CS217972B2

CS217972B2 - Method of liquefying the coal

Info

Publication number: CS217972B2
Application number: CS871179A
Authority: CS
Inventors: Lawrence J Kirby; Thomas E Richardson; Bruce K Schmid; Johnn V Ward
Original assignee: Gulf Oil Corp
Priority date: 1978-12-13
Filing date: 1979-12-12
Publication date: 1983-02-25

Description

Vynález se týká způsobu ztekucování uhlí za využití vnitřního přenosu tepla.The invention relates to a process for liquefying coal using internal heat transfer.

Způsob ztekucování uhlí v přítomnosti rozpouštědla má velký ekonomický význam, a proto se mu věnuje stále velká pozornost.The process of liquefaction of coal in the presence of a solvent is of great economic importance and is therefore still being considered.

Produktem ztekucování uhlí jsou uhlovodíkové plyny, benzin o teplotě varu do 193 stupňů Celsia, střední destilát o teplotě varu 193 až 249 °C, těžký destilát o teplotě varu 249 až 454 °C, přičemž se zde benzin, střední destilát a těžký destilát označují souhrnně jako „produkt o teplotě varu do 454 °C“ nebo „destilátová kapalina“ nebo „ztekucené uhlí“; je to produkt, který je kapalný za teploty místnosti, a může se ho používat například při samotném procesu ztekucování jakožto rozpouštědla, které je donorem vodíku.Coal liquefaction products are hydrocarbon gases, gasoline boiling up to 193 degrees Celsius, middle distillate boiling point 193-249 ° C, heavy distillate boiling point 249-454 ° C, where gasoline, middle distillate and heavy distillate are collectively referred to as as 'a product with a boiling point below 454 ° C' or 'a distillate liquid' or 'liquid coal'; it is a product that is liquid at room temperature and can be used, for example, in the liquefaction process itself as a hydrogen donor solvent.

Dalším produktem ztekucování uhlí je koncentrovaná suspenze obsahující veškerý „produkt o teplotě varu nad 454 °C“ a veškerý nerozpustný organický zbytek a anorganický zbytek z uhlí, přičemž se tyto nerozpuštěné látky označují jako „minerální zbytek“. Množství organických nerozpuštěných látek je vždy menší než hmotnostně 10 nebo 15 %', vztaženo na hmotnost uhlí, zavedeného do procesu.Another coal liquefaction product is a concentrated slurry containing all "product boiling above 454 ° C" and any insoluble organic residue and inorganic coal residue, referred to as "mineral residue". The amount of organic insoluble matter is always less than 10 or 15% by weight, based on the weight of the coal introduced into the process.

Nejžádanějšími produkty ztekucování uhlí jsou produkty o teplotě varu do 454 °C;The most desirable liquefaction products are those boiling in the range of up to 454 ° C;

ve vysokých výtěžcích však vždy také vzniká produkt o teplotě varu nad 454 °C. Tento produkt je z ekonomického hlediska méně hodnotný než produkt o teplotě varu do 454 °C. Výzkumy se proto zaměřují na zvýšení výtěžku produktů o teplotě varu do 454 °C a na zlepšení ekonomiky způsobu.however, in high yields, a product with a boiling point above 454 ° C is always produced. This product is economically less valuable than a product boiling up to 454 ° C. The investigations therefore aim to increase the yield of products boiling up to 454 ° C and to improve the economics of the process.

Tento vynález se týká právě zlepšení ekonomiky způsobu ztekucování uhlí.The present invention relates to improving the economy of the coal liquefaction process.

Předmětem vynálezu je způsob ztekucování uhlí, při kterém se vede mokrá uhelná vsázka do předsoušecí zóny k odstranění části obsažené vlhkosti, částečně vysušené uhlí se z předsoušecí zóny vede spolu s recyklovanou suspenzí, obsahující produkt ze ztekucování uhlí o teplotě varu do 454 °C, produkt ze ztekucování uhlí o teplotě varu nad 454 °C a minerální zbytek, do směšovací nádoby k promíchání vsázky za tlaku nižšího, než je tlak provozní, suspenze se po opuštění směšovací nádoby upravuje na provozní tlak a zavádí se do předehřívací zóny ke zvýšení teploty na hodnotu, při které alespoň část uhlí reaguje, předehřátá suspenze se z předehřívací zóny vede spolu s vodíkem do reakční zóny, kde se produkt ztekucování uhlí o teplotě varu nad 454 °C exotermně hydrokrakuje na produkt o teplotě varu do 454 °C a na uhlovodíkové plyny, horká suspenze se z reakční zóny zavádí do vysokoteplotní separační zóny k oddělení par a kapalin o teplotě varu do 193 °C, z jejíž hlavy se odvádí plynný produkt obsahující vodík, uhlovodíkové plyny a uhlovodíky o teplotě varu do 193 °C a oddělují se tak od suspenze obsahující produkt o teplotě vodu 193 až 494 °C, produkt o teplotě varu nad 454 °C a suspendovaný minerální zbytek, a část suspenze z vysokoteplotní separační zóny se recykluje do mísící zóny, a který se vyznačený tím, že se plynný produkt z hlavy vysokoteplotní separační zóny zavádí při provozním tlaku do předehřívací zóny pro přímé míšení se suspenzí v předehřívací zóně a předává této· suspenzi teplo za současného vlastního ochlazení, přičemž se pára z předehřívací zóny odvádí nezávisle na odvádění suspenze z předehřívací zóny.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to a coal liquefaction process wherein a wet coal feed is led to a pre-drying zone to remove some of the moisture contained therein, the partially dried coal is passed from the pre-drying zone together with a recycled slurry containing coal liquefaction product. from the liquefaction of coal having a boiling point above 454 ° C and a mineral residue, into a mixing vessel to mix the feed at a pressure below operating pressure, the slurry is adjusted to operating pressure after leaving the mixing vessel and introduced into a preheating zone to raise the temperature to in which at least a portion of the coal reacts, the preheated slurry is fed from the preheating zone together with hydrogen to a reaction zone where the liquefaction product of coal boiling above 454 ° C is exothermicly hydrocracked to boiling product below 454 ° C and hydrocarbon gases, the hot slurry is introduced from the reaction zone to the high Hotplate separation zones for the separation of vapors and liquids boiling up to 193 ° C, from whose head gaseous product containing hydrogen, hydrocarbon gases and hydrocarbons boiling up to 193 ° C are removed and thus separated from the slurry containing product 193 to 494 ° C, a boiling point above 454 ° C and a suspended mineral residue, and a portion of the high temperature separation zone slurry is recycled to the mixing zone, and characterized in that the gaseous product from the high temperature separation zone head is introduced into the pre-heating zone for direct mixing with the slurry in the pre-heating zone and transfers the heat to the slurry while cooling itself, the steam from the pre-heating zone being removed independently of the slurry being discharged from the preheating zone.

Z důvodů tepelné ekonomiky ztekucování uhlí je žádoucí, aby teplota v nádobě pro míšení uhlí vystoupila na maximální hodnotu dosažitelnou z tepla obsaženého v horké, recyklované suspenzi. Maximální technologická teplota v nádobě pro míšení vsázkového uhlí je však oblezena vytvářením gelu po smíšení vsázkového uhlí s horkou recyklovanou suspenzí. Rychlost vytváření gelu vzrůstá se vzrůstající teplotou a směs se stává pro přílišnou hustotu obtížně čerpatelnou.For reasons of the thermal economy of coal liquefaction, it is desirable that the temperature in the coal mixing vessel reach the maximum value obtainable from the heat contained in the hot, recycled slurry. However, the maximum process temperature in the batch coal mixing vessel is besieged by gel formation after mixing the batch coal with the hot recycled slurry. The gel formation rate increases with increasing temperature and the mixture becomes difficult to pump due to its excessive density.

Při způsobu podle vynálezu je teplota v nádobě pro míšení vsázkového· uhlí dostatečně vysoká, avšak při udržování dostatečně krátké době prodlevy v mísící zóně se vrcholu viskozity nedosahuje a suspenze z nádoby pro míšení vsázkového uhlí se čerpá do předehřívací zóny dříve než viskozita gelu překročí hranici čerpatelnosti. Tak se dosahuje vysokého stupně přímého přestupu tepla bez doprovodného nepříznivého vrcholu viskozity.In the process of the invention, the temperature in the batch coal mixing vessel is sufficiently high, but maintaining a sufficiently short residence time in the mixing zone, the viscosity peak is not reached and the slurry from the batch coal mixing vessel is pumped into the preheating zone before the gel viscosity exceeds the pumpability limit. . Thus, a high degree of direct heat transfer is achieved without the accompanying unfavorable viscosity peak.

Teplota v předehřívací zóně se má udržovat na hodnotě dostatečné k tomu, aby viskozita suspenze dosáhla rychle vrcholu a pak klesla. K poklesu dochází po dosažení vrcholu viskozity v důsledku depolymeračních reakcí v gelu, vytvořeném ze vsázkového uhlí a z technologického rozpouštědla, přecházením gelu do roztoku. Teplota depolymerace kolísá, zpravidla je však 260 až 399 °C nebo 316 až 371 °C.The temperature in the preheating zone should be maintained at a value sufficient to allow the suspension viscosity to peak rapidly and then decrease. The decrease occurs when the viscosity peak is reached as a result of the depolymerization reactions in the gel formed from the charge coal and the process solvent by passing the gel into solution. The depolymerization temperature varies, but is generally 260 to 399 ° C or 316 to 371 ° C.

Teplota suspenze v nádobě pro míšení vsázkového uhlí se při způsobu podle vynálezu udržuje 149 až 260 °C a doba prodlevy suspenze v nádobě pro míšení vsázkového uhlí je 5 až 30 minut, takže se využívá poměrně vysoké teploty za dodržení krátké doby prodlevy.The temperature of the slurry in the batch coal mixing vessel is maintained at 149 to 260 ° C in the process of the invention and the residence time of the slurry in the batch coal mixing vessel is 5 to 30 minutes, so that a relatively high temperature is used while maintaining a short residence time.

Teplota v mísící nádobě pro vsázkové uhlí se řídí alespoň částečně přímým přestupem tepla; ovlivňuje se také řízením obsahu vlhkosti ve vsázkovém uhlí v předsoušecí zóně. Jestliže je teplota v nádobě pro míšení vsázkového· uhlí příliš vysoká, sníží se stupeň vysoušení uhlí v předsoušecí zóně, takže obsah vlhkosti uhlí v nádobě pro míšení vsázkového uhlí stoupne a přídavné sušení, probíhající v nádobě pro míšení vsázkového uhlí, snižuje teplotu v této nádobě. Nebo se naopak obsah vlhkosti uhlí, zaváděného do nádoby pro míšení vsázkového uhlí s recyklovanou suspenzí může snížit, čímž se zvýší teplota ve směšovací nádobě.The temperature in the feed coal mixing vessel is controlled at least in part by direct heat transfer; it is also influenced by controlling the moisture content of the feed coal in the pre-drying zone. If the temperature in the batch coal mixing vessel is too high, the degree of drying of the coal in the pre-drying zone will be reduced so that the moisture content of the coal in the batch coal mixing vessel increases and the additional drying taking place in the batch coal mixing vessel . Alternatively, the moisture content of the coal fed to the feed coal mixing vessel with the recycled slurry may be reduced, thereby increasing the temperature in the mixing vessel.

Ze vsázkového uhlí se obecně odstraňuje hmotnostně až 90 % a s výhodou 30 až 70 % obsažené vlhkosti, přičemž se v podstatě veškerá zbylá vlhkost odstraňuje v nádobě pro míšení vsázkového uhlí s re₇cyklovanou suspenzí. Kdyby se do nádoby pro míšení uhlí zavedlo nesušené vsázkové uhlí, došlo by k maximálnímu ochlazení a k minimální teplotě a nebylo by možné využívat částečného předsušení uhlí k řízení teploty v mísící zóně.From the feed coal is generally removed to 90% and preferably 30 to 70% of moisture contained, wherein substantially all residual moisture is removed in the mixing vessel with coal ₇ re cycling suspensions. If undried charge coal was introduced into the coal mixing vessel, it would maximize cooling and minimize temperature and it would not be possible to use partial coal pre-drying to control the temperature in the mixing zone.

Tlak v nádobě pro míšení vsázkového uhlí s recyklovanou suspenzí je podstatně nižší než provozní tlak a může být nižší než 2540 Pa. Tlak má být právě dostatečný k využití kondenzačního tepla odváděné vodní páry a k oddělení stržených uhlovodíků nebo škodlivých plynů, jako je sirovodík, z vodní páry před jejím odvedením z procesu.The pressure in the feed coal mixing vessel with the recycled slurry is substantially lower than the operating pressure and may be less than 2540 Pa. The pressure should be just sufficient to utilize the condensation heat of the discharged water vapor and to separate entrained hydrocarbons or harmful gases such as hydrogen sulfide from the water vapor before it is discharged from the process.

Z nádoby pro míšení vsázkového uhlí s recyklovanou suspenzí se získaná suspenze odvádí nezávisle od odvádění plynných produktů. Tlak odváděné suspenze se zvýší na provozní tlak a suspenze se zavádí do předehřívací zóny- Do předehřívací zóny se zavádí horký plynný produkt z hlavy vysokoteplotní separační zóny pro přímé míšení se zavedenou suspenzí a za důkladného promíchávání předává zavedené suspenzi své teplo za současného vlastního ochlazování. Tím dochází ke zvýšení teploty v předehřívací zóně na hodnotu, při které dochází alespoň k částečnému ztekucování uhlí.From the feed coal mixing vessel with the recycled slurry, the slurry obtained is removed independently of the evacuation of the gaseous products. The pressure of the withdrawn slurry is increased to operating pressure and the slurry is introduced into the preheating zone. Hot gas product is introduced into the preheating zone from the head of the high temperature separation zone for direct mixing with the introduced slurry and transfers the heat to the preheated slurry. This increases the temperature in the preheating zone to a value at which at least partial liquefaction of the coal takes place.

Suspenze z předehřívací zóny se pak mísí s horkým technologickým vodíkem a zavádí se do reakční zóny, kde se produkt o teplotě varu nad 454 °C, obsažený v suspenzi, exotermně hydrokrakuje na produkt o teplotě varu do 454 °C a na uhlovodíkové plyny. Tyto hydrokrakovací reakce jsou účinně katalyzovány minerálním zbytkem, obsaženým v suspenzi recyklované do mísící zóny pro míšení se vsázkovým uhlím. Hmotnostní poměr recyklované suspenze o teplotě nad 193 °C k suchému zaváděnému uhlí jeThe slurry from the preheating zone is then mixed with hot process hydrogen and introduced into a reaction zone where the product boiling above 454 ° C contained in the slurry is exothermicly hydrocracked to a product boiling up to 454 ° C and to hydrocarbon gases. These hydrocracking reactions are effectively catalyzed by the mineral residue contained in the slurry recycled to the mixing zone for mixing with the charcoal. The weight ratio of recycled slurry above 193 ° C to dry feed coal is

1,5 až 4.1.5 to 4.

Teplo vyvíjené exotermními reakcemi, které probíhají v reakční zóně, je dostatečné pro udržení hydrokrakovacích reakcí po celé délce reakční nádoby.The heat generated by the exothermic reactions taking place in the reaction zone is sufficient to maintain hydrocracking reactions throughout the length of the reaction vessel.

V reakční zóně zvyšuje teplo vznikající exotermními reakcemi střední teplotu reakčních složek na 427 až 482 a s výhodou •na 339 až 466 °C. Doba prodlevy suspenze v reakční zóně je delší než v předehřívací zóně. Střední doba prodlevy suspenze v předehřívací zóně je 0,02 až 0,5 hodin, zatímco doba prodlevy v reakční zóně je delší, 0,3 až 2 hodiny.In the reaction zone, the heat generated by the exothermic reactions raises the mean temperature of the reactants to 427 to 482 and preferably to 339 to 466 ° C. The residence time of the slurry in the reaction zone is longer than in the preheating zone. The mean residence time of the slurry in the preheating zone is 0.02 to 0.5 hours, while the residence time in the reaction zone is longer, 0.3 to 2 hours.

SWITH

V důsledku exotermních reakcí, které probíhají v reakční zóně, je střední teplota v reakční zóně alespoň o 11,1 až o 111,1 °C vyšší než teplota v předehřívací zóně. Tlak vodíku v předehřívací a v reakční zóně je obecně 6,86 až 28 MPa a s výhodou je 10,5 až 17,4 MPa.Due to the exothermic reactions taking place in the reaction zone, the mean temperature in the reaction zone is at least 11.1 to 111.1 ° C higher than the temperature in the preheating zone. The hydrogen pressure in the preheating and reaction zones is generally 6.86 to 28 MPa and preferably is 10.5 to 17.4 MPa.

Horký produkt z reakční zóny se zavádí do vysokoteplotní separační zóny pro oddělení plynných a kapalných produktů, přičemž se z vysokoteplotní separační zóny odvádějí páry, obsahující vodík, uhlovodíkové plyny, produkty o teplotě varu do 193° a určitý podíl produktu o teplotě varu do 454 °C, a oddělují se tak od zbytku v této vysokoteplotní separační zóně, který obsahuje horký produkt o teplotě varu do 454 stupňů Celsia a horký produkt o teplotě varu nad 454 °C se suspendovaným minerálním zbytkem. Jak horkých par, tak horké suspenze z vysokoteplotního separátoru se v procesu využívá k přímému přestupu tepla.The hot product from the reaction zone is introduced into the high-temperature separation zone for the separation of gaseous and liquid products, whereby vapors containing hydrogen, hydrocarbon gases, products boiling up to 193 ° and some product boiling up to 454 ° are removed from the high temperature separation zone. C, and thus separated from the residue in this high-temperature separation zone, which contains a hot product boiling up to 454 degrees Celsius and a hot product boiling above 454 ° C with a suspended mineral residue. Both the hot vapor and the hot suspension from the high temperature separator are used in the process for direct heat transfer.

Horké páry se vedou, jak shora uvedeno, za tlaku odpovídajícího technologickému tlaku k předcházení ztrátám energie v důsledku značnějšího poklesu tlaku, do promíchávané předehřívací zóny a přímo se mísí s obsahem předehřívací zóny a tak mu předávají teplo.As mentioned above, the hot vapors are passed under a pressure corresponding to the process pressure to prevent energy losses due to a greater pressure drop, into the stirred preheating zone and are directly mixed with the contents of the preheating zone and thus transfer heat to it.

Po důkladném promíšení v předehřívací zóně se odvádějí ochlazené páry, obsahující vodík, uhlovodíkové plyny, produkty o teplotě varu do 193 °C a určitou část produktu o teplotě varu do 454 °C do nízkoteplotního· separátoru plynů a kapalin a odvádějí se z procesu. Odvádění z procesu par z předehřívací zóny nezávisle na odvádění suspenze z předehřívací zóny je důležité pro získání tepla přímou výměnou tepla par. Je umožněno tím, že se upravovači a/ /nebo recyklovaný vodík do procesu zavádí za předehřívací zenou.After thorough mixing in the preheating zone, the cooled vapors containing hydrogen, hydrocarbon gases, boiling products up to 193 ° C and some product boiling up to 454 ° C are removed to the low-temperature gas / liquid separator and removed from the process. The removal of the vapor process from the preheating zone independently of the removal of the slurry from the preheating zone is important for obtaining heat by direct heat exchange of the vapor. This is made possible by the treatment and / or recycled hydrogen being introduced into the process after the preheating wall.

V systému kondenzuje a hromadí se kapalina vroucí v teplotním rozsahu, jehož maximum je dáno vysokoteplotním separátorem a minimum je určováno předehřívací zónou za tlaku v systému. Tato akumulovaná kapalina má výhodný vliv, jelikož snižuje viskozitu technologické suspenze, podporuje přestup tepla a působí v systému jako hodnotné rozpouštědlo, které je donorem vodíku.In the system, the liquid boiling in the temperature range condenses and accumulates, the maximum of which is given by the high temperature separator and the minimum is determined by the preheating zone under the system pressure. This accumulated liquid has a beneficial effect as it reduces the viscosity of the process suspension, promotes heat transfer and acts as a valuable hydrogen donor solvent in the system.

Tlak horké suspenze z vysokoteplotního separátoru plynů a kapalin z reakční zóny se může snížit bez značnější tepelné ztráty, jelikož je suspenze v podstatě prosta páry a plynných látek. Proto se tlak horké suspenze snižuje a suspenze se zavádí do nádoby pro směšování vsázkového uhlí pro přímé míšení s jejím obsahem, čímž se vsázkovému uhlí dodává teplo a ukončí se jeho vysušení, jak shora uvedeno.The pressure of the hot slurry from the high temperature gas / liquid separator from the reaction zone can be reduced without significant heat loss, since the slurry is substantially free of vapor and gaseous substances. Therefore, the pressure of the hot slurry is reduced and the slurry is introduced into the batch coal mixing vessel for direct mixing therewith, thereby providing heat to the batch coal and terminating its drying as described above.

Tímto způsobem se využije tepla jak horkých par, tak horké suspenze z vysokoteplotního separátoru par a kapalin z reakční zóny pro přímou výměnu tepla v procesu.In this way, the heat of both the hot vapor and the hot slurry from the high temperature vapor / liquid separator from the reaction zone is utilized for direct heat exchange in the process.

Způsob ztekucování uhlí podle vynálezu objasňuje připojené schéma.The method of liquefaction of coal according to the invention is illustrated by the attached diagram.

Nesušené, vsázkové uhlí ve formě částic, obsahující hmotnostně přibližně 3 až 40 % vody, se vede potrubím 10 do zóny sušení uhlí 12, do které se zavádí teplo potrubím 14 k odstranění hmotnostně přibližně 30 až 70 % vody obsažené ve vsázkovém uhlí. Vodní pára se odvádí potrubím 1B.The undried particulate charcoal containing about 3 to 40% by weight of water is passed through line 10 to the coal drying zone 12 into which heat is introduced via line 14 to remove about 30 to 70% by weight of water contained in the batch coal. Water vapor is removed via line 1B.

Částečně usušené uhlí se vede potrubím 18 do směšovací nádoby 20, ve které se vsázkové uhlí suspenduje v recyklované suspenzi, zaváděné potrubím 22. Recyklovaná suspenze v potrubí 22 obsahuje produkt o teplotě varu 193 až 454 °C, produkt o teplotě varu nad 454 °C a suspendovaný minerální zbytek, obsahující rovněž nerozpuštěné organické látky. Teplota ve směšovací nádobě 20 je 149 až 260 °C a zpravidla je 232 °C a tlak je nižší, než tlak provozní, to znamená, že je nižší než 0,7 MPa, a s výhodou je blízký tlaku atmosférickému. Jelikož je směšovací nádoba 20 odvětrávána potrubím 24, musí být suspenze, recyklovaná potrubím 22, v podstatě prostá uhlovodíků vroucích při teplotě, které je ve směšovací nádobě, nebo při nižší teplotě, než je teplota ve směšovací nádobě 20. Recyklovaná suspenze v potrubí 22 má tlak blízký atmosférickému tlaku a teplotu přibližně 441 °C. Množství tepla přiváděného do směšovací nádoby 20 suspenzí přiváděnou potrubím 22 je přiměřené k vysušení, v podstatě dokonalému, vsázkového uhlí.The partially dried coal is passed through line 18 to a mixing vessel 20 in which the feed coal is suspended in the recycled slurry introduced through line 22. The recycled slurry in line 22 comprises a product with a boiling point of 193 to 454 ° C, a product with a boiling point above 454 ° C. and a suspended mineral residue also containing suspended solids. The temperature in the mixing vessel 20 is 149 to 260 ° C and is generally 232 ° C and the pressure is lower than the operating pressure, i.e. less than 0.7 MPa, and preferably close to atmospheric. Since the mixing vessel 20 is vented through line 24, the slurry recycled through line 22 must be substantially free of hydrocarbons boiling at or below the temperature of the mixing vessel 20. The recycled slurry in line 22 has a a pressure close to atmospheric pressure and a temperature of about 441 ° C. The amount of heat supplied to the mixing vessel 20 by the slurry supplied through line 22 is adequate to dry the substantially perfect feed coal.

Vodní pára vytvořená ve směšovací nádobě 20 a odváděná potrubím 24 se zavádí do kondenzátoru 26, ze kterého se popřípadě stržené uhlovodíkové plyny odvádějí potrubím 28, a ze kterého se může získat teplo zahříváním vody zaváděné potrubím 30 do bojleru za vzniku kondenzátu, který se odvádí potrubím 32.The water vapor formed in the mixing vessel 20 and discharged via line 24 is fed to a condenser 26 from which any entrained hydrocarbon gases are discharged via line 28 and from which heat can be recovered by heating the water introduced via line 30 into a boiler to form condensate. 32.

Suspenze se ve směšovací nádobě 20 dokonale promíchává prostřednictvím oběhového systému zahrnujícího výtokové potrubí 34, oběhové čerpadlo 3B a potrubí 38 pro recyklování. Suspenze se ze směšovací nádoby 20 vede potrubím 40 a její tlak se upravuje na technologický tlak 14,0 MPa pístovým čerpadlem 42 a pak se vede potrubím 44 do předehřívací nádoby 46. Suspenze zůstává v předehřívací nádobě 46 po dobu prodlevy 0,1 až 0,2 hodiny, přičemž se suspenze předehřívá na teplotu 316 až 371 °C, s výhodou na teplotu 338 °C produktem z hlavy vysokoteplotního separátoru 78, zaváděným do předehřívací nádoby 46 potrubím 80. Předehřívací nádoba 46 je dokonale promíchávána oběhovým systémem, zahrnujícím výstupní potrubí 48, oběhové čerpadlo 50 a recyklovací potrubí 52.The slurry in the mixing vessel 20 is thoroughly mixed by means of a circulation system comprising an outlet conduit 34, a circulation pump 3B and a conduit 38 for recycling. The slurry is passed from the mixing vessel 20 through line 40 and its pressure is adjusted to a process pressure of 14.0 MPa by a piston pump 42 and then passed through line 44 to the preheating vessel 46. The slurry remains in the preheating vessel 46 for a residence time of 0.1 to 0. 2 hours, the suspension is preheated to a temperature of 316 to 371 ° C, preferably to 338 ° C, by a high temperature separator head 78 introduced into the preheating vessel 46 via line 80. The preheating vessel 46 is thoroughly mixed by a circulating system comprising an outlet line 48 , recirculation pump 50 and recycle line 52.

Předehřátá suspenze se z předehřívací nádoby 46 odvádí potrubím 54 a veškerá suspenze se rozděluje tak, že so hmotnostně přibližně 40 až 70 % suspenze zavádí potrubím 56 do· reakční nádoby 58, zatímco se zbytek suspenze, to jest hmotnostně přibližně 30 až 60 θ/ο, zavádí do reakční nádoby 58 potrubím 60 v místě za vstupem prvního podílu suspenze.The preheated slurry is withdrawn from the preheating vessel 46 via line 54 and all of the slurry is distributed such that about 40 to 70% by weight of the slurry is passed through line 56 to reaction vessel 58 while the remainder of the slurry, i.e. about 30 to 60% is introduced into reaction vessel 58 via line 60 at a location downstream of the first slurry portion.

Technologický vodík, který obsahuje primárně čištěný recyklovaný vodík spolu s menším množstvím upravovacího vodíku, se zavádí potrubím 62. Vodík se do reakční nádoby 58 zavádí po předehřátí ve vodíkové předehřívací peci 68 venkovním teplem zavedeným do procesu. Vodík se zavádí do reakční nádoby 58 zahřátý na teplotu 427 až 538 ^QC. Množství tepla obsažené ve vodíku je přiměřené v přítomnosti katalytického recyklovaného minerálního zbytku k započetí hydrokrakovacích exotermních reakcí. Při zvýšení teploty v reakční nádobě 58 nad žádoucí reakční teplotu 449 až 466 °C se za účelem rychlého ochlazování zavádí do reakční nádoby 58 v místě za zavedením prvního podílu nepředehrátý vodík potrubím 74. Rychlým ochlazováním se v reakční nádobě 58 udržuje rovnoměrná hydrokrakovací teplota 449 až 466 °C, s výhodou 454 °C.Process hydrogen, which contains primarily purified recycled hydrogen together with a smaller amount of treatment hydrogen, is introduced through line 62. Hydrogen is introduced into reaction vessel 58 after preheating in the hydrogen preheater 68 by the outside heat introduced into the process. Hydrogen was fed to the reaction vessel 58 is heated to a temperature of 427 to 538 C. The amount of heat ^Q in the hydrogen is adequate in the presence of a catalyst recycle mineral residue to initiate the exothermic reactions of hydrocracking. As the temperature in reaction vessel 58 rises above the desired reaction temperature of 449 to 466 ° C, for pre-cooling, non-preheated hydrogen is introduced into reaction vessel 58 at point after introduction of the first portion through line 74. Quick cooling maintains a uniform hydrocracking temperature of 449 to 466 ° C, preferably 454 ° C.

Po době prodlevy asi 0,5 až 2 hodiny v reakční nádobě 58, umožňující, aby proběhly hydrokrakovací reakce, se z reakční nádoby 58 produkt odvádí potrubím 76 a vede se do vysokoteplotního separátoru 78. Ve vysokoteplotním separátoru 78 se udržuje teplota 371 až 454 °C, s výhodou 441 °C. Z hlavy vysokoteplotního separátoru 78 se oddělí páry obsahující vodík, uhlovodíkové plyny, benzinové produkty až do teploty 193 °C a malé množství výševroucího produktu o teplotě varu do 454 °C potrubím 80, zatímco se nezávisle potrubím 82 odvádí ze dna vysokoteplotního separátoru 78 suspenze obsahující většinu produktu o teplotě varu 193 až 454 °C, veškerý produkt o teplotě varu nad 454 °C a suspendovaný minerální zbytek.After a residence time of about 0.5 to 2 hours in the reaction vessel 58 allowing hydrocracking reactions to take place, the product is removed from the reaction vessel 58 via line 76 and passed to the high temperature separator 78. A temperature of 371 to 454 ° is maintained in the high temperature separator 78. C, preferably 441 ° C. From the head of the high temperature separator 78, vapors containing hydrogen, hydrocarbon gases, gasoline products up to 193 ° C and a small amount of boiling product with a boiling point up to 454 ° C are separated via line 80, while independently suspended via line 82. most of the product having a boiling point of 193 to 454 ° C, all product having a boiling point above 454 ° C, and a suspended mineral residue.

Část suspenze z potrubí 82 se vede potrubím 84 do systému k získání produktu, který zpravidla zahrnuje deštilační jednotku pracující za tlaku okolí a deštilační jednotku vakuovou a parciální oxidační zplynovač pro výrobu technologického vodíku a po možnosti také pro výrobu syntézního plynu jakožto paliva pro· vodíkovou předehřívací pec 68. Zbytek suspenze, obsahující hmotnostně přibližně 50 až 90 % veškeré suspenze, se vede potrubím 22 pro recyklování do směšovací nádoby 28 k dodávání recyklovaného tekutého rozpouštědla uhlí do procesu, recyklovaného minerálního zbytku jakožto katalyzátoru pro hydrogenační a hydrokrakovací reakce a pro převádění produktu o teplotě varu nad 454 °C na produkt o teplotě varu do 454 °C a na uhlovodíkové plyny.Part of the slurry from line 82 is passed through line 84 to a product recovery system, which generally includes a distillation unit operating at ambient pressure and a distillation unit under vacuum and a partial oxidation gasifier for producing process hydrogen and optionally producing synthesis gas as a fuel for hydrogen preheating. Furnace 68. The rest of the slurry, containing approximately 50 to 90% by weight of the total slurry, is passed through the recycle line 22 to the mixing vessel 28 to feed the recycled liquid coal solvent into the process, the recycled mineral residue as the catalyst for hydrogenation and hydrocracking reactions. boiling point above 454 ° C to a product boiling up to 454 ° C and hydrocarbon gases.

Parní fáze se z vysokoteplotního separátoru 78 odvádí potrubím 88 a udržuje se na technologickém tlaku, aby se předešlo tepelným ztrátám, ke kterým by jinak docházelo při snižování tlaku plynného systému. Tato horká parní fáze se zavádí do předehřívací nádoby 46, ve které se dobře promíchává pro zprostředkování přímého přestupu tepla do suspenze v předehřívací nádobě 46, čímž teplota v předehřívací nádobě 46 vzroste zpravidla na 316 až 317 °C a s výhodou na 338 °C.The vapor phase is removed from the high temperature separator 78 via line 88 and maintained at process pressure to avoid heat losses that would otherwise occur when the gas system pressure is reduced. This hot vapor phase is introduced into a preheating vessel 46 in which it is well mixed to mediate direct heat transfer to the slurry in the preheating vessel 46, whereby the temperature in the preheating vessel 46 generally rises to 316-317 ° C and preferably 338 ° C.

Ochlazená parní fáze se z předehřívací nádoby 46 kontinuálně odvádí z hlavy potrubím 86. Vede se výměníkem tepla 88 a odevzdává teplo vodě pro bojler, vedené potrubím 90. Ochlazená pára se pak zavádí do nízkoteplotního separátoru 92. Nízkoteplotní separátor 92 se udržuje na teplotě přibližně 204 až 260 °C, s výhodou na teplotě 232 °C. Z nízkoteplotního separátoru 92 se potrubím 94 odvádí produkt obsahující vodík pro čištění a pro recyklování a odděluje se tak od kapalného produktu, který se odvádí potrubím 96.The cooled vapor phase is continuously discharged from the preheating vessel 46 through line 86. It is passed through a heat exchanger 88 and releases heat to the boiler water through line 90. The cooled steam is then introduced into the low temperature separator 92. The low temperature separator 92 is maintained at approximately 204 to 260 ° C, preferably 232 ° C. From the low-temperature separator 92, the hydrogen-containing product for purification and recycling is withdrawn via line 94 and is thus separated from the liquid product which is withdrawn via line 96.

Jelikož se páry z vysokoteplotního separátoru 78 o teplotě 441 °C rychle ochlazují v předehřívací nádobě 46 na teplotu 338 °C, kondenzuje a hromadí se v předehřívací nádobě 46 kapalina o teplotě varu 338 až 441° Celsia za tlaku v systému. Akumulovaná kapalina obíhá v systému předehřívací nádobu 46, reakční nádobou 58 a vysokoteplotním separátorem 78. Zmírňuje tak problém čerpání v důsledku tvoření gelu. Kromě toho akumulovaná kapalina podporuje vnitřní přestup tepla v systému. Konečně akumulovaná kapalina dodává systému hodnotné rozpouštědlo, které je donorem vodíku.Since the vapor from the high temperature separator 78 at 441 ° C is rapidly cooled in the preheating vessel 46 to 338 ° C, condensation and accumulation in the preheating vessel 46 boils at a boiling point of 338-441 ° C under system pressure. The accumulated liquid circulates in the system preheater vessel 46, reaction vessel 58, and high temperature separator 78. This alleviates the pumping problem due to gel formation. In addition, the accumulated liquid promotes internal heat transfer in the system. Finally, the accumulated liquid supplies the system with a valuable hydrogen donor solvent.

Claims

Coal liquefaction process, wherein a wet coal feed is led to a pre-drying zone to remove some of the moisture contained therein, the partially dried coal is passed from the pre-drying zone together with a recycled slurry containing a coal liquefaction product boiling above 454 ° C; boiling point 193 to 454 ° C and mineral residue, into a mixing vessel to mix the batch at a pressure lower than the operating pressure, the slurry is adjusted to operating pressure after leaving the mixing vessel and is introduced into the preheating zone to raise the temperature to in which at least a portion of the coal reacts, the preheated slurry is fed from the preheating zone together with hydrogen to a reaction zone where the liquefaction product of coal boiling above 454 ° C is exothermicly hydrocracked to a boiling point of 193-454 ° C and hydrocarbon gases, the hot slurry is introduced from the reaction zone into the high temperature Separation zones for the separation of vapors and liquids boiling up to 193 ° C, from whose head the gaseous product containing vo217972, the hydrocarbon gases and hydrocarbons boiling up to 193 ° C are removed and thus separated from the slurry containing the product boiling from 193 to 454 ° C, boiling point above 454 ° C and suspended mineral residue, and a portion of the high temperature separation zone slurry is recycled to the mixing zone, characterized in that the gaseous product from the high temperature separation zone head is introduced into the preheating zone for direct mixing with the slurry in the preheating zone and transferring the heat to the slurry while cooling itself, the steam from the preheating zone being removed independently of the slurry being withdrawn from the preheating zone.