CS221508B2 - Method of combined liquefying and gasifying the coal - Google Patents

Description

Kombinované ztekucování a zplynování uhlí, při kterém se recyklovaná suspenze obsahující minerální zbytek mísí se suspenzí dávkovaného surového uhlí do ztekucovací zóny za zachování čerpatelnosti suspenze. Za udržování čerpatelnosti jakýkoliv vrůst množství minerálního recyklovaného zbytku se zřetelem na uhlí zaváděné do procesu zvýhodňuje katalytickou aktivitu a selektivitu ve směru získání žádaného produktu o teplotě varu 232 až 454 °C na úkor níževroucích a výševroucích produktů. Jev aktivity a selektivity se za těchto podmínek podporuje klesající dobou prodlevy ve ztekucovací zóně. Množství recyklovaného minerálního zbytku v dávkovaném uhlí se zvyšuje recyklováním druhé suspenze obsahující minerální látky do ztekucovací zóny nezávisle na zavádění suspenze surového uhlí. Množství pevných látek ve druhé recyklované suspenzi se upravuje ke kompenzaci, postupně se snižující koncentrace pevných látek v důsledku postupujícího ztekucování uhlí dávkovaného do procesu, takže se stále udržuje maximální obsah pevných látek omezený čerpatelnosti suspenze.

Vynález se týká způsobu kombinovaného ztekucování a zplynování uhlí. Vynález se tudíž týká způsobu výroby kapalných paliv z uhlí. Uhlí se hydrogenačně ztekucuje v přítomnosti rozpouštědla, které je donorem vodíku. Tímto rozpouštědlem je část produktu vlastního ztekucování, která se recykluje do zaváděného uhlí, přičemž produkt ztekucování o teplotě varu nad 454 °C, obsahující minerální zbytek z uhlí se zavádí jakožto jediná surovina do zplynovací zóny. V této zplynovací zóně se vyvíjí vodík, potřebný pro ztekucovací zónu. Uhlím, zaváděným do procesu, může být subbituminózní uhlí, bituminózní uhlí nebo lignity.

Proces ztekucování uhlí je sám o sobě známý, věnuje se mu však stálá pozornost za účelem jeho zlepšování, přičemž jsou výzkumné práce zaměřovány na usnadnění zpracovatelnosti uhlí, na zvýšení výtěžku žádaného produktu o teplotě varu do 454 °C a na zlepšení ekonomiky způsobu.

Tento vynález se týká způsobu kombinovaného ztekucování a zplynování uhlí, při kterém se zavádí vodík a suspenze obsahující uhlí s obsahem minerálních látek, recyklované rozpouštědlo, tvořené produktem ztekucování o teplotě varu do 454 °C, recyklovaný produkt ztekucování o teplotě varu nad 454 °C a recyklovaný minerální zbytek do ztekucovací zóny, kde se odděluje uhlovodíkový materiál z uhlí od minerálního podílu a hydrokrakuje se za vzniku produktu obsahujícího uhlovodíkové plyny, produkt o teplotě varu do 454 °C, produkt o teplotě varu nad 454 °C a suspendované minerální látky, a jeho podstata spočívá v tom, že se do ztekucovací zóny recykluje produkt o teplotě varu do 454 °C, produkt o teplotě varu nad 454 °C a minerální zbytek, přičemž se hustota suspenze udržuje přídavným zaváděním recyklovaného produktu o teplotě varu nad 454 °C obsahujícího minerální zbytek nezávisle na recyklování produktu do ztekucovací zóny a doplňuje se tak postupně klesající podíl pevných látek v suspenzi a jednotlivé složky se recyklují v množství odpovídajícím čistému hmotnostnímu výtěžku produktu o teplotě varu nad 454 °C, vztaženému na zaváděné uhlí, nejvýše 17,5 % hmotnostních a výtěžku produktu o teplotě varu do 454 °C alespoň o 35 % hmotnostních vyššímu než produktu o teplotě varu nad 454 °C, odděluje se uhlovodíkový plyn a produkt o teplotě varu do 454 °C a veškerá zbylá suspenze, představující čistý výtěžek produktu o teplotě varu nad 454 °C a minerálního zbytku se zavádí jakožto jediný nástřik do zplynovací zóny v množství zajišťujícím alespoň veškerý vodík potřebný pro ztekucovací zónu, přičemž zplynovací zóna zahrnuje oxidační zónu pro konverzi uhlovodíkového materiálu na syntézní plyn, který se alespoň částečně konvertuje na produkt, bohatý vodíkem, který se zavádí do ztekucovací zóny.

Při způsobu podle vynálezu se tedy vešké’ ré uhlí,, zaváděné do procesu, dodává přímo do ztekucovací zóny a v podstatě žádné uhlí jakožto surovina nebo žádná jiná uhlovodíková surovina se nedodávají přímo do zplynovací zóny.

Ztekucovací zóna podle vynálezu může zahrnovat endotermní predehřívací stupeň, kde se uhlovodíkový materiál odděluje od minerálního zbytku v sérii s exotermním rozpouštěcím nebo redukčním stupněm, kde se rozpuštěný uhlovodíkový materiál hydrogenuje a hydrokrakuje za vzniku směsi obsahující uhlovodíkové plyny, naftu, rozpuštěné ztekucené uhlí, ztekucené uhlí pevné za teploty místnosti, označované zde jako normálně pevné ztekucovací uhlí a minerální zbytek. Teplota v rozpouštěcím stupni je vyšší než nejvyšší teplota v předehřívacím stupni, jelikož v rozpouštěcím stupni probíhají exotermní hydrogenační a hydrokrakovací reakce. Plynné uhlovodíky a kapalný uhlovodíkový destilát se získají ze separačního systému pro produkt ze ztekucovací zóny.

Gást zbylé suspenze z rozpouštěcí zóny, obsahující kapalné rozpouštědlo, normálně pevné ztekucené uhlí a suspenzi minerálního zbytku, se může recyklovat a zbytek se zavádí do destilačních věží pracujících za tlaku okolí a za vakua.

Při způsobu podle vynálezu se recyklování provádí v několika proudech.

Všechny normálně kapalné a plynné produkty se odvádějí z hlavy destilačních věží a jsou tudíž prosty minerálních podílů. Nerecyklované zbytky ze dna vakuové věže obsahují veškerý čistý výtěžek normálně pevného ztekuceného uhlí a minerální zbytek ze ztekucovací zóny.

Normálně kapalné ztekucené uhlí má teplotu varu 232 až 454 °C a označuje se zde výrazem „ kapalný destilát“ a „ztekucené uhlí“; oba tyto výrazy označují ztekucené uhlí, které je normálně kapalné při teplotě místnosti a zahrnuje rozpouštědlo používané při procesu. Nerecyklované zbytky ze dna vakuové věže obsahují veškerý čistý výtěžek anorganických minerálních látek a nerozpuštěné organické látky ze surového uhlí, což se zde dohromady označuje jakožto „minerální zbytek“. Množství nerozpuštěných organických látek je vždy menší než 10 až 15 % hmotnostních, vztaženo na zaváděné uhlí.

Zbytek ze dna vakuové věže obsahuje také veškerý čistý výtěžek 454 °C-=- ztekuceného uhlí ze ztekucovací zóny. Toto ztekucené uhlí je normálně pevné při teplotě místnosti a je zde vždy označováno jakožto „normálně pevné ztekucovací uhlí“. Nerecyklovaná suspenze ze dna vakuové destilační věže se zavádí jako celek bez jakékoliv filtrace nebo bez jakéhokoliv jiného separačního stupně pro pevné a kapalné látky a bez koksování nebo bez jiného stupně к rozrušování suspenze do parciální oxidační zplynovací zóny, přizpůsobené pro zavádění suspenze pro konverzi na syntézní plyn, který je směs^í oxMu uhe^lna^tého a vodftu. Suspenze je jedinou uhlíkatou surovinou zaváděnou do zplynovací zóny. Kyslíková jednotka je vybavena k odstraňování dusíku ze vzduchu zaváděného do zplynovací zóny, takže produkovaný syntézní plyn je v podstatě prostý dusíku.

Alespoň část syntézního plynu se podrobuje konverzní reakci na vodík a oxid uhličitý. Oxid uhličitý, spolu se sirovodíkem se pak získá v systému k odstraňování kyselých plynů. V podstatě veškerý plynný produkt bohatý vodíkem, takto získaný, se spotřebovává jakožto průvozní vodík ve ztekucovací zóně. Provozní vodík se také může získat ze syntézního plynu vedením syntézního plynu kryogenní nebo· adsorpční jednotkou k oddělení plynu bohatého vodíkem od plynu bohatého oxidem uhelnatým. Plynu bohatého vodíkem se používá jakožto provozního vodíku a plynu bohatého oxidem uhelnatým se může používat jakožto provozního· paliva.

Doba prodlevy a jiné podmínky v rozpouštecun stupm ztekucovarn zrny Hdí h^ydro^genační a hydrokrakovací reakce, které v rozpouštěcím stupni probíhají. Podle vynálezu se tyto podmínky upravují tak, aby byl výtéže^ ^po^čí^taný na ^hmotnost suc^hého do procesu zaváděného uhlí, kapalného destilátu o teplotě varu 232 až 454 °C, který je nejžádanějším produktem procesu, větší než výtě^k vz^ta^žený o^pět na tonoráost suchého do procesu zaváděného· uhlí, 454 °C<- norm^áině ^pevné^ho· ztekucovactoo uMt a s výhodou má být výtěžek kapalného destilátu vě^tší o ³⁵ až ⁴⁰ ne^bo 50 % hmotnostních než normátoě pevnilo zte^kucen^ého uhlí.

Kombinovaný způsob podle vynálezu se provádí nejefektivněji za použití provozních podmínek přesahujících rámec získání · vyso^kého vý^těžku zte^kucen^ého uhlí se zřetelem na výtěžek normálně pevného ztekuceného uhlí.

Dále je u^káz^áno^, že pH ^kombinovan^ém zp^ůsobu podte vyn^álezu ^poměrn^ě krátká doba prodlevy v rozpouštěcím stupni, (to znaznamená, malá velikost rozpouštěčéj · a poměrně nízká spotřeba vodíku poskytuje produ^k^ pftčemž vý^těže^k topato^o destilátu převyšuje s výliodou výtě^že^k normálně ^pevného zte^kuceného· uh^ výho^dn^ě o 35, 40 nebo ⁵⁰ % ^hmo^tnostmch nebo je^ště o v^yšší procento, zatímco · při velké velikosti rozpou^štěče a pn vyso^ké s^pot^ře^bě vo^díku se ^{získá p}ro^du^kt s reUhvne malým ^podílem ^kap^alné^ho destílátu se zřetelem na norm^áln^ě pevné ztekucené uhlí.

^Spí^še ^by se o^čekáva^lo^,· že zvýšený podíl kapaného deštíku se zřetelem na normálně pevné ztekucené uhlí bude vyžadovat velký rozměr rozpouštěče a poměru vekou spotřebu vodíku. Je další výhodou způsobu podle vynálezu, že se zvýšený podíl ztekuceného uhlí se zřetetem na normáln^ě pevné ztekucen^é ulih zfeká za ^použití menrnho zptynova^ ne^ž ja^kého by byto za^pot^ře^bí pn n^ižším ^podílu zte^kuceného uhtí . ^k norm^áln^ě pevnému ztekucenému uhlí.

Tekutý kapalný destílát · o teplotě varu 232 až 454 °C je nejhodnotnějším produktem ze ztekucovací zóny. Je hodnotnější než níže vroucí nafta, jelikož je palivem prémium v takové formě v jaké se získá, zatímco naftová _ frakce vyžaduje zhodnocování katalytickým hydrogenačním zpracováním a reformováním k převedení na benzin, který je palivem prémium. Kapalný destílát je hodnotn^ěj^ší než výše vroucí norm^ně pevn^é ztekucené uhlí, jelikož výševroucí frakce •není kapalná při teplotě místnosti a obsahuje minerální zbytky.

Dále je ukázáno, že postupový vzrůst podtíu kapatoéto destWu se zřetotem na normálně pevné ztekucené uhlí je spojen s· postupným poklesem spotřeby provozního vodíku. Očekával by se pravý opak. Spotřeba provozního vodíku klesá, jelikož při kombinovaném způsobu podle vynálezu se uplatňuje výhoda selektivity procesu na kapalný destilát se zřetelem na normálně pevné ztekucené uhlí a tato selektivita procesu se nevztahuje na níže vroucí produkty jako je nafta a na uhlovodíkové plyny.

Vzrůst výtěžku kapalného destilátu při způsobu podle vynálezu je nejen spojen s poklesem výtěžku normálně pevného· ztekuceného uhlí, ale také s překvapením · je spojen s poklesem výtěžku naftové frakce a plynných uhlovodíků. Je neočekávanou předností z^působu ^podle v^ynálezu, že se mů^že vý^těžek kapatoého destitótu postupů zv^yšovat a s poklesem doby prodlevy za současného poklesu výtěžku všech ostatních vět^ších tíakm · ^produktu v^če^tn^ě vý^ševrouc^íc^h a níževroucích uhlovodíkových frakcí.

Nerecyklovaný zbytek ze dna vakuové věže obsahuje v podstatě veškerý výtěžek minerálního zbytku ze ztekucené zóny ja^ko^{ž t}a^ké v podsta^tě veškerý čistý výt^ěže^k 454 °Ch- normálně pevného ztekuceného uhlí ze ztekucovací zóny a jelikož se veškerý nerecyklovaný zbytek ze dna vakuové desti^lacm věže zav^ádí do zptynovam z^óny^, nezahrnuje způsob podle vynálezu žádný stupeň k oddělování minerálního zbytku ze ztekuceného uh^ jako je ^filtrace^, usazovaný ^grav^itačln^í usazovák ^po^dporovan^é roz^pouštědlem, rozpouštědlová extrakce sloučenin boha^týc^h volkem ze sloutonin vodfaem ciiudých obsahujících minerální zbytek nebo odstřeďování.

Zplynovací· zóna má tepotu 1204 až 1982 stupňů Celsia, při níž se veškeré minerální ^látky ze ztekucovam z^óny tav^í za vzniku roztoveiw stru&^ky, která se octoazuje a odvádí ze zplynovače ve formě ztuhlé strusky.

JeUkož se také veškerá normálně pevné ztekucené uhlí, získané ze ztekucovací zóny, bu^ď recyk^luje^, nebo zp^lynuje^, nejsou zařazeny žádné stupně pro chlazení a pro manipulování normálně pevného ztekuceného' uhlí, nebo se používá při kombinovaném způsobu podle vynálezu dodatečného koksování tekutiny. Vypuštění nebo vynechání všech shora uvedených stupňů zpracování značně zlepšuje účinnost způsobu podle vynálezu.

Použití vakuové destilační věže při způsobu podle vynálezu zajišťuje oddělení veškerého normálně kapalného ztekuceného uhlí a uhlovodíkových plynů od 454 °Chnormálně pevného ztekuceného uhlí před zavedením normálně pevného ztekuceného uhlí do zplyňovací zóny. Zavádění jakéhokoliv podílu ztekuceného uhlí do parciální oxidační zplyňovací zóny by znamenalo ztrátu poměrně vysoké spotřeby vodíku potřebného pro výrobu tohoto paliva prémium, s následným poklesem účinnosti procesu. Na rozdíl od kapalného destilátu má normálně pevné ztekucené uhlí nejnižší obsah vodíku, a proto je to nejvýhodnější frakce uhlí pro zavádění do zplyňovací zóny.

Minerální zbytek, získaný ze stekucovací zóny, představuje katalyzátor pro solvataci a selektivní hydrogenaci a hydrokrakování ztekuceného uhlí na žádané produkty. Recyklování minerálního zbytku pro zvýšení jeho koncentrace ve ztekucovací zóně vede ke zvýšení rychlosti a selektivity hydrokrakování ztekuceného uhlí na žádané produkty, čímž se snižuje potřebná doba prodlevy suspenze v rozpouštěcí zóně a snižuje se potřebný rozměr rozpouštěče.

Snížená doba prodlevy v přítomnosti minerálního zbytku zvyšuje konverzi uhlí a snižuje množství vytvářených produktů, jako normálně pevné ztekucené uhlí a uhlovodíkové plyny. Minerální zbytek je suspendován v suspenzi vytékající z rozpouštěcího stupně ve formě velmi malých částic o rozměru 1 až 20 mikrometrů a tento velmi malý rozměr částic podporuje jejich katalytickou aktivitu prostřednictvím zvětšeného, povrchu. Minerální zbytek se zpravidla recykluje v suspenzi s kapalným destilátem a s normálně pevným ztekuceným uhlím. Recyklovaný kapalný destilát poskytuje rozpouštědlo pro proces a recyklované normálně pevné ztekucené uhlí umožňuje, aby tato nežádoucí produkovaná frakce měla další možnost reagovat za výhodného snižování doby prodlevy v rozpouštěcí zóně.

Katalytické a další působení recyklovaného minerálního zbytku ve formě suspenze může snížit na polovinu nebo ještě více výtěžek normálně pevného ztekuceného uhlí ze ztekucovací zóny selektivním hydrokrakováním ztekuceného uhlí, jakož také může přispívat ke zvýšenému odstraňování síry, dusíku a kyslíku. Proto má minerální recyklovaný zbytek značný vliv na účinnost kombinovaného způsobu ztekucování a zplynování podle vynálezu. Podobného stupně hydrokrakování by se nemohlo dosáhnout uspokojivě necháním vzrůstat teplotu v rozpouštěcí zóně bez potlačení probíhajících exotermních reakcí, jelikož by docházelo к nadměrnému vytváření koksu v provozním zařízení a utrpěla by selektivita procesu a spotřeba vodíku.

Použití venkovního katalyzátoru ve ztekucovací zóně není ekvivalentní recyklování minerálního zbytku, jelikož zavedení venkovního katalyzátoru se zaváděným uhlím by zvyšovalo výrobní náklady, proces by se stával komplikovanějším, čímž by se snižovala účinnost způsobu ve srovnání s použitím vlastního katalyzátoru nebo katalyzátoru vznikajícího in šitu. Proto se při způsobu podle vynálezu nemusí používat venkovního katalyzátoru.

Při způsobu podle vynálezu je způsob spojení ztekucovací a zplyňovací zóny a použití recyklovaného produktu ve ztekucovací zóně vysoce navzájem souvisejícím význakem způsobu. Čistý výtěžek 454 °C-h normálně pevného ztekuceného uhlí, získaný ze ztekucovací zóny, představuje veškerou uhlovodíkovou surovinu zaváděnou do zplynovací zóny. Zplyňovací zóna produkuje vodík a může také produkovat palivo pro kombinovaný způsob podle vynálezu.

Množství 454 “C-4- normálně pevného ztekuceného uhlí a nerozpuštěného organického materiálu, které potřebuje zplyňovací zóna ze ztekucovací zóny, závisí na požadavcích na provozní vodík a na provozní palivo. Požadavky na provozní vodík a na provozní palivo proto ovlivňují relativní množství recyklovaného minerálního zbytku se zřetelem na množství zavádění uhlí do ztekucovací zóny, jelikož recyklované množství minerálního zbytku a 454 °C<- normálně pevného· ztekuceného uhlí má značný vliv na čistý výtěžek 454 °С-ь normálně pevného ztekuceného uhlí získaného ze ztekucovací zóny pro zavádění do zplyňovací zóny. Jelikož recyklovaný minerální zbytek je katalyzátorem pro konverzi ztekuceného uhlí a jelikož recyklování normálně pevného ztekuceného uhlí umožňuje jeho další konverzi, závisí čistý výtěžek normálně pevného ztekuceného uhlí a nerozpuštěných organických látek, které jsou jedinou surovinou uhlovodíkovou pro zplyňovací zónu, ve velké míře na množství recyklovaných minerálních látek.

Ve skutečnosti čistý výtěžek normálně pevného ztekuceného uhlí a množství recyklovaného normálně pevného ztekuceného uhlí se suspendovaným minerálním zbytkem se navzájem ovlivňují a podílejí se na neobvyklém vztahu selektivity pro produkt a doby prodlevy, jak je znázorněno na obr. 2, přičemž je zřejmý ostrý rozdíl od vztahu selektivity pro produkt a doby prodlevy podle obr. 1, který se týká způsobu, při kterém se neuplatňuje toto vzájemné působení. Následující pojednání o obr. 1 a 2 ukazuje, že zvýšený podíl kapalného destilátu s teplotou varu 232 až 454 °C к 454 °C^ normálně pevnému ztekucenému uhlí podle vynálezu je obzvláště významný při způsobu, kdy se veškeré 454 °C- normálně pevné ztekucené uhlí a suspendovaný minerální zbytek, získané ze ztekucovací zóny bud recyklují, nebo zavádějí do· zplynovací zóny k · dodání veškeré uhlovodíkové vsázky do' zplynovací zóny.

Z^půso^b po^dle vyn^álezu v^yža^duje znacn^é zvýšení vzájemného ovlivňování jednotlivých provozních podmínek. Jelikož recyklovaný produkt, obsahu jící minerální zbytek, byl míšen se suspenzí, obsahující surové uhlí, zaváděnou do ztekucovací zóny, bylo · dosud nutné upravovat celkový obsah pevných látek na maximální množství nebo na množství blízké maximálnímu množství. Celkový obsah pevných látek nemůže překročit určitou hodnotu, jelikož by docházelo k potížím při čerpání. Na druhé straně je · důležité udržovat celkové množství pevných látek na maximální hodnotě nebo v blízkosti této maximální hodnoty, aby způsob využil výhod co . největšího množství recyklovaného minerálního zbytku za udržov^árn rozumn^ého mno^žství zaváděného surového uhlí. Pokud jde o obsah pevných látek je jakýkoliv vzrůst množství recyklovaného minerálního· zbytku spojen se snížením množství zaváděného uhlí a · naopak.

Podle vynálezu se spojuje ztekucovací a zplynovací operace způsobem, který umožňuje v^ysoce činný proces. A^čkohv ztekucoyac^{í p}roces ^pracuje při. v^yšší tepehm činnosti než zplynovací proces při mírném výtěžku normálně pevného ztekuceného uhlí, účinnost kombinovaného způsobu ztekucování a zplynování se podporuje, jestliže syntézm ^plyn, pro^dukovaný ve zptynovam z^óně^, nejen dodává veškerý potřebný vodík pro ztekucovací zónu, ale také alespoň 5 nebo· 10 % a až do 100 0% vzta^ženo na te^plo^, ves^ker^{é p}o^třebn^é energte ^přímým spalovánta syntézního plynu nebo plynu bohatého oxi^dem uhelna^tým^, v^yrobeným ze syntézníhoplynu, v procesu podle vynálezu.

Veškerá energie pro proces zahrnuje elektrickou nebo jinou kupovanou energií, nezahrnuje však teplo generované ve zplynovači, jelikož exotermní zplynovací teplo· se považuje za reakční teplo. Je překvapivé, že se účinnost procesu může podporovat omezeným vzrůstem množství normálně pevného ztekuceného uhlí, které se zplynuje, spíše než další konverzí tohoto uhlí ve ztekucovací zóně, jelikož je známo, že zplynování uhh je mén^ě črnným zpiisobem konverze uhlí než ztekucování uhlí. Očekávalo by se, že · dalším zatěžováním zplynovací zóny za účelem produkce provozní energie vedle provozn^ího vod^^ se ^bude smžovat Činnost kombinovaného způsobu. Kromě toho ^by se o^čekávaIo^, že ^by byio nečinn^é zavádět u^hlí do z^pl^ynovače, ^ktere již b^ylo podrobeno hydrogenaci ve srovnání se surovým u^m jelikož rea^kce ve z^pl^ynova^cí je oxidační reakcí.

Tepelná činnost komínovaném způsobu ztekucování a zplynování vzrůstá, jestliže z^pl^ynova^{č p}rodukuje zna^čné mno^žství provozního paliva ve formě bud sytézního plynu, nebo plynu bohatého oxidem uhelnatým, odvozeného od s^ynt^ézní^ho ptyn^ jakož ^ta^ké provozního · vodíku.

Shora uvedený československý patentový spis rnslo 22^{1 508} uvá^ že se v^yso^ké tepelnosti dosahuje, j*estliž-e se veškeré spalné te^plo nebo a^les^poň 6° % s^paln^ého tepla syntézního plynu vedle množství syntézního plynu potřebného pro výrobu provozního vodíku, využívá jako· paliva v kombinovaném způsobu podle vynálezu, a to ve formě syntézního plynu nebo z něho vyrobeného plynu bohatého oxidem uhelnatým, bez jakéhokoliv hydrogenačního nebo konverzního zpracování. V popisovaném systému se veškerý s^yntézm ^plyn nebo větérna s^yntézn^ího· plynu spotřebovávají při procesu bud jakožto reakční složka, nebo jakožto palivo, bez konverze na jiné palivo, jako· například na methan nebo methanol. Ze syntézního plynu se může odstraňovat kyselý plyn nebo· se před jeho použitím může oddělovat vodík od · oxidu uhelnatého, •Jelikož je zplynovač obecně neschopný oxidovat veškeré, do něho dodávané, uhlovo^díkové pahvo _ a n^ěco z něho· se nev^yhnutelně ztrácí ve formě koksu v odstraňované strusce, pracuje zplynovač účinněji s uhlovodíkovou vsázkou v kapalné formě než · s uhlíkatou vsázkou pevnou, jako je například koks. Jelikož je koks pevný odbouraný uhlovodík, nemůže se zplynovat s téměř ¹⁰⁰% činností ja^ko ^kapa^ln^á utoovodíková vsázka, takže se ho více ztrácí v roztavené strusce · vytvářející · se ve zplynovači než v případě zavádern ^kapa^ln^é vs^áz^ky do zpl^ynova^ p^řičem^{ž k}o^ks ve strusce · představuje nepotřebnou ztrátu uhlíkatého materiálu ze systému. ^proto ^po-užití ko^ksovače mez.i rozpou^štěcí a zplynovací z^ónou ^by snižovalo činnos^{t k}ombinovanélio· ^procesu.

Celkový vý^těze^{k k}o^ks^ při nezapočítárn nerozpuštěných organických materiálů, je p^ři z^půso^bu ^po^dle v^yn^álezu dobře ^pod 1 % hmotnostrn a je z^pravidla menší než 0^,1 % toínosto^ · ^po^čítáno na suché zaváděné uhlí.

Jakákoliv vsaz^ka do z^nova^ podporuj^ící oxidaci se pHzrnvě ovhvčje vzrůstem . teploty ve zplynovači. Proto je zapotřebí pro ^vy^sokQu činnost ^procesu dosahovat ^ve zpl^ynovači vysokým teptét. Maximíní te^plot^y v^e z^plynova^či jsou ^po^dle v^ynálezu v oboru 1 204 až 1982 °C, výhodně 1 260 až 1 760 °C a především 1 3.16 nebo 1 371 až 1 760 °C.

^Jakkoliv je suspenze ze dna vakuové pec^ zaváčná do zp^covace v ^podstatě pie-stá v^od^y, zav^ádí se nzen^é mno^žství vod^y neb^o vodrn _ púry do z^plynova^če ^pro výrobu ^oxidu uhelnatém a vodfau endotermní reakcí mezi vodou a · uhlíkatou vsázkou. Tato reakce spotře^bov^ává te^plo, zatímco reakce uhlíkaté vs^áz^ky s ^kysHkem za vzniku oxidu uhelnatého ^teplo vyv^J ^při zptynovarn ^kd^y jediným žádaným produktem zplynování je vodík, jako konverzní reakce, methanační reakce nebo methanolová konverzní reakce za zplynovacím stupněm, je příznivé zavádění velkého množství vody. Avšak při způsobu podle vynálezu, kdy se může využívat velkého množství syntézního plynu přímo jakožto provozního paliva, jak bylo shora uvedeno, se snižuje produkce vodíku ve srovnání s produkcí oxidu uhelnatého, jelikož vodík a oxid uhelnatý mají stejné spalné teplo.

Jakkoliv zvýšená teplota ve zplynovači podle vynálezu podporuje příznivě téměř dokonalou oxidaci uhlíkaté vsázky, je rovnovážný produkt pří této vysoké zplynovací teplotě příznivý pro vznik syntézního plynu s molárním poměrem vodíku к oxidu uhelnatému menším než 1, dokonce menším než 0,8 nebo 0,9 nebo dokonce menším než 0,6 nebo 0,7. Avšak, jak bylo shora uvedeno, tato rovnováha není při způsobu podle vynálezu na závadu, jelikož se oxidu uhelnatého může používat jakožto provozního paliva.

Veškeré surové uhlí, používané při kombinovaném způsobu podle vynálezu, je práškované, usušené a smíchané s horkou recyklovanou suspenzí obsahující rozpouštědlo. Recyklovaná suspenze je Obecně podstatně zředěnější než suspenze zaváděná do zplynovací zóny, jelikož obecně není podrobena vakuové destilaci a obsahuje značné množství kapalného destilátu o teplotě varu 232 až 454 °C, který má funkci rozpouštědla. Na jeden díl surového uhlí se používá 1 až 4 díly, s výhodou 1,5 až 2,5 dílu hmotnostních recyklované suspenze.

Recyklovoná suspenze, vodík a surové uhlí se vedou vyhřívanou válcovitou zónou a pak se zavádějí do reakční nebo rozpouštěcí zóny. Poměr vodíku к surovému uhlí je 0,62 až 2,48 m³/kg a s výhodou 0,93 až 1,86 m³/kg.

V předehřívači teplota reakčních složek postupně vzrůstá, takže výstupní teplota z předehřívače je 360 až 438 °C, s výhodou 371 až 404 °C. Při této teplotě je uhlí parciálně rozpuštěno a začíná exotermní hydrogenace a hydrokrakování. Teplo, vyvíjené při těchto exotermních reakcích v rozpouštěči, který se dobře promíchává, takže má obecně rovnoměrnou teplotu, zvyšuje teplotu reakčních složek dále na 427 až 482 °C, s výhodou na 449 až 466 °C. Doba prodlevy v rozpouštěcí zóně je delší než v předehřívači zóně. Teplota v předehřívači zóně je alespoň o 11,1; 27,1; 55,5 nebo dokonce o 111,1 °C vyšší než výstupní teplota z předehřívače. Tlak vodíku v předehřívači a v rozpouštěči zóně je 7 až 28 MPa a s výhodou 10,5 až 17,5 MPa.. Vodík se zavádí do suspenze na jednom nebo na několika místech. Alespoň část vodíku se zavádí do suspenze před jejím vstupem do· předehřívače. Přídavný vodík se může přidávat mezi předehřívačem a rozpouštěčem a/nebo jakožto rychle ochlazující vodík do samotného rozpouštěče. Rychlé ochlazující vodík se vstřikuje na různých místech, jestliže je zapotřebí udržovat v rozpouštěči reakční teplotu na hodnotě, při které by se předcházelo podstatnějším koksovacím reakcím.

Způsob podle vynálezu je objasněn pomocí přiložených výkresů.

Na obr. 1 je objasňován ztekucovací proces nekombinovaný se zplynovacím procesem.

Na obr. 2 je objasňován kombinovaný ztekucovací a zplynovací proces.

Obr. 3 ukazuje, že snížení doby prodlevy vede ke zvýšení výtěžku kapalného destilátu.

Obr. 4 ukazuje vliv zvýšení koncentrace surového uhlí na výtěžek kapalného destilátu, obr. 5 ukazuje vliv zvyšující se koncentrace recyklovaného minerálního zbytku na výtěžek kapalného destilátu při konstantní koncentraci surového zaváděného uhlí, obr. 6 ukazuje vliv změn koncentrace surového uhlí a na obr. 7 je schéma provádění kombinovaného způsobu ztekucování a zplynování.

Obr. 1 a 2 ukazují poměr doby prodlevy suspenze v rozpouštěči к hmotnostnímu procentovému výtěžku kapalného destilátu o teplotě varu 232 až 454 °C а к hmotnostnímu procetovému výtěžku 454 °Cx normálně pevného ztekuceného uhlí, vztaženo na hmotnost suchého zavedeného uhlí. Obr. 1 a 2 také ukazují hmotnostní procentový výtěžek plynů s 1 až 4 atomy uhlíku při různé době prodlevy, dále hmotnostní procentový výtěžek uhlovodíků s 5 atomy uhlíku o teplotě varu 232 °C, nerozpustných organických látek a hmotnostní procento spotřebovaného vodíku, vždy se zřetelem na zavedené uhlí a na dobu prodlevy.

Výtěžky, uváděné na obr. 1 a 2, jsou čistými výtěžky na hmotnostní bázy ztekucovací zóny, vztažené na zaváděné uhlí prosté vlhkosti, získané po odstranění veškerého recyklovaného materiálu z produktu ze ztekucovací zóny. Rozpouštěči zóna při způsobu podle obou obr. 1 a 2 praduje při teplotě 460 °C za tlaku vodíku vždy 11,9 MPa, a při době prodlevy v rozpouštěči jakožto jediné proměnné hodnotě procesu. Při způsobech objasňovaných na obr. 1 a 2 smí být celkový obsah pevných látek v zaváděné suspenzi 50 % hmotnostních, přičemž zaváděná suspenze obsahuje surové zaváděné uhlí a recyklovaný minerální zbytek. Tento celkový obsah pevných látek je právě na horní hranici čerpatelnosti zaváděné suspenze.

Při způsobu podle obr. 1 je koncentrace pevných látek v zaváděné suspenzi 30 % hmotnostních zaváděného uhlí a 20 % hmotnostních recyklovaných pevných látek. Poměr zaváděného uhlí к recyklovaným pevným látkám se může udržovat na konstantní výši při procesu podle obr. 1, jelikož při způsobu není ztekucovací operace spojena se zplynovací operací,, to znamená, že se zbytek ze dna vakuové pece nezavádí do zplynovače.

Při způsobu podle obr. 2, zatímco veškerý obsah pevných látek v zaváděné suspenzi udržuje na 50 % hmotnostních, kolísá podíl uhlí a recyklovaných látek v zaváděné suspenzi, jelikož je ztekucovací zóna spojena zplyňovací zónou, zahrnující konverzní reaktor pro výrobu provozního vodíku, takovým způsobem, že se pevný podíl, odváděný z rozpouštěče, zavádí do zplynovače jakožto zbytek ze dna vakuové pece v přesném množství umožňujícím, aby zplynovač dodával veškerý provozní vodík do ztekucovací zóny. Při systému podle obr. 2 množství suspenze obsahující pevné látky pro recyklování, jakož také podíl zaváděného uhlí к recyklovaným pevným látkám je dáno množstvím suspenze obsahující pevné látky potřebným pro zplynovač.

Obr. 1 ukazuje, že v případě, kdy ztekucovací a zplyňovací zóna nejsou spojeny, avšak ztekucovací zóna je vybavena recyklováním produktu, dosahuje se stálého výtěžku 27 % hmotnostních kapalného destilátu o teplotě varu 232 až 454 °C, vztaženo na zaváděné uhlí, při vzrůstající době prodlevy po znázorněnou periodu, zatímco výtěžek 454 °Сч- normálně pevného ztekuceného uhlí klesá se vzrůstající dobou prodlevy.

Obr. 1 ukazuje, že výtěžek kapalného destilátu, který je nejžádanějším produktem, se nemůže zvýšit nad 27 % hmotnostních bez zřeiiele na dobu prodlevy. Obr. 1 dále ukazuje, že výtěžek kapalného destilátu o teplotě varu 232 až 454 °C, který je nejžádanějším produktem procesu, je alespoň o 50 procent větší než výtěžek pevného odpopelovaného uhlí pouze při době prodlevy 1,15 hodiny a delší. Čárkovaná svislá čára na obr. 1 ukazuje, že při době prodlevy 1,15 hodiny je výtěžek pevného odpopelovaného uhlí kolem 18 % hmotnostních a výtěžek kapalného destilátu přibližně 27 % hmotnostních, tedy asi o 50 % hmotnostních vyšší. Výhoda o 50 % hmotnostních vyššího výtěžku kapalného destilátu se zřetelem na normálně pevné ztekucené uhlí klesá při době prodlevy pod 1,15 hodiny, avšak vzrůstá při době prodlevy 1,5 hodiny.

Obr. 2 nyní znázorňuje způsob, při kterém je ztekucovací zóna spojena se zplyňovací zónou a při kterém je ztekucovací zóna vybavena recyklováním produktu, přičemž čárkovaná svislá čára ukazuje, že se výhody o 50 % hmotnostních většího výtěžku kapalného destilátu ve srovnání s výtěžkem normálně pevného ztekuceného uhlí dosahuje při době prodlevy v rozpouštěcí zóně 1,4 hodiny. Při době prodlevy v rozpouštěcí zóně 1,4 hodiny je výtěžek normálně pevného ztekuceného uhlí přibližně 17,5 % hmotnostních, tedy přibližně o 50 °/o hmotnostních větší. Stejného výtěžku, výhodného pro kapalný destilát se dosahuje při nižší době prodlevy 1,15 hodiny v nekombinovaném způsobu. Je zřejmé, že je zde relativní nevýhoda se zřetelem na velikost rozpouštěče, která nemůže být kompenzována menším rozměrem zplynovače při provádění kombinovaného ztekucování a zplynování, pokud není značná výhoda ve výtěžku tekutého destilátu se zřetelem na normálně pevné ztekucené uhlí.

Tato relativní nevýhoda kombinovaného systému vzrůstá se vzrůstající dobou pro dlevy v rozpouštěcí zóně, jelikož při kombinovaném způsobu s postupným vzrůstem doby prodlevy nad 1,4 hodiny výhoda výtěžku kapalného destilátu se zřetelem na normálně pevné ztekucené uhlí postupně klesá pod 50 % hmotnostních. Na rozdíl od toho ukazuje obr. 1, že v nekombinovaném systému výtěžek kapalného destilátu se zřetelem na normálně pevné ztekucené uhlí postupně vzrůstá nad 50 °/o hmotnostních se vzrůstající dobou prodlevy nad 1,15 hodiny. Při kombinovaném způsobu podle vynálezu je výtěžek kapalného destilátu o teplotě varu 232 až 454 °C ve srovnání s 454 °Ch- normálně pevným ztekuceným uhlím s výhodou o alespoň 35, 40 nebo 50 % hmotnostních a dokonce o alespoň 60, 80 nebo 100 % hmotnostních vyšší nebo ještě větší.

Připomíná se, že výtěžek kapalného destilátu a normálně pevného ztekuceného uhlí v místě čárkované svislé čáry podle obr. 2 odpovídá velmi úzce odpovídajícímu výtěžku odpovídajícího produktu v místě podle čárkované čáry podle obr. 1. Avšak obzvláštní význam rovnovážného stavu při svislé čárkované čáre podle obr. 2 má skutečnost, že jakékoliv významné snížení doby prodlevy v rozpouštěcí zóně zvyšuje výtěžek kapalného produktu o teplotě varu 232 až 454 stupňů Celsia se zřetelem na výtěžek tohoto kapalného destilátu o teplotě varu 232 až 454 °C získatelného podle obr. 1 bez zřetele na dobu prodlevy v rozpouštěcí zóně. Je významné, že snížení a nikoliv zvýšení doby prodlevy v rovnovážném stavu znázorněném svislou čárkovanou čárou na obr. 2 zvyšuje výtěžek kapalného destilátu o teplotě varu 232 až 454 °C na hodnotu nad maximální hodnotou dosažitelnou bez zřetele na dobu prodlevy v rozpouštěcí zóně při způsobu podle obr. 1, například nad 27 a dokonce nad 28, 29 nebo 30 % hmotnostních.

Na obr. 2 je ukázáno, že při kombinovaném způsobu ztekucování a zplynování výhodný výtěžek se zřetelem na kapalný destilát vzrůstá nad 50 % hmotnostních při poklesu doby prodlevy v rozpouštěcí zóně pod 1,4 hodiny, a to je nejen překvapivé, ale také v přímém rozporu ve srovnání s obr. 1, kde výhoda výtěžku kapalného destilátu postupně klgsá při poklesu doby prodlevy pod 1,15 hodiny. Obr. 2 ukazuje, že výhoda podle vynálezu se zřetelem na snížený rozměr rozpouštěče a na sníženou spotřebu vodíku postupně vzrůstá při poklesu doby prodlevy v rozpouštěcí pod jednu ho221508 dinu, pod 0,8 hodiny nebo dokonce pod 0,5 hodiny.

Jako důležitá skutečnost z o^br. 2 v^yptyv^ ^že postupný vzrůst ^poměru ^ka^pa^lné^ho destilátu k norm^álně ^pevn^ému zte^kucen^ému uhH je doprovázen postupným klesáním spotřeby vodíku, z čehož plyne potřeba menšího rozpouštěče. To je přetoapné a jak ^bylo shora uvedeno, důvodem je, že při kombinovaném procesu je výhoda selektivity zaměřena specificky na výtěžek kapalného destilátu. Obr. 2 ukazuje, že vrůst výtěžku kapalného destilátu je nejen spojen s ^po^klesem výtéžku ^pevného od^po^pelovan^ého uhH, ale tato je s^pojen s poklesem výt^ěžku ^fra^kce s ⁵ atomy uhlí^ku a s ^po^klesem výt^ěžku ^plynnýc^h uhlovodíků. Výtěžek kapalného destilátu tu^díž neoče^kávan^ě vzr^ůstá zatím co výt^ěže^k všech ostatních produ^k'tů v^čten^ě ja^k výševroucích ta^k nféevroucích ^pro^du^kt^{ů k}lesá.

Byl také zjišt^ěn ^důvod tohoto ^pře^kvapiv^ého vlivu doby prodlevy na relativní výtěžek ^ka^pa^lného destilátu a norm^áln^{ě p}evného ztekukuceného uhlí při kombinovaném způsobu ztekucování a zplynování podle vyná^lezu. Cásteraě je otyasněn na o^br. ², ^který ukazuje koncentraci suchého uhlí a koncentraci recyklovaných pevných látek neboli recyklovaného minerálního zbytku, v zaváděné suspenzi při třech různých dobách prodlev^y v roz^pou^štěcí zón^ě tombinovanéto způsob pn ^kter^ém se pou^žív^á nejvýše ⁵⁰ procent hmotnostních celkového obsahu pevných látek v suspenzi zaváděné do systému.

Jak vyplývá z obr. 2, je snižování doby prodlevy v rozpouštěcí zóně spojeno se vzr^ůstem koncentrace rec^yklovanýc^{h p}evných látek a s poklesem koncntrace suchého zaváděného uhlí v suspenzi zaváděné do procesu, což dokládá příznivý vliv vysokého obsahu recyklovaných pevných látek.

Tento poznatek je dále objasněn na obr. 3, na kterém jsou hodnoty vztahující se na kombrnovaný zte^kucovací a z^pl^ynovac^í z^půso^b se zřetetem na vodíkovou rovnov^áhu a na využití recyklování produktu do mísícího tanku pro zaváděnou suspenzi mající omezeny obsah pevných látek. Obr. 3 ukazuje, že za omezení takového systému, vede snížení doby prodlevy v rozpouštěcí zóně ke zvýšen^í výt^ěžku ^ka^pa^ln^ého destilátu^, jelikož se do zaváděné suspenze zavádí zvýšená koncentrace recyklovaného· minerálního zbytku, což je nutně s^pojeno se sníženou ^koncenfcací uhH ^pn konstantním množství celtové^ho obsahu ^pevných tetek Císte uvnitř obr. 3 ukazují výtěžky kapalného destilátu o teplotě varu 232 až 454 °C, získané při¹ různé době prodlevy při dvou konstantních mno^žstvíc^h obsaliu zav^ád^ěn^ého uhH ^plus recyklovaných pevných látek, totiž 50 a 45 procent hmotnostních, v suspenzi zaváděné do procesu.

Obr. 3 ukazuje, že výtěžek kapalného destnátu vzr^ůst^{á při o}bou daných- -hranicteh obsahu pevných látek se zkrácením doby pro16 dlevy v rozpouštěcí zóně. Jelikož obr. 3 překvapivě ukazuje, že v omezeném systému je vzr^ůst výtě^žku ^ka^pa^ln^ého desHtetu spojen s ^poklesem obsahu surov^ého uhH v zav^áděné ' sus^penzi do systému a jehkož celtový obsah ' ^pevných ^láte^k se v zaváděné sus^penzi - udržuje na konstantní hodnotě podle každé ze dvou čar na obr. 3, dokládá obr. 3, že vzrůst výtěžku kapalného destilátu je navozen vzrůstem poměru recyklovaného minerálního zbytku к surov^ému uhH v suspenzi zaváděné do systému.

Skutečnosti ^podle o^br. ² a ³ jsou dáte rozvedeny na obr. 4, 5 a 6.

Obr. 4 ukazuje vliv zvýšení koncentrace surovéto uhlí v sus^penzi zavá^děn^{é d}o ^procesu na výtě^že^k to^pateého destitetu pn konstantní koncentraci recyklované sus^pen• ze.

Obr. 5 ukazuje vliv zvyšující se koncentrace recykovaného mineráWho zljytto v sus^penzi zaváděto do ^procesu na výteže^k ka^palného destUáte ^při tonstantm toncentraci surového zaváděného uhlí.

A konečně obr. 6 ukazuje vliv změn koncentrace surov^ého uhH v zavád^ěn^é suspenzi, jestliže je surové uhlí obsaženo v zaváděné suspenzi do procesu, ve které celková koncentrace zaváděného uhlí plus recyldovaných pevných látek zůstává , konstantní.

Srovnání obr. 4 a 5 ukazuje, že jak vzrůst toncentrace zavá^děného uWJ ta^k vzrfet toncentrace rec^yklované sus^penze v sus^penzi zavá^děné do ^procesu vede to zvyšován^í výtěžku kapalného destilátu, že však vliv změny koncentrace recyklované suspenze na výtěžek kapalného destilátu je přibližně trojnáso^bný než vhv zm^ěn^y toncentrace zavá^děn^ého , u^hlí·

Obr. 6, kde jsou spojeny údaje z obr. 4 a 5 ukazuje, že jakýkoliv vzrůst koncentrace zaváděného uhlí, ke kterému dochází na úkor recyklovaných pevných látek, to je, jest^liže je celtový o^bsah ^pevnýc^h tete^k omezen^, má nepříznivý vliv na výtěžek kapalného· destilátu.

Jak shora uvedeno, pro potíž při čerpání suspenze s vysokým obsahem pevných látek, v^ět^ším než 45 nebo ⁵⁰ % hmotno^tníc^{h p}evných látek, je nutné, aby měla zaváděná suspenze určitý maximální obsah pevných látek. JeUkož celkový obsah pevných látek v zaváděné suspenzi do procesu zahrnuje ja^{k p}r^áškov^é surové zav^áděné utej ta^k recyklovaný minerální zbytek, je kapacita za^řízen^í omezena mno^Mm mineráteteo recykovanéto zbytky které se může rec^yklovat do suspenze, dávkované do· procesu. Jakkoliv obr. 4, 5 a 6 ukazují, že kombinovaný způsob podle vynálezu, kde je celkový obsah pevných látek v zaváděné suspenzi do procesu omezen, je vliv množství recyklovaného minerálního zbytku na výtěžek kapaln^ého desHtetu trojnásobný ne^ž vhv vzrfotu množství surového zaváděného uhlí.

Jakožto důsledek tohoto poznatku se při způsobu podle vynálezu výhodný vliv na výtěžek kapalného testitetu zvýšeného množství suspenze obsahující minerální recyklovaný zbytek zvětšuje recyklováním druhé suspenze do ztekucovací zóny nezávisle na suspenzi zaváděné do procesu. Tento druhý recyklovaný produkt obchází suspenzi obsahující surové uhlí ' zaváděnou do procesu. Může se odvozovat z téhož zdroje jako první recyklovaný produkt nebo se může odvozovat od odUsného zdroje ve ztekucovací z^óně. Napnkiad m^ůže ^druhý rec^yklovaný produ^kt obsahovat: ist: zre^nio mmerátoího zbytkového produktu z rozpouštěcí zóny nebo to m^ůže bý^t zře^děný ne^bo nezředený podíl produktů ze dna vakuové kolony obsahující koncentrovaný minerální zbytek, zaváděný do zplynovací zóny.

Použití jednoho nebo· několika recyklovaných produktů obsahujících minerální zbyt^ky nezáviste na sus^penzⁱ surového uhlí zavá^děné^ho· ^do ^procesu ve^dle recy^klovan^ého produktu obsahujícího minerální zbytek zavá^děnýc^{h d}o mteicí ná^do^by ^pro zav^áděnou suspenzi · vykazuje dvounásobnou přednost způsobu podle vynálezu. Především zvětšuje katalytický vliv, který je selektivní pro výtěžek ka^paln^ého destitetu ja^k výševroucteh. tak níževroucích produktů. Za druhé, jelikož recyklovaná suspenze obsahuje velkou část normátoě pevn^ého zte^kucené^ho· uhH, umo^žňuje se nejen další konverze tohoto nežádaného produktu, avšak také se snižuje doba prodlevy v rozpouštěcí zóně, což, jak bylo shora ukázáno, značně podporuje selektivitu se zřetelem na kapalný destilát. Proto použití druhého recyklovaného· produktu rozšiřuje vliv katalytické selektivity a zároveň snižuje dobu prodlevy ve ztekucovací zóně měrou, která znásobuje výhody dosažené recyklováním prvního minerálního· zbytku.

Jelikož bylo shora ukázáno, že snížená doba prodlení příznivě ovlivňuje selektivitu se zřetelem na kapalný destilát, což je specifické pro kombinovaný způsob ztekucování a zplynování podle vynálezu pracující při maximálním přípustném množství nebo při téměř maximálním přípustném množství obsahu pevných látek v zaváděné suspenzi obsahující surové uhlí, dosahuje se výhody snížení doby prodlevy recyklováním druhé suspenze obsahující minerální zbytek, což se provádí toliko při tomto způsobu.

Bylo shora ukázáno, že snížená doba prodlevy nemá výhodný vliv na selektivitu podle v^yn^álezu ve ztekucovacta systémy ^který není spojen se zplynovacím systémem. Plně se výhod druhého minerálního recyklovaného zbytku využívá za využití jak zvýšeného katalytického· působení minerálních látek ve ztekucovací zóně, tak snížené doby prodlevy, což je specifické pro kombinovaný způsob ztekucování a zplynování podle vynálezu.

Druhý recyklovaný produkt může obcházet předehřívací zónu a může se zavádět přímo do rozpouštěcího stupně nebo· do suspenze zavá^děn^é do· roz^pouštěc^ího stupni jelikož solvata.ce zaváděného uhlí do předehřívací zóny a do rozpouštěcí zóny sníží obsah pevných látek v suspenzi v rozpouštocí z^ón^ě na nejmžší o^bsah než je obsa^h pevných látek v suspenzi zaváděné do procesu.

Například jestliže je obsah pevných látek v zavázne sus^penzi tvořen 30 % hmotnostnínn zaváctenéiio uhH a 20 % hmotnostními recyklovaných pevných látek, může po částečném rozpuštění zavedeného uhlí zbylý podíl nerozpuštěného uhlí a minerálního zbyti ze zavedenélio uhlí činit jen ²⁰ % hmotnostních suspenze v rozpouštěcí zóně ^pa^k zahrnuje ²⁰ % ^hmotnostrnch recyldovaných ^pevnýc^{h lá}te^k a ²⁰ % hmotnostmi neroz^pu^štěn^ého uhH a mlnerátoHio zb^yťku odvozeného od zavedeného · uhlí, může se do rozpouštěcí zóny zavést druhý recyklovaný materii obsahujteí ¹⁰ % ^hmotnostmi minerálního zbytku, vztaženo na suspenzi v rozpouštěcí zóně ke zvýšení celkového· obsahu pevných látek v suspenzi v rozpouštěcí zóně na ^předem stanovenou hodnoto ⁵⁰ % hmotnostních.

Proto množství pevných látek ve druhém recyklovaném produktu se může stanovit k dokonalé náhradě nebo alespoň k částečné náhradě sníženého _obsahu pevných látek ve zpracovávané suspenzi, přičemž k tomuto snížení obsahu pevných látek došlo v důsledku rozpuštění zavedeného uhlí. Druhý recyklovaný produkt tím umožňuje, aby se ve zpracovávané suspenzi stále udržoval stejný maximální obsah pevných látek jako v zaváděné suspenzi · při postupující solvataci uhlí, takže se provozní suspenze postupně obohacuje o recyklovaný minerální podíl se zřetelem na zaváděné uhlí v průbě^hu ^postu^pu ^procesem.

Obr. 6 popisuje takto dosažené výhody. Druhý recyklovaný produkt umožňuje, že obsah pevných látek je při výstupu z rozpouštěcí zóny velmi blízký nebo v podstatě stejný jako je obsah pevných látek v suspenzi zaváděné do ztekucovací zóny.

Popisuje se kombinovaný způsob ztekucování a zplynování, kde se organické látky vedou ze ztekucovací zóny do zplynovací z^óny pro výrobu vo^díku ^potřebného ^pro proces V uv^eden^ém čteni se vša^{k p}o^pisuje jen jediný recyklovaný produkt a tento recyiovaný ^produ^kt se zav^ádí do nádrže na míšení suspenze pro ztekucovací zónu. O ^žádn^ém dateím recitovaném ^produktu se neuvažuje.

Vysušené a práškované surové uhlí se ja^kožto jedin^á uhHite surovma ^pro ^proce^s zavádí podle obr. 7 potrubím 10 do míchací nádoby pro suspenzi 12, kde se míchá s hor ^kou recitovanou sus^penzí obsahující rozp^ou^t^ědlo z ^procesu zavádiou potrubím 14. Rozpouštělo oteahujítf recitovaná sus penzní směs v množství 1,5 až 2,5 hmotnostrni ^dílů suspenze na jeden díl zaváděného uhlí, se v potrubí 16 udržuje na celkovém obsahu pevných ^láte^k pribhžně 50 a^ž 55 % hmotnostmch a cer^pá se Estovým ěer-p^adlem 18 a mísí se recyklovaným vodíkem zaváděným potrutom ²⁰ a s upr^avov^acím vodíkem zaváděným potrubím 92 před zavedením do v^álcového ^pře^de^hřívače ^22, ze ^které^ho se o^dv^{ádí p}otru^bím ^{24 d}o rozpoušteče 26. Pom^ěr vodfcu ^k zav^áděn^ému uhlí je přibliž^ ^1,24 - m^3/kg.

Te^plota rea^kěmc^h ste^k: p^ři výstup^u z předeMívače ²² je přibližně ³⁷¹ až ⁴⁰⁴ °C. Při této te^plot^ě je uhlí c^ástečně rozpuštěno v rec^yklovan^ém rozpouštíte a j^iž začínajírn exotermní li^ydrogena.čm a tytootaakovarí reakce. Zatímco teplota ^postupn^ě vzrůste po délce předehřívací trubice, v celém rozpou^št^ěči se udržuje o^becn^ě rovnom^ěrn^á teplota a teplo vyvíjené hydrokrakovacími reakcemi zv^yšuje te^ptetu rea^kcníc^h s^lože^k v rozpouštéči na 449 až 466 °C. Rychle ochlazovací vodík, zaváděný potrubím 28, se vstnkuje do roz^pou^štěče na různýc^h mfetech k řízení reakční teploty a ^k předcMzern škodám způsobeným exotermními reakcemi.

Produkt z roz^pou^št^ěče se ve^de ^potru^bím 29 do seperačního systému 30 pro oddělování ^pár^y a ^kapalin^y. Hor^ký prou^d pa^r z htevy tohoto separačního systému 30 se ochlazuje v sérii výměníků tepla a v přídavných sejparačních stupních pro páru a kapalinu a odvádí se potrubím 32. Kapalný destilát z těchto separátoru se odvádí potrubím 34 do frakcionátoru 36 pracujícího- za tlaku okolí. Nezkondenzovaný plyn v potrubí 32 obsahuje nezreagovaný vodík, methan a jiné lehké uhlovodíky a sirovodík a oxid uhličitý a zavádí se do jednotky 38 pro oddělování kyselých plynů, kde se odstraní sirovodík a oxid uhličitý. Získaný sirovodík se převádí na elementární síru, která se z procesu odvádí potrubím 40.

Část vyčištěného plynu se vede potrubím 42 k dalšímu zpracování v kryogenní jednotce 44 k odstranění methanu a ethanu jakožto dálkového plynu, který se odvádí potrubím 46 a pro odstranění propanu a butanu jakožto LPG plynu, - který se odvádí potrubím 48. Dálkový plyn v potrubí 46 a LPG plyn v potrubí 48 představují čistý výtěžek těchto plynů při procesu. Vyčištěný vodík o ^čisto^tě 90% v potrubí ⁵⁰ se mteí se z^bylým plynem po odstranění kyselých složek v potru^{bí 52} a je to recitovaný vod^{ík p}ro proces.

Kapalná suspenze ze separačního systému 30 pro oddělování par od kapaliny se vede - potrubím 58 a štěpí se na dva hlavní ^prou^{dy 58} -a ⁶⁰. Proud ⁵⁸ obsahuje recyklovanou suspenzi -obsahující rozpouštědlo, normálně ztekucené uhlí a katalytický minerální zbytek. - Nerecyklovaný podíl této suspenze se vede potrubím 60 do frakcioná^toru ^{36 p}racuj^íc^ího za tlaku ok-olí _ ^pro- od^dělení Navních ^produ^ktů ^procesu.

Ve frakcionátoru 36 se produkovaná suspenze destiluje za tlaku okolí, z hlavy se odvádí proud naftové frakce potrubím 62, střední destilát se odvádí potrubím 64 a ze dna se odvádí produkt potrubím 66. Naftová frakce v potrubí 62 je čistý výtěžek naftové frakce při tomto způsobu. Produkt ze dna se potrutem ⁶⁶ ve^de ^do vakuov^é destite^čm věže 68. Teplota produktu zaváděného do vakuové destilační věže 68 se zpravidla udržuje na dostatečně vysoké hodnotě, aby nebylo nutné přídavné předehřívání než jaké se prov^{ádí při} uvázni ^procesu do· chodu.· Směs palivového oleje z frakcionátoru 36 pracujícího za tlaku -okolí v potrubí 64 a střední de^J^^lát^, získaný z vakuové desfilační věže 68, v po-trubí 70 představují hlavní produkovaný palivový olej z procesu -a odvádí se potrubím 72.

Produkt v potrubí 72 je kapalný desttlát o teplotě varu 232 až 454 °C a jeho část se může recyklovat do míchací nádoby pro suspenzi 12 potrubím 73 k řízení koncentrace pevných látek k zaváděné suspenzi do procesu a k řízení poměru - uhlí a rozpouštědla. Recyklovaný produkt 73 dodává procesu obměnitelnost, tím že umožňuje měnit poměr rozpouštědla k recyklované suspenzi, takže tento - poměr není pevně určen pro proces pom^ěrem^, který je v ^potrubí ⁵8. Tímto recyklovaným produktem se také může zlepšit čerpateteost sus^penze. PodU ^produktu v potrubí 72, který se nerecykluje potrubím 73, je čistým výtěžkem kapalného destilátu z procesu.

^Produ^kt ze dna va^kuov^é destitečm vě^že 68 - sestává z veškerého nerecyklovaného norm^álně ^pevneho ztekucenío uh^ nerozpu^štěnýc^h or^gante^kýc^h tetek a z minerálních látek a je prost jakéhokoliv kapalného destilátu nebo uhlovodíkových plynů a vede se potrubím 74 do parciálního oxidačního zplynovace ⁷6. Gást produktu ze dna va^kuové destitečm věže ⁶⁸ se může vracet ^potrubím 139 pro recyklování přímo do - rozpouštěče ²⁶ nez^isle na ^produ^ktu zavád^ěn^ém do mííací n^ádob^{y p}ro suspenzi ¹² a přestavuje ta^{k d}ru^hý rec^yklovaný produkt podle vynálezu.

Množství pevných látek v potrubí . 130 kompenzuje množsM uhH zavedeného do procesu, které se rozpustilo, k vyrovnání c^elkov^ého obsahu ^pevných tete^k v rozpouštěč^{i 26} na obsah pevných tete^k v mteMcí nádobě pro suspenzi 12.

^Jelikož je zplynova^{č 76 p}řiz^působen na pnjimání a zpracov^ávám uhlovodíkové suspenze, není mezi vakuovou destilační věží ⁶⁸ a zp^lynova^čem ⁷6 za^potře^bí žádnéh^o konverzního stupn^ě pro uhlovodíky jako ^je ^ko^ksovac^í je^dno^tka^{, kt}er^á b^y rozrušila su^spenzi a ^bylo ^by nutoé o^pětné sus^pendováⁿí ve v°^dě. ^{- M}nožs^tv^í vo^dy ^pot^ře^bn^é k suspen^dov^ám ^koksu je v^ětší než množství vod^y o^bvy^kle ^po^tře^bn^{é p}ro z^plynovač 76, ^- takže b^y se úm-nnost z^plynovaěe ⁷6 snižovala množ^stvím tepte po^tře^bn^ého k od^paření tohoto nadbytku vody.

Dusíku prostý kyslík pro zplynovač 76 se připravuje v kyslíkové jednotce 78 a zavádí se do zplynovače 76 potrubím 80. Pára se do zplynovače dodává potrubím 82. Veškeré minerální látky z uhlíkaté suroviny zavedené do procesu potrubím 10 se odstraňují z procesu jakožto inertní struska potrubím 84, které vychází ze dna zplynovače 76. Ve zplynovači 76 se vyrábí syntézní plyn a jeho část se odvádí potrubím 86 do zóny konverzního reaktoru 88 pro konverzi konverzní reakcí, přičemž se pára a oxid uhelnatý převádějí na vodík a oxid uhličitý, načež se v zóně pro odstraňování kyselých plynů 89 oddělí sirovodík a oxid uhličitý. Vyčištěný vodík, získaný v čistotě 90 až 100 procentní, se pak stlačuje na provozní tlak kompresorem 90 a vede se potrubím 92 jako upravovači vodík do předehřívače 22 a rozpouštěče 26.

Množství syntézního plynu, produkovaného ve zplynovači 76 může být dostatečné к dodávání veškerého molekulárního vodíku potřebného pro proces, avšak s výhodou je také dostatečné pro krytí 5 až 100 % veškerého tepla a energie pro proces bez methanačního stupně. Za tímto cílem se část syntézního plynu, který se nezavádí do konverního reaktoru, vede potrubím 94 do jednotky 96 к odstraňování oxidu uhličitého a sirovodíku. Odstraňování sirovodíku umožňuje, aby palivo splňovalo standardní požadavky se zřetelem na ochranu životního prostředí, zatímco odstraňováním oxidu uhličitého vzrůstá tepelný obsah syntézního plynu, takže se při používání tohoto palivového plynu pak umožňuje jemnější řízení tepla.

Vyčištěný syntézní plyn se vede potrubím 98 do boileru 100. Boiler 100 je vybaven prostředky pro spalování syntézního plynu jakožto paliva. Voda se potrubím 102 zavádí do boileru 100, přičemž se převádí na páru, která se vede potrubím 104 к dodávání provozní energie, například pro pohon pístového čerpadla 18.

Zvláštní proud syntézního plynu z jednotky 96 к odstraňování kyselých plynů se vede potrubím 106 do předehřívače 22, kde se ho využívá jakožto paliva. Syntézního plynu se může podobně použít v kterémkoliv jiném místě procesu, kde je palivo nutné. Jestliže syntézní plyn nestačí krýt veškerou potřebnou energii, dodává se zbylé palivo a energie potřebné pro proces z jakéhokoliv nepremiového paliva připraveného přímo ve ztekucovací zóně. Jestliže je to ekonomičtější, neodvozuje se určitý podíl nebo veškerá energie potřebná pro proces, ze syntézního plynu, nýbrž ze zdroje mimo proces, který není znázorněn. Takovým jiným zdrojem energie může být elektrická energie.

Přídavný sytnézní plyn se může zavádět do konverzního reaktoru 114 potrubím 112 ke zvýšení podílu к oxidu uhelnatému z 0,6 na přibližně 3. Tato obohacená směs vodíku se pak vede potrubím 116 do methanační jednotky 118 pro konverzi na dálkový plyn, který se vede potrubím 120 pro míšení s dálkovým plynem v potrubí 46. Jestliže se má v procesu dosahovat vysoké tepelné účinnosti, má být množství dálkového plynu, vztaženo na výhřevnou hodnotu, vedené potrubím 128 40 % nebo méně se zřetelem na syntézní plyn používaný jakožto provozní palivo vedené potrubím 98 a 106.

Část vyčištěného syntézního plynu se vede potrubím 122 do kryogenní separační jednotky 124, kde se navzájem oddělují vodík a oxid uhelnatý. Místo kryogenní separační jednotky 124 se může použít adsorpční jednotky. Produkt, bohatý vodíkem, se odvádí potrubím 126 a může se míchat s upravovacím vodíkem v potrubí 92, nezávisle zaváděným do ztekucovací zóny nebo se může prodávat jako produkt z procesu.

Produkt bohatý oxidem uhelnatým se odvádí potrubím 128 a může se míchat se syntézním plynem používaným jakožto provozní palivo v potrubí 98 nebo v potrubí 106, nebo se může prodávat jako produkt procesu nebo se může nezávisle používat jakožto provozní palivo nebo jakožto chemická surovina.

Obr. 7 dokládá, že zplyňovací sekce způsobu podle vynálezu je vysoce začleněna do ztekucovací sekce. Veškerá surovina zaváděná do zplyňovací zóny, totiž zbytek ze dna vakuové věže, pochází ze ztekucovací zóny a veškerý nebo většina plynného produktu ze zplyňovací zóny se spotřebovává při procesu buď jako reakční složka, nebo jako palivo.

Claims (10)

1. Způsob kombinovaného ztekucování a zplynování uhlí, při kterém se zavádí vodík a suspenze obsahující uhlí s obsahem minerálních látek, recyklované rozpouštědlo, tvořené produktem ztekucování o teplotě varu do 454 °C, recyklovaný produkt ztekucování o teplotě varu nad 454 °C a recyklovaný minerální zbytek do ztekucovací zóny, kde se odděluje uhlovodíkový materiál z uhlí od minerálního podílu a hydrokrakuje se za vzniku produktu obsahujícího uhlovodíkové plyny, produkt o teplotě varu do 454 °C,

VYNÁLEZU produkt o teplotě varu nad 454 °C a suspendované minerální látky, vyznačený tím, že se do ztekucovací zóny recykluje produkt o teplotě varu do 454 °C, produkt o teplotě varu nad 454 °C a minerální zbytek, přičemž se hustota suspenze udržuje přídavným zaváděním recyklovaného produktu o teplotě varu nad 454 °C obsahujícího minerální zbytek nezávisle na recyklování produktu do ztekucovací zóny a doplňuje se tak postupně klesající podíl pevných látek v suspenzi a jednotlivé složky se recyklují v množství odpovídajícím čistému hmotnostnímu výtěžku produktu o teplotě varu nad 454 °C, vztaženému na zaváděné suché uhlí, nejvýše 17,5 % hmotnostních a výtěžku produktu o teplotě varu do 454 °C alespoň o 35 % hmotnostních vyššímu než produktu o teplotě varu nad 454 °C, odděluje se uhlovodíkový plyn a produkt o teplotě varu do 454 stupňů Celsia a veškerá zbylá suspenze, představující čistý výtěžek produktu o teplotě varu nad 454 °C a minerálního zbytku se zavádí jakožto jediný nástřik do zplynovací zóny v množství zajišťujícím alespoň veškerý vodík potřebný pro ztekucovací zónu, přičemž zplyňovací zóna zahrnuje oxidační zónu рго> konverzi uhlovodíkového materiálu na syntézní plyn, který se alespoň částečně konvertuje na produkt, .bohatý vodíkem, který se zavádí do ztekucovací zóny.

2. Způsob podle bodu 1, vyznačený tím, že se do ztekucovací zóny recykluje produkt o teplotě varu do 454 °C, produkt o teplotě varu nad 454 °C a minerální zbytek v množství odpovídajícím čistému výtěžku produktu o teplotě vⁱairu do 454 °C o 50 až 1.00 % hmotnostních vyššímu než čistému výtěžku produktu o teplotě varu nad 454 °C.

3. Způsob podle bodu 1, vyznačený tím, že doba pro dle vy nástřiku v reakční zóně je nejvýše půl hodiny.

4. Způsob podle bodu 1, vyznačený tím, že množství uhlovodíkového materiálu, zaváděného· do zplyňovací zóny, je dostatečné к tomu, aby zplyňovací zóna produkovala více syntézního plynu, než je ho zapotřebí pro výrobu vodíku ve formě plynu bohatého vodíkem.

5. Způsob podle bodu 4, vyznačený tím, že celková hodnota spalného tepla tohoto navíc produkovaného syntézního plynu je 5 až 100 % hmotnostních se zřetelem na tepelný obsah celkové energie potřebné pro způsob kombinovaného ztekucování a zplynování a tento navíc produkovaný syntézní plyn se spaluje přímo v procesu ztekucování a zplynování.

6. Způsob podle bodu 4, vyznačený tím, že se jakožto palivo při způsobu kombinovaného ztekucování a zplynování spaluje část tohoto nadbytku syntézního plynu obsahujícího alespoň 60 % molových veškerého oxidu uhelnatého a vodíku, obsaženého v tomto nadbytečném množství syntézního plynu, čímž tato část nadbytku syntézního plynu dodává 5 až 100 % tepla se zřetelem na veškeré teplo potřebné pro kombinovaný způsob ztekucování a zplynování.

7. Způsob podle bodu 1, vyznačený tím, že se produkt ztekucování o teplotě varu do 454 °C a uhlovodíkové plyny oddělují od pro duktu o teplotě varu nad 454 °C vakuovou destilací.

8. Způsob podle bodu 1, vyznačený tím, že se minerální zbytek ze zplyňovací zóny odvádí ve formě strusky.

9. Způsob podle bodu 1, vyznačený tím, že molovy poměr vodíku к oxidu uhelnatému v syntézním plynu je menší než 1.

10. Způsob podle bodu 1, vyznačený tím, že čistý výtěžek produktu ztekucování o teplotě varu do 454 °C je větší než 28 % hmotnostních.