of 42% by weight based on the initial amount of coal. Further, a liquid product having an initial boiling point of 38 ° C and a final boiling point of 427 ° C was obtained, in a yield of 11.4% by weight, based on the initial amount of coal.

Příklad 6Example 6

Opakoval se pochod podle příkladu 5, s tou výjimkou, že se solvatace uskutečnila při teplotě 50 OC v atmosféře čistého vodíku a byla nepřetržitá po dobu 0,4 min. Přitom se v rozpouštědle rozpustilo 67 % hmotnostních palivové frakce s nízkým obsahem živio a dostalo se zušlechtěné uhlíkaté palivo při výtěžku pouze 34,7 % hmotnostního, vztaženo na počáteční hmotu uhlí. Výtěžek celkového kapalného produktu byl méně než 1 % hmotnostní, vztaženo na počáteční hmotu uhlí.The procedure of Example 5 was repeated, except that the solvation was carried out at 50 ° C in a pure hydrogen atmosphere and was continuous for 0.4 min. 67% by weight of the low nutrient fuel fraction were dissolved in the solvent and the treated carbonaceous fuel was recovered in a yield of only 34.7% by weight based on the initial mass of coal. The yield of the total liquid product was less than 1% by weight based on the initial mass of coal.

Příklad 7Example 7

V tomto příkladu se semlelo hnědé uhlí s malým obsahem živic na velikost zrna, z něhož 100 % hmotnostních propadlo standardním sítem se 65 oky, jejichž velikost otvoru je 0,23 mm, a poté se zředilo na kaši směsi vody a vysoce aromatického rozpouštědla s počátečním bodem varu 288 °C a s konečným bodem varu 427 °C. Poměr hmoty rozpouštědla k hmotě suchého uhlí v kalu byl 2:1. Kaše se poté ohřála na 400 °C, v atmosféře s 50 mol. % kysličníku uhelnatého a 50 mol. % vodíku, a ponechala se za těchto podmínek po dobu 30 min. Počáteční tlak v rozpouštěcí nádobě byl 10 286,971 kPa. Za 30 minut se92 % hmotnostních palivové frakce uhlí s nízkým obsahem živic rozpustilo v rozpouštědle. Po době 30 min se nerozpuštěná část použitého uhlíkatého materiálu oddělila filtrací od roztoku. Získalo se zušlechtěné uhlíkaté palivo destilací ve vakuu rozpouštědla a ostatních kapalných látek. Zušlechtěné uhlíkové palivo se získalo při výtěžku 58 % hmotnostních, vztaženo na počáteční hmotu uzlí. Zároveň se získal kapalný produkt, který měl počáteční bod varu 38 °C a konečný bod varu 427 °C, při výtěžku 17,6 % hmotnostního, vztaženo na počáteční hmotu uhlí.In this example, low bitumen brown coal was ground to a grain size of which 100% by weight passed through a standard 65 mesh sieve having a 0.23 mm aperture size and then diluted to a slurry of a mixture of water and a highly aromatic solvent with an initial a boiling point of 288 ° C and a final boiling point of 427 ° C. The ratio of solvent mass to dry coal mass in the sludge was 2: 1. The slurry was then heated to 400 ° C, in an atmosphere of 50 mol. % of carbon monoxide and 50 mol. % hydrogen, and left under these conditions for 30 min. The initial pressure in the dissolution vessel was 10 286.971 kPa. After 30 minutes, 92% by weight of the low bituminous coal fuel fraction dissolved in the solvent. After 30 min, the undissolved portion of the carbonaceous material used was separated from the solution by filtration. Refined carbonaceous fuel was obtained by distillation under vacuum of solvent and other liquids. The upgraded carbon fuel was obtained in a yield of 58% by weight, based on the starting mass of the knots. At the same time, a liquid product was obtained having an initial boiling point of 38 ° C and an end boiling point of 427 ° C, with a yield of 17.6% by weight, based on the initial mass of coal.

Příklad 8Example 8

Opakoval se pochod podle příkladu 7, s tím rozdílem, že rozpuštění, se provádělo v atmosféře čistého vodíku a při teplotě 425 °C. Přitom se pouze 73 % hmotnostních frakce uhlíkatého materiálu rozpustilo ve vysoce aromatickém rozpouštědle. Výtěžek zušlechtěného uhlíkatého paliva byl jen 53 % hmotnostních, vztaženo na počáteční množství uhlí, zatímco výtěžek kapalného produktu byl menší než 1 % hmotnostní, vztaženo na počáteční množství uhlí.The procedure of Example 7 was repeated except that dissolution was carried out in a pure hydrogen atmosphere at 425 ° C. Only 73% by weight of the carbonaceous material fraction was dissolved in the highly aromatic solvent. The yield of the upgraded carbonaceous fuel was only 53% by weight based on the initial amount of coal, while the yield of the liquid product was less than 1% by weight based on the initial amount of coal.

Porovnání příkladů 5, 6, 7 a 8 jasně ukazuje, že když se uhlí s nízkým obsahem živic zušlechtuje způsobem podle vynálezu, v atmosféře obsahující páru, kysličník uhelnatý a vodík, získá se vyšší procento jeho palivové frakce a výtěžek zušlechtěného uhlíkatého paliva spolu s kapalným vedlejším produktem se značně zvýší.Comparison of Examples 5, 6, 7 and 8 clearly shows that when a low resin coal is treated by the process of the invention in an atmosphere containing steam, carbon monoxide and hydrogen, a higher percentage of its fuel fraction and recovered carbonaceous fuel yield are obtained along with liquid by-product is greatly increased.

Přiklad 9Example 9

V tomto příkladu se mlel lignit na rozměr částeček tak, že 100 % hmotnostních propadávalo standardním sítem se 65 oky, jejichž otvor byl 0,23 mm, a pak se zředil na kaěi, směsí vody a vysoce aromatického rozpouštědla s počátečním bodem varu 288 °C a s konečným bodem varu 427 °C. Poměr hmoty rozpouštědla k hmotě suchého uhlí v kalu byl 2:1a poměr hmoty vody k suchému uhlí byl 1:1. Poté se kal ohřál na teplotu 410 OC v atmosféře čistého kysličníku uhelnatého a ponechal se za těchto podmínek ,0 min. Počáteční tlak v rozpouštěci nádobě byl 6 864,655 kPa. Za dobu setrvání 10 min se rozpustilo v aromatickém rozpouštědle přes 95 % hmotnostních palivové frakce lignitu. Po 10 min se nerozpuštěná část použitého lignitu od roztoku filtrací oddělila a pak se destilací ve vakuu vyzískalo z roztoku zušlechtěné uhlíkaté palivo. Dostal se kapalný produkt, mající počáteční bod varu 38 °C a konečný bod varu 427 °C při výtěžku 24 % hmotnostních, vztaženo na počáteční množství uhlí, a dále se obdržel plynný produkt obsahující uhlovodíky, při výtěžku 1,6 % hmotnostního.In this example, the lignite was ground to a particle size such that 100% by weight fell through a standard 65 mesh sieve having a 0.23 mm aperture and then diluted to a slurry, a mixture of water and a highly aromatic solvent with an initial boiling point of 288 ° C. and a final boiling point of 427 ° C. The ratio of solvent mass to dry coal mass in the sludge was 2: 1 and the water to dry coal mass ratio was 1: 1. Then the sludge was heated to 410 ° C in an atmosphere of pure carbon monoxide and left under these conditions, 0 min. The initial pressure in the dissolution vessel was 6,864.655 kPa. Over a period of 10 minutes, over 95% by weight of the lignite fuel fraction was dissolved in the aromatic solvent. After 10 min, the undissolved portion of the lignite used was separated from the solution by filtration, and then the distillation under vacuum yielded a treated carbonaceous fuel from the solution. A liquid product having an initial boiling point of 38 ° C and a final boiling point of 427 ° C was obtained at a yield of 24% by weight based on the initial amount of coal, and further a hydrocarbon-containing gaseous product was obtained at a yield of 1.6% by weight.

Obsah síry zušlechtěného uhlíkatého paliva byl pouze 0,13 % hmotnostního.The sulfur content of the upgraded carbonaceous fuel was only 0.13% by weight.

Příklad 10Example 10

Opakoval se postup podle přikladu 9 s tím rozdílem, že solvatace se provedla při teplotě 425 °C v atmosféře čistého vodíku. Při tomto pochodu se pouze 85 % hmotnostních palivové frakce lignitu rozpustilo v aromatickém rozpouštědle. Výtěžek kapalného vedlejšího produktu s počátečním bodem varu 38 °C a s konečným bodem varu 427 °C byl pouze 4 % hmotnostní, vztaženo na počáteční množství uhlí, zatímco se obdržel plynný produkt obsahující uhlovodíky s výtěžkem 8 % hmotnostních. Obsah síry zušlechtěného uhlíkatého paliva byl 0,37 % hmotnostního .The procedure of Example 9 was repeated except that the solvation was carried out at 425 ° C in a pure hydrogen atmosphere. In this process, only 85% by weight of the lignite fuel fraction was dissolved in the aromatic solvent. The yield of liquid by-product with an initial boiling point of 38 ° C and a final boiling point of 427 ° C was only 4% by weight based on the initial amount of coal, while obtaining a gaseous product containing hydrocarbons in a yield of 8% by weight. The sulfur content of the upgraded carbonaceous fuel was 0.37% by weight.

PřikladliThey did

V tomto příkladu se semlel lignit, obsahující 31 % hmotnostních vody na velikost zrna, která z 100 % hmotnostních propadla standardním sítem se 65 oky - světlost ok 0,23 mm a poté se zředil na kaši s vysoce aromatickým rozpouštědlem s počátečním bodem varu 288 oc a s konečným bodem varu 427 °C. Poté se kaše smíchala s proudem plynu tvořeného s čistým kysličníkem uhelnatým a ohříval se po dobu 30 min na 425 °C. Přidalo se dosti plynu, aby vznikl v rozpouštěci nádobě počáteční tlak 6 864,655 kPa.In this example, lignite containing 31% by weight of water per grain size was ground and 100% by weight passed through a standard 65-mesh sieve - 0.23 mm mesh and then diluted to a slurry with a highly aromatic solvent with an initial boiling point of 288 ° C. and a final boiling point of 427 ° C. Then, the slurry was mixed with a stream of pure carbon monoxide gas and heated to 425 ° C for 30 min. Enough gas was added to give an initial pressure of 6,864.655 kPa (50 psi) in the dissolution vessel.

Za dobu setrvání 30 min se více než 90 % hmotnostních palivové frakce lignitu v rozpouštědle rozpustilo. Po 30 min se nerozpuštěná část uhlíkového materiálu filtrací oddělila od roztoku. Poté se destilací ve vakuu, za účelem odstranění rozpouštědla a jiných s ním sdružených kapalin, vyzískalo zušlechtěné uhlíkaté palivo, při výtěžku 31,8 % hmotnostního, vztaženo na suché uhlí. Přitom se současně obdržel kapalný produkt, který měl počáteční bod varu 38 °C a konečný bod varu 427 °C, při výtěžku 32,8 % hmotnostního, vztaženo na počáteční hmotu uhlí, a plynný produkt obsahující uhlovodíky při výtěžku 7 % hmotnostních, vztaženo na hmotu uhlí.Over a period of 30 minutes, more than 90% by weight of the lignite fuel fraction was dissolved in the solvent. After 30 min, the undissolved portion of the carbon material was separated from the solution by filtration. Thereafter, after distillation under vacuum to remove the solvent and other liquids associated therewith, the treated carbonaceous fuel was obtained in a yield of 31.8% by weight based on dry coal. At the same time, a liquid product having an initial boiling point of 38 ° C and an end boiling point of 427 ° C was obtained at a yield of 32.8% by weight based on the initial mass of coal and a gaseous product containing hydrocarbons at a yield of 7% by weight. the mass of coal.

Příklad 12Example 12

Opakoval se pochod podle přikladu 11, s tím rozdílem, že kal se smíchal s proudem plynu obsahujícího 50 molárních % vodíku a 50 molárních % kysličníku uhelnatého. Při tomto pochodu se opět rozpustilo více než 90 % hmotnostních palivové frakce lignitu ve vysoce aromatickém rozpouštědle. Výtěžky zušlechtěného uhlíkatého paliva, kapalných a plynných vedlejších produktů byly v podstatě stejné jako výtěžky·předcházejícího pochodu a poměry vodíku k uhlí se významně neměnily. Obsah popela zušlechtěného uhlíkatého paliva byl nicméně značně menší, totiž 0,12 % hmotnostního oproti 0,45 % hmotnostního.The process of Example 11 was repeated except that the slurry was mixed with a stream of gas containing 50 mole% hydrogen and 50 mole% carbon monoxide. In this process, more than 90% by weight of the lignite fuel fraction was again dissolved in a highly aromatic solvent. The yields of the upgraded carbonaceous fuel, liquid and gaseous by-products were substantially the same as those of the previous process and the hydrogen to coal ratios did not change significantly. The ash content of the upgraded carbonaceous fuel, however, was considerably less, namely 0.12% by weight compared to 0.45% by weight.

Příklad 13Example 13

Opakoval se pochod podle přikladu 12 s tou výjimkou, že se kal smíchal s proudem plynu obsahujícího čistý vodík. Při tomto pochodu se pouze 59 % hmotnostních palivové frakce lignitu rozpustilo v aromatickém rozpouštědle a výtěžek všech produktů byl značně snížený a jejich obsah vodiku byl značně nižší. Nerozpuštěné část lignitu byla oddělena od roztoku mnohem pomaleji.The process of Example 12 was repeated except that the slurry was mixed with a stream of pure hydrogen gas. In this process, only 59% by weight of the lignite fuel fraction was dissolved in the aromatic solvent and the yield of all products was greatly reduced and their hydrogen content was considerably lower. The undissolved portion of the lignite separated from the solution much more slowly.

Porovnání příkladů 9, ’10, 11, 12 a 13 jasně ukazuje, že při zušlechťování lignitu způsobem podle vynálezu za přítomnosti páry a kysličníku uhelnatého nebo páry, kysličníku uhelnatého a vodíku je přeměna .vsazeného materiálu značně vyšší a výtěžek žádoucích produktů je značně zvýšen. Navíc je výtěžek kapalných vedlejších produktů značně vyšší, když se solvatace provede za přítomnosti kysličníku uhelnatého a péry nebo kysličníku uhelnatého, páry a vodíku, než když se použije samotný vodík, bez jakéhokoliv poklesu výtěžku zušleohtěného uhlíkatého paliva. Tyto příklady také ukazuji, že obsah vodíku v produktech je obecně vyšší, když se použije směs plynů, než když se použije samotný vodík, a že obsah síry zušlechtěného uhlíkatého paliva je značně nižší. Déle je z porovnání příkladů zřejmé, že když se použije směsi páry, kysličníku uhelnatého a vodíku, je obsah popela v zušlechtěném uhlíkatém palivu nižší. Dále je z porovnání těohto příkladů zřejmé, že když použitý uhlíkatý materiál obsahuje dostatečné množství vody, není potřebné přidávat při operaci solvatace páru.Comparison of Examples 9, 10, 11, 12 and 13 clearly shows that when upgrading lignite according to the present invention in the presence of steam and carbon monoxide or steam, carbon monoxide and hydrogen, the conversion of the feedstock is considerably higher and the yield of the desired products is greatly increased. In addition, the yield of liquid by-products is considerably higher when solvation is carried out in the presence of carbon monoxide and feather or carbon monoxide, steam and hydrogen than when hydrogen alone is used, without any decrease in the yield of the upgraded carbonaceous fuel. These examples also show that the hydrogen content of the products is generally higher when using a gas mixture than when using hydrogen alone, and that the sulfur content of the upgraded carbonaceous fuel is considerably lower. Further, it is clear from the comparison of the examples that when using a mixture of steam, carbon monoxide and hydrogen, the ash content of the treated carbonaceous fuel is lower. Further, it is apparent from a comparison of these examples that when the carbonaceous material used contains sufficient water, it is not necessary to add steam solvation in the operation.

Ačkoliv vynález byl popsán a vysvětlen ve vztahu k jeho speciálním provedením, je zřejmé, že se hodí pro různé obměny.Although the invention has been described and explained in relation to its special embodiments, it is obvious that it is suitable for various variations.

Claims

1. Method of preparing solid carbonaceous fuel be? ash by solvation of a charge consisting mainly of coal containing ash, an aromatic solvent and a hydrogen-containing gas stream with or without such a gas stream, with or without water added, characterized in that carbonaceous fuel is dissolved in the aromatic solvent at a temperature ranging from 371 ° C to 510 ° C and at a pressure of 3 432.327 kPa to 34 323.275 kPa in contact with carbon monoxide in the range of 0.0936 m 3 to 2.497 m 2 / kg dry coal and with steam in the range of 0.2 to 1.5 kg per 1 kg of dry coal, the relative viscosity of the solution being increased to a value at least 20 times that of the solvent itself and then decreasing to twice the viscosity value of the solvent alone and the dissolving conditions terminated when the relative viscosity has risen again, whereupon the undissolved portion of the coal is separated from the solution, the refined carbonaceous fuel is recovered from the solution, and then the fuel is it cools and solidifies and the process yields solid ash-free fuel.

2. The process according to claim 1, wherein the dissolution conditions are terminated when the relative viscosity, which has fallen below 5, rises above 5.

3. The method of claim 1, wherein the dissolving conditions are terminated when the relative viscosity, which has fallen to a value below 2, rises again to a value above 2.

4. The process of claim 1 wherein the ratio between solvent and dry coal is in the range of 0.5: 1 to 5: 1.

5. The process of claim 4, wherein the solvent has an initial boiling point in the range of 38 ° C to 371 ° C and a final boiling point in the range of 371 to 593 ° C.

6. The process of claim 1 wherein the coal is first ground and then slurried in a solvent.

7. The process of claim 1 wherein the carbonaceous fuel fraction is dissolved at a temperature in the range of from about 40 [deg.] C to about 468 [deg.] C.

8. The process of claim 1, wherein the carbonaceous fuel fraction of coal is dissolved at a pressure in the range of about 6,664.655 kPa to about 7,161.64 kPa.

9. The process of claim 8 wherein the ratio between solvent mass and dry coal is in the range of 1.0: 1 to 2.5: 1.