CS223876B2 - Method of combined liquefying and gasifying the coal - Google Patents

Description

Vynález se týká způsobu ztekucování a oxidačního zplynování uhlí, při kterém se s^ynergic^kou ^kom^binac^í dosa^huje zvýšené te^pete^é ůčtonosti. llhtí ^pro tento z^půso^b může zahrnovat bituminosní a subbituminosní uhlí a lignity.

Ztekucovací zóna při způsobu podle vynálezu zahrnuje endotermní předehřívací stu^peň a exotermrá roz^poušiéc^í s^tu^peň. Teplota v rozpouštécím stupni je vyšší než maximální teplota v předehřívacím stupni, jelikož v rozpouštěcím stupni probíhají hydrogenační a hydrokrakovací reakce. Zbylá suspenze z rozpouštěcího stupně nebo z kteréhokoliv jiného stupně procesu, obsahující kapalné rozpouštědlo a normálně pevné roz^pu^štén^é uhlí a sus^pen^dované mineMlm zbytky se recirkuluje předehřívacím a roz.pouštěcím stu^pněm. ^pl^ynn^é uteovodfty a kapalný uhlovodíkový destilát se získají ze separačního systému pro produkt ze ztekucovací z^ón^y. ^Část zředěn^é suspenze obsahující zbytky minerálních látek z rozpouštěcí zóny, která se nertecirkuluje, se zavádí do destilační věže pracující za tlaku okolí a do vakuové destilační věže. Všechny normálně tekuté a plynné materiály se odstraňují z hlavy věže a jsou tudíž v podstatě ^prost^y miner^ních látek, zatímco zbylá suspenze obsahující minerální látky v koncentroval formě se odstraňuje ze dna vakuové destilační věže.

^Ztekucené uhtí se zde označuje výrazem „kapalný destilát“, „ztekucené uhlí“ ne^bo „ztekucený ka^palný ^produ^kt z u^hlí“^, přičemž tyto výraz^y znamenají v^ždy ztekucené uhlí, které je kapalné při teplotě místnosti včetně provozního rozpouštědla. Koncentrovaná suspenze obsahuje všechny anorganické minerální látky a všechny nerozpuštěné organic^ké ^podíl^y Které se zde označtj jako „minerální zh^yte^k“. Množství nerozpuštěných organických látek je v^ždy men^ší ne^ž 10 a^ž 15 %' hmotnostoích do procesu zavedeného uhlí. Koncentrovaná suspenze obsahuje také produkt z uhlí o te^plotě ^tání nad ⁴⁵⁴ % který je tedy ^pevný při teplotě místnosti, a který se zde oznaěuje ja^ko „normátoě ^pevné ztekucen^é uhlí“.

Tato suspenze se zavádí jako celek bez jakékoliv filtrace nebo jiného oddělování pevných a kapalných podílů a bez koksování nebo jiného rozrušován' suspenze do zeny parc ‘ álního oxidačního zplyňování, přizpůsobené k zavádění suspenzní násady, pro konverzi na syntézní plyn, který je směsí kysličníku uhelnatého a vodíku. Suspenze je jedrnou uhOatou násadou zaváděnou do zplynovací zeny. Kyslíková jednotka je vy223876 bavena tak, aby se z kyslíku zaváděného do zplynovací zóny dusík, takže produkovaný syntézní plyn je v podstatě prostý dusíku.

Část syntézního ^plynu se ^podro^buje inverzi na vodík a na kysličník uhličitý. . Kysličník uhličitý spolu se sirovodíkem se pak o^dstr-aňuje v systému ^pro odstraňoval k^yselého plynu. V podstatě všech plynných ^produktů ^bo^hatýc^h vo^díkem takto · v^yrobených se používá při procesu ztekucování uhlí.

Rozhodující charakteristikou způsobu po^dle v^yn^álezu je s^ku^te^čnos^t, že so spíše vyr^ábí synt^ézn^í P^lyn než ^by se prev^áděl na produkt bohatý vodíkem. Alespoň 60, 70 nebo 80 % motovýc^h to^hoto na^dbyt^ku s^yntézního plynu se spoluje jakožto palivo při způsobu podlo vynálezu, takže alespoň 60, ⁷⁰ ne^bo ⁸⁰ % až ¹⁰⁰ % je^ho tepetaého obsahu se využívá .. při spalování při způsobu podle vynálezu.

Syntézní pl^y^ který se spaluje pn způsobu podle vynálezu, se nepodrobuje methanaci nebo jakékoliv jiné reakci, při které se spotřebovává vodík, jako je produkce methanolu, . před spalováním při způsobu podle vynálezu. Množství nadbytku syntézního plynu, kterého se nevyužívá jakožto paliva ' při '' způsobu podle vynálezu, je tudíž men^ší než ^{40, 30} nebo ²⁰ % a může se podrobovat methanaci ' nebo so může přev^ádět na methanol.

Methanace je běžně používaný způsob pro zvýšení výhřevné hodnoty syntézního plynu převáděním kysličníku uhelnatého na methan.

Při z^působu ^podle .vyn^ezu se množství uhlovodíkových materiálů, vstupujících . do zplynovací zóny, v .suspenzi , ze dna vakuové . destilační věže.- řídí tak, · aby bylo nejen odpovídající potřebě - vodíku pro ztekucovací zónu parciální oxidací a ’ konverzí, ale - . aby také bylo dostatečné pro výrobu syntézního plynu, jehož celkové spalovací teplo mus^í od^pov^ídat ^dodárn 5 až ¹⁰⁰ . % .veškero tepelné energie potřebné · pro způsob podle vynálezu, přičemž _ jde o topelnou energii ve formě paliva pro předehřívací stupeň, ·· ve formě pár^y pro ^čer^pa^dla^, ve ^formo potéebné elektrické energie pro způsob podle vynálezu a pro podobné účely.

Vynález se tedy týká způsobu kombinovaného ztekucování a zplynování bituminózního uh^ ^popří^pa^dě suWtuminózmho uhh nebo ^li^gn^itu^, při toerém se zav^ádí minerální látky obsahující bituminózní uhlí, popřípadě subbituminózní uhlí nebo lignit, vodík, recyklované rozpuštěné kapalné rozpouštědlo, recyklovaný produkt z uhlí o te^plotě taní nad 454 °C a rec^yklovaný mrnerální zbytek do zóny pro ztekucování uhlí ke ztekucování uhlovodíkového materiálu k oddělení od minerálního zbytku . a ke hydrokrakování uhlovodíkového materiálu za vzniku sm^ěsⁱ obsahujM u^hlovo^díkov^é plyny, ztekucený kapalný produkt z uhlí a produkt z uhlí o teplotě tání nad 454 °C a suspendovaný minerálný zbytek, desttiující kapalina a uhlovodíkové plyny se ' ' oddělí od . suspenze obsahující produkt z uhlí o teplotě tání nad 454 °C, rozpouštědlo a minerální zbytek, část této supenze se recykluje do ztekucovací zóny, zbytek suspenze se zavátá ^do (jestí^ní z(5n^y zahrnujfcí vakuovou destilační věž pro destilaci, suspenze ze ^dna této vakuov^{é d}estila^ční vёže^, obsahující v podstatě veškerý' produkt z uhlí o teplotě tání nad 454 °C a minerální zbytek ze ztekucovací zóny a v podstatě prostá ztokuceného kapalného produktu z uhh a u^hlovo^díkovýc^{h ply}nů se zavádí do zplynovací zóny, která zahrnuje oxidační zónu pro konverzi uhlovodíkového materiálu na syntézní plyn, část syntézního plynu se převádí konverzí na plyn bohatý _ vodíkem, který se zavádí do ztekucovací zóny jakožto reakční vodík k uspokojení poža^dav^ku ^procesu na voták který je vyznačen tm že se do z^plynovac^í zóny zavách vět^ší množství produktu z uhlí o teplotě tání . nad 454 °C, než jakého je zapotřebí k uspokojení požadavků procesu na vodík pro ztekucovací zónu a toto větší množství produktu z uhh o tépoté tám .na^{d 454} °C se v^yužívá pro zvýšení tepelné účinnosti procesu tak, že se nadbytek produkovaného syntézního plynu spaluje jako palivo přímo v procesu, ^při^čemž na^dbytek pro^duktu z u^hh _o teptotě taní na^{d 454} °C v sus^penzi zavá^děné do zplynovací zóny, potřebný jakožto palivo, se řídí pro bituminózní uhlí vztahem:

r _ = 13 + (8 — O) — 3 (Fe — 1,5] a ·pro subbituminózní uhlí nebo lignit vztahem:

R — 13 + (18 — O) — 3 (Fe . — 0,5) kde znamená

Fe ^železo obsatené v uhlí v °/o ^hmotnostních,

O ^kyshk obsažený v uhh v % ^hmotnostních,

R výtěžek produktu z uhlí o teplotě tání ’ nad 454 °C v nadbytku nad produktem ’ z uhlí o teplotě tání nad 454 °C potřebného, pro splnění požadavků procesu na reakčrn vodík ^při^čemž je vý^těže^k v^yjá^dřen v % ^hmotnostníc^h suchého zave^den^ého u^hh, a hodnota spalného tepla tohoto nadbytku synitézntoo plynu je 5 až ¹⁰⁰ °/o celkov^é energie potřebné pro proces, přičemž se nadbytek syntézního plynu spalujte v procesu jakožto palivo.

Energie spotřebovaná ve vlastní zplynovací zóně se zde nepovažuje za energii spotřebovanou při procesu. Všechny uhlovodíkové materiály, dodávané do zplynovací zóny^, se považuj^í za vsázku ^do z^plynovac^í zó223876 ny a nikoliv ' za padivo. Jakkoliv se vsázka ve zplynovací zóně podrobuje parciální oxidac^1, oxiciacm ^plyn^y jsou re akteími prote^kty zplynovací zóny a nikoliv odpadními plyny.

Ovšem energie, potřebná pro výrobu páry pro zplynovací zónu, je považována za energii spotřebovanou při procesu, jelikož se tato energie spotřebovává m * mo zplynovací zónu. Je výhodným znakem způsobu podle vynálezu, že spotřeba páry ve zplynovací zóně je poměrně nízká, z důvodů, které ještě budou rozvedeny.

Veškerá energie pro způsob podle vynálezu, neodvozená od syntézního plynu ve zplynovací zóně, se dodává přímo z vybraných ne^pr^émiových ^plynnýc^h a/nebo kapalných uhlovodíkových paliv vyrobených ve ztekucovací zóně, nebo ze zdrojů gie mimo proces, jako například elektrická energie nebo z obou těchto zdrojů. Zplynovací zóna je dokonale spojená se ztekucovací operací, jelikož se uhlovodíková surovina pro zplynovací zónu odvádí ze ztekucovací zóny a veškerý nebo většina plynného produktu ze zplynovací zóny se spotřebovává ve ztekucovará zrně ^buď jako rea^kční složka nebo jako palivo.

Podmínky hydrogenace a hydrokrakování probíhajícího v rozpouštěcím stupni ztekucovací zóny se mění při způsobu podle vynálezu za účelem opti.maPzace kombinovaného procesu se zřetelem na tepelnou účinnoat na rozdíl od materiálové bilance, na kterou se bral zrotel při způsobech podle známého stavu techniky.

Podmínky v rozpouštěcím stupni jsou dány teplotou, tlakem vodíku, dobou prodlevy a rychlostí vracení minerálního zbytku.

Práce kombinovaného procesu na základě materiálové bilance je na zcela jiném základě. Proces pracuje na materiálové bilanci, jestliže je množství uhlovodíkového mater * álu ve vsázce do zplynovacího stupně tak přizpůsobeno, že se ve zplynovaeím stupni vyrábí syntézní plyn, následuje konverze a plyn bohatý vodíkem obsahuje přesně potřebné množství vodíku pro kombinovaný proces.

Optimalizace procesu so zřetelem na tepelnou účinnost vyžaduje pružnost procesu tak, aby výtěžek zplynovací zóny nejen plně kryl potřebu vodíku při procesu, ale také značnou ^část ne^bo veškerou energu poža^dovanou ^pro ztetecovam zónu. ' Krom^{ě d}odávání veškerého vodíku konverzní reakcí, produkuje zplynovací stupen dostatečný nadbytek syntézního plynu, jehož spalováním se přímo získ^á ales^pon 5, 10, 20, 30 nebo 50 a^{ž 100} % te^pla z ceteové s^potře^by tepelné energie procesu včetně elektrické nebo jiné kupované energie avšak s výjimkou tepla generovaného ve zplynovaeím stupni.

^Ales^poⁿ 6^0, 7^{0, 80} ne^bo ⁹⁰ % motavýdh veškerého vodíku plus kysličníku uhelnat^ého s^yn^tézní^ho ^plynp na bázi ahkvotu nebo nealikvotu vodíku a kysličníku uhelna ^tého a a^ž do ¹⁰⁰ % se s^paluje ja^kožto paliva při procesu bez methanace nebo bez jakekohv jme h^ydrogena^čm konverze. Méně než ⁴⁰ % syntozntoo ptynp v p^padě že není ho zapotřebí jako paliva, se může methanovat a používat jakožto dálkového plynu.

I ^když je ztetaicovací ^proces z^pravi^dla úernnější nežh z^plynovac^í proces a nástetející příklady ukazují, že převod části produktu ze ztekucovací zóny do zplynovacího stupně za vzniku methanu vede ke ztrátě ^úč jnnosti procesp což se oiíetevalo; následující příklady s překvapením ukazují, že p^řeveden^í testi produktu ze ztekucovací zóny do zplynovací zóny pro výrobu syntézního plynu pro spalování v rámci procesu neocek^ávan^ě zvyteje te^pelnou temnost ^kombinovaného procesu.

Ve známém stavu techniky je již popsána kombinace ztekucování uhlí a zplynování na bázi vodíkové materiálové bilance. V ctenku „The SRC—H Rrocess — ^presented at the Third Annual International Conference * on Coal Gasificatlon and Liquefaction, University o^f Httstergh“, srpen ³—^5, 19^ Β. K. Schmid a D. M. Jackson zdůraznují, že při kombinaci ztekucování uhlí a zplynování má být množství organického materiá^lu ^proc^házejícího ze znkucovam zóny do z^plynovac^í zóny ptevě ^dostate^čn^{ě p}ro výrobu vodíku potřebného pro proces. V článku se neuvažuje převod energie jakožto paliva mezí ztekucovací a zplynovací zónou a není tedy podnětem k realizaci možnosti optimalizace účinnosti, jak uvedeno na obr. 1. Popis obr. 1 ukazuje, že optimalizace účinnosti vyžaduje převod energ * e jakožto ^pahva mez¹ zteami a nemůže se jí testenout vyvážením vodíku bez převodu energⁱe.

Jeli^kož dno vakuov^é testitečm věže o^bsahuje veškerý mineráte z^bytek procesu ve ^formě suspenze a veškerým normátaě ^pevným ztekuceným uhhm vzniklým pn ^procesu a jelikož se zbytek ze dna vakuové destilieční věže zavádí jako celek do zplynovací zóny, není zapotřebí žádné separace minerálního zbytku od ztokuceného uhlí, jako je ^fil·trace^, usazovány gravitační usazování podporované . přítomností rozpouštědla, extrakce rozpouštědlem vodíkem bohaté sloučeniny z vodíkem chudých slouteni.n oteahujímch minerální: z^by^te^k, otetředov^án^í nebo podoteé separační operace.

Není ta^ké za^potře^bí steení minerálmřio zbytku, chlazení normálně pevného ztekuceného uhlí a manipulace s ním nebo vyvteern ^{př1 k}om^binovaném způsote ^podle v^yn^álezu. ^Vypuštění nebo vyhnutí se těmto operacím značně zlepšuje tepelnou účinnost způsobu podle vynálezu.

^Vracen^í test¹ suspenze o^ahujím mmerální zbytek do ztekucovací zóny zvyšuje koncentra^ múnerátaíte zbytau v rozpoteternm stupni. Jelikož jsou anorganmte mi223876 nerální podíly minerálního zbytku katalyzátorem hydrogenační nebo hydrokrakovací reakce probíhající v rozpouštěcím stupni a jsou také katalyzátorem pro konverzi síly .na sirovodík a pro konverzi kyslíku na vodu, zmenšuje se rozměr rozpouštěcí zóny a zkracuje se doba prodlevy v rozpouštěcí zóně v důsledku vracení minerálních látek, čímž se umožňuje vysoká účinnost procesu. Vracení samotného minerálního zbytku může výhodně snižovat výtěžek normálně pevného ztekuceného uhlí až na polovinu, čímž vzrůstá výtěžek hodnotnějšího kapalného a plynného uhlovodíkového produktu a snižuje se vsázka do zplynovací zóny. Jelikož se minerální podíly · recyklují, je proces autokatalytickým a není zapotře^bí vn^áše^t da^lší kata^lyzátory^, co^ž o^pět odporuje účinnost procesu. Zvláštní výhodou způsobu podle vynálezu je skutečnost, že recyklované rozpouštědlo nevyžaduje hydro^genacⁱ v přítomnosti vněj.šíX katatyzátoro pro obnovení schopnosti působit jako donor vodíku.

Jelikož jsou reakce probíhající v rozpouštěcím stupni exotermní, vyžaduje vysoká tepelná účinnost, aby teplota v rozpouštěcím stu^pni moria vzrost o 11,1; 27^,8; 55,5; nebo až o 111 °C nebo ještě více nad maximální teplotu v předehřívači. Chlazení rozpouštěcího stupně k předcházení takovým tepelným rozdílům by vyžadovalo produkci přídavného chladicího vodíku při konverzní reakci nebo by vyžadovalo přídavné zavádění tepla do předehřívacího stupně k vyloučení jakéhokoliv tepelného rozdílu mezi oběma zónami. Jinak by se při . procesu spotřebovalo větší množství uhlí, čímž by se tepelná účinnost procesu snižovala.

Veškeré uhlí, zaváděné jako surovina do kombinovaného procesu se dodává do ztekucovací zóny .a .žádné se nezavádí přímo do zplynovací zóny. Minerální zbytek obsa^hujíc^í suspenze ze dna vakuové tostilačim kolony obsahuje veškerou uhlovodíkovou surovinu zaváděnou do zplynovací zóny.

Zte^kucovac^í proces m^ůže pracovat s vy^šší tepelnou účinností než zplynovací proces při mnném výl:ěž^ku pevimho ztekucen^ého uhlí ja^ko^žto ^pro^duktu. Částečným d^ůvodem nižší ^účinnosti z^plynovac^ího · ^procesu je to, že parciální oxidační zplynovací proces produkuje syntézní plyn, což je kysličník uhelnatý a vo^dík, který v^yža^duje bud následnou konverzi kysličníku uhelnatého přidanou ^párou na vo^dík, jesthže vodík je Udaným konečným produktem nebo následující konverzm reakci a methanační. stupeň jestliže je ^nerniým ^žádaným ^produktem dálkový plyn. Konverzní reakce se musí prováto! ^pře^d mefoanam ke zvý^šem ^poměru k^ysličmku utofoatéto ^k vo^díku z asi 0^,6 na asi 3 pro přípravu plynu k methanaci. Průchod veškerého dávkovaného surového uhlí ztekucovací zónou umožňuje konverzi některých složek uhlí na prémiové produkty za vyšší účinnosti ztekucovací zóny před zavtoěmm neprémiového norm^ně ^pevn^ého ztekuceného uhlí do zplynovací · zóny · pro konverzi s nižší účinností.

V souhlase se shora uvedeným známým stavem techniky se při kombinovaném ztekucování a zplynování uhlí zavádí veškerý produkovaný syntézní plyn · · do konverzního reaktoru pro výrobu přesného množství vodíku potřebného pro proces. Ze stavu techniky známý způsob je tedy vymezen ^přísně materi^álovou ^bilancí. ^Způso^b podte vynálezu však umožňuje upustit od této přísné přesné materiálové bilance, přičemž se do zplynovače zavádí více uhlovodíkového materiálu, než je zapotřebí pro výrobu vodíku potřebného pro proces.

Syntézní ^plyn, v^yro^bený v nadbyteu nad mno^sMm pot^řebným ^pro výrobu vo^díku se odvádí ze zplynovacího systému například v místě mezi zónou parciální oxidace a mezi konverzní zónou. Veškerá hodnota spaln^ého · te^pla ne^bo ales^poň 6⁰ % · hodnoty spaltoho te^pla odvátoného ^podtiu se ^po ^úpravě k odstranění kyselého plynu využívá jakožto paliva pro proces bez methanačního stupně nebo bez jakéhokoliv jiného hydro^gena^činího stu^pně. ^Množství v^ždy ^pod ⁴⁰ % odváděného podílu, pokud takové množství vůbec existuje, se může zavádět do konverzního reaktoru pro · výrobu nadbytku vodíku pro prodej, methanuje se a využívá se jako dálkového plynu, nebo se může přev^ádět na methanol ne^bo na jito palivo. Tím se veškerý výtěžek nebo většina výtěžku zplynovače spotřebovává uvnitř procesu bud jako reakční složka, nebo jakožto zdroj energ 'e. Jakékoliv další požadavky procesu na palivo se uspokojují palivem produkovaným ve ztekucovacím procesu a energií dodávanou ze zdroje mimo proces.

Využití·· · syntézního plynu nebo produktu bohatého kysličníkem uhelnatým jakožto paliva ve ztekucovacím procesu je rozhodující charakteristikou způsobu podle vynálezu a přispívá vysoké účinnosti procesu. Syntézní plyn nebo plyn bohatý kysličníkem uhelnatým nejsou prodejné jakožto paliva, protože kysličník uhelnatý, který tyto plyny obsahují, jo toxický a protože mají· nižší výhřevnou · hodnotu ne^ž methan. Av^šak žádná z těchto námitek proti obchodnímu využiti s^yntézm^ho ^plynu ne^bo k^hčníku uhelnatého jako paliva neplatí pro způsob ^po^dle v^yn^álezu. ^přetov^ším zanzem ^pro z^působ podle vynálezu již zahrnuje jednotku na syntézní plyn a. je tedy také vybaveno prostředky k ochraně proti jedovatosti kysličníku uhelnatého. Takové ochranné zařízení pravděpodobně nebude v zařízení,· které nevyrábí syntézní plyn. Jelikož se pak používá syntézního plynu přímo jako paliva v zanzeim pro z^půso^{b p}odte vynatez^ není zapotřebí transportu na vzdálená místa. Náklady na čerpání dálkového plynu se vztahují na objem plynu a nikoliv na jeho tepelný obsah. Proto se zřetelem na výhřev2 2 3 8 7 Β nou hodnotu náklady na čerpání pro transport syntézního plynu nebo kysličníku uhelnatého by byly mnohem větší než na transport methanu.

Jelikož se pak syntézního plynu nebo kysličníku uhelnatého využívá jako paliva, v jednotce pro provádění způsobu podle vynálezu, nejsou náklady na transport významné.

Jelikož způsob podle vynálezu spojuje vyžití svntézrnho ^plynu ne^bo ^kysl^iční^ku uhelnatého jakožto paliva bez methanace neho ^bez jin^ého ^hydrogenačmho stupni má způsob podle vynálezu zlepšenou tepelnou účinnost.

Dále bude doloženo, že výhody dosažené tepelné účinnosti se zmenšují .nebo ztrácí, jestliže se · nadbytek syntézního plynu methanuje a využívá jakožto dálkového plynu. Je t!a-ké ukázáno, že v případě, kdy se ve zplynovaCí vyrábí synézní plyn ve větším množství, než kolik je potřeba vodíku pro proces, a jestliže se veškerý syntézní plyn methanuje, má 'to nepříznivý vliv na tepelnou ^účinnost kmínovaného zp^ůso^bu ztekucování a zplynování.

Tepelná účinnost způsobu podle vynálezu se zvy^šuje^, jehkož 5 a^ž 100 % ve^škeré energie potřebné pro způsob podle vynálezu, včetně paliva a elektrické energie, je uspokojov^áno ^přímým s^palovámm syntézního plynu vyráběného ve zplynovací zóně. Je ^pře^kva^puj^íc^í, že se te^peté^á činnost ztekucoVacího procesu m^ůže zvý&t zrnováním normálně pevného ztekuceného uhlí, získaného ze ztékucovad zón^ spíše ne^ž další konverzí uvedeného uhlí ve· ztekucovací zóně, jehkoz je zn^ámo^, že z^plynování uhlí je mén^ě ^rnnějsnn z^půso^bem inverze uhlí než ztekucování uhlí.

Proto by se mohlo očekávat, že zavedení přídavné vsázky nad zplynovací zónu k získání energie pro proces vedle potřebného vodíku, by snížilo účinnost kombinovaného procesu. Nadto by se mohlo očekávat, že ^bude o^bzv^láště neitérnné zav^ět do z^plynovače uhlí, které bylo již podrobeno hydrogenaci, na rozdíl od surového uhlí, jelikož reakce ve z^plynovac^í z^ón^ě je oxtéační reakcí.

Na rozdíl o^d těctoo ^poznat^ků se s Nekvapením zjistilo, že tepelná účinnost kombinovaného způsobu podle vynálezu se zvyšuje, jestliže zplynovač produkuje veškeré nebo významné množství paliva pro proces jakož itaké potřebndio vocbku. Z^půso^b potoe vynálezu ukazuje, že kombinovaný způsob ztekucování a zplynování, při kterém se ^převádí část procesrn vs^áz^ky z úmnn^d ztekucovací zóny do méně účinné zplynovací z^ón^y z^půso^bem a v rozsa^hu potoe vynálezu, vede neočekávaně k účinnějšímu kombinovanému procesu.

К v^yuži^tí vý^hod^y o^bjeven^é tepotéé údnnosti podle vynálezu musí být zařízení pro kombinované ztekucovmií a z^plynov^ám uhH v^ybaveno ^potru^bím ^pro ^převáděrn ^části syn tézntoo ^plynu ^pro^du^kovan^ého v parciábn oxidační zóně do jedné nebo do několika spalovacích zón způsobu podle vynálezu, vybavených prostředky pro spalování syntézmho ^plynu. ^předevsím se syntézní ^plyn vede systémem pro odstranění kyselého plynu, kde se z plynu odstraní sirovodík a kys^ličník uhhčttý. Odstraňovám slrovod^u je dáno požadavky na čistotu ovzduší, zatímco odstraňováním kysličníku uhličitého se zvyšuje výhřevná hodnota syntézního plynu a umožňuje se' přesnější řízení teploty v hořáku používajícím syntézního plynu jako paliva. К dosažení zlepšené tepelné účinnosti se syntézní plyn musí zavádět do spalovací zóny bez zařazené methanace nebo jiného hydrogenačního stupně.

Důležité pro způsob podle vynálezu je, že se ve zplynovací zóně používá teplot 1204 až 1982 °C. Tato vysoká teplota zlepšuje účinnost procesu podporováním zplynování v podstatě veškeré uhlíkaté vsázky zaváděné do zplynovací zóny. Tyto vysoké teploty ve zplynovací zóně jsou umožněny vhodným nastavením a řízením rychlosti vstřikování páry a kyslíku do zplynovací zóny. Rychlost zavádění páry ovlivňuje endotermní reakci páry s uhlíkem k vytváření kysličníku uhelnatého a vodíku, zatímco rychlost zavádění kyslíku ovlivňuje exotermní reakci uhlíku s kyslíkem za vzniku kysličníku uhelnatého.

^pro uvedenou vysokou te^plotu má syntézm ^plyn v^yr^áběný z^půso^bem ^po^dle v^ynálezu molární poměr vodíku a kysličníku uhelnatého pod 1 a i pod 0,9, 0,8 nebo 0,7. Avšak v důsledku stejného spalovacího tepla vo^díku a kyshčníku uklnatého, není s^palovací teplo produkovaného syntézního plynu podle vynálezu nižší než spalovací teplo syntézního plynu s vyšším poměrem vodíku ke kysličníku uhelnatému.

Vysoké teploty ve zplynovací zóně podle vynálezu jsou tedy výhodné, jelikož vysoká tepelná účinnost je umožněna oxidací téměř veškerého uhlíkatého materiálu ve zplynovací zóně, přičemž vysoké teploty nejsou podstatněji nevýhodné z hlediska poměru vodíku a kysličníku uhelnatého, jelikož se většiny syntézního plynu využívá jakožto ^panva. ^při z^so^ch ^při šerých se veškerý syntézní plyn hydrogenuje by byl nízký poměr vodíku ke kysličníku uhelnatému značnou nevýhodou.

Syntézní plyn se může v rámci procesu stejnoměrně rozdělovat na bázi .alikvotního a .nea-likvotního rozdělení svého obsahu vodíku a kysličníku uhelnatého. Jestliže se má syntézní plyn rovnoměrně rozdělovat na nealikvotní bázi, může se část syntézního plynu zavádět do kryogenního separátoru nebo do adsorpční jednotky k oddělování kysličníku uhelnatého od vodíku. Vodíkem bohatý produkt se tak získá a přidává do proudu vodíku zaváděného do ztekucovací zóny. ^Získaný ^produ^{kt b}oh^:atý tyshcrnkm uhelnatým se míchá se syntézním plynem používaným jako palivo obsahujícím alikvotní podíl vodíku a kysličníku uhelnatého nebo se ho používá nezávisle jakožto paliva pro proces.

Použití kryogenní nebo adsorpční jednotky n&bo jakéhokoliv jiného prostředku k oddělovánu vo^díku o^{d ky}sli^čn^íku uWnatého zvyšuje účinnost procesu, jelikož vodík a kysličník uhelnatý mají téměř stejné spalovací teplo, vodík je však mnohem hodnotnější jakožto reakční složka než . jako palivo. Odstraňov^ vodfou z kysHčnfou uhelnatého je obzvláště výhodné při způsobu, kde je dostupné přiměřené množství kysličníku uhelnatého k uspokojení většiny požadavků procesu na palivo. Zjistilo se, že odstraněm vod^íku ze synteznteo ptynu m.ůže . ve skutečnosti zvýši-t výhřevnou hodnotu zbylého produktu bohatého kysličníkem uhelnatým.

Syntézní plyn mající výhřevnou hodnotu 11176 J m^á po odstranění vodíku zvýšenou vý^hřevnou ^ho^dnotu П961J. Kajpacita zásobu podle vynálezu nezaměnitelně plně využít syntézního plynu nebo produktu bohatého . kysličníkem uhelnatým jakožto paliva pro . proces s výhodou umožňuje získat více vodíku jakožto hodnotné složky syntézního plynu, a to nikoliv na úkor .nebo za odbourání zbylého produktu bohatého na kysličník uhelnatý. Zbylý produkt bohatý ^kysliční^kem uhetea-tým se ^proto může přímo využít jakožto palivo pro proces bez jakéhokoliv zhodnocovacího zpracování.

Způsob, jak se neočekávaně dosahuje výhod tepelné účinnosti při způsobu podle vynálezu - při kombinovaném ztekucování a zplynování uhlí, - je podrobně _ vysvětlen na grafu na . obr. - 1.

Na . obr. ¹ je u^káz^áno^, že tepelná ^účinnost ^kombin.ované^ho . z^půso^bu zte^kucov^ání a zplynování uhlí, při kterém se získá pouze kapab né a plynné palivo je vyšší než pouhého zplynovac^ího z^půso^bu. Tato ^pře^dnos^t se maximalizuje tehdy, . jestliže . ztekucovací zóna ^pro^du^kuje ja^kožto. mezi^pro^du^kt .norm^álně pevné ztekucené uhlí, kte>ré se veškeré zavádí do zplynovací zóny. Výtěžku normálně pevného ztekuceného uhlí jakožto meziproduktu se snadněji dosahuje .použitím recyklované suspenze pro katalytický vliv minerálních látek obsažených v recyklované sus^peinzⁱ a pro v^ho^dnos^t recy^klovan^ého zte kuceného uhlí pro další reakci. Proto . by tepelná účinnost kombinovaného způsobu podle vynálezu byla nižší než samotného procesu zplynování, kdyby byla závažnost zte^kucovací operace ta^k mztá a množsM ^pevného uhlí zaváděného do zplynovací zóny by bylo tak vysoké, že by jednotka produkovala mnohem více vodíku a syntézního plynu jako paliva než by mohla spotřebovat, jelikož by byly podmínky podobné jako u pouhého . zplynování uhlí.

Při jiných extrémních podmínkách, jestliže by byla závažnost zt&kucovacího procesu tak vysoká a jestliže by bylo množství pevného uhlí zaváděného do zplynovací zóny tak malé, že by zplynovací zóna neprodukovala ani vodík potřebný pro proces, prnemz ^pro^du^kce vodftu má pn zptynování největší důležitost, musel by být nedostatek vodíku kryt z jiného zdroje. Jediným jiným praktickým zdrojem vodíku při procesu by byl parní reforming lehčích plynů ja^ko je methan nebo ^kapalin. ze zte^kucovací zóny. To by však vedlo ke snížení celkové účinnosti procesu, jelikož by zalhrnova^{l k}onverzⁱ methanu na vodfc ve značném rozsahu a zase zpátky .na . methan, a způsob ^by se ta^k prováděl obtfžtó a neb^yl by praktický.

Tepelná účinnost kombinovaného způsobu podle vynálezu se vypočítává z energie zaváděné do procesu a odváděné z procesu. Odváděná energie ze způsobu se rovná vysoké výhřevné hodnotě (vyjádřené v kilojoulech] všech produkovaných paliv při způsobu podle vynálezu. Zaváděná . energie odpovídá, výhřevné hodnotě uhlí zaváděného do procesu a výhřevné hodnotě jakéhokoliv paliva . dodávaného do procesu . z vnějších zdrojů a teplu potřebnému pro . výrobu kupované elektrické energie. Za předpokladu, že se při . výrobě elektrické . energte _ ^dosahuje 34% ^účinnos^ti, je te^plem ^potřebným pro výrobu elektrické kupované energie tepelný ekvivalent kupované elektrické energie dělený číslem 0,34. Vysoká výhřevná hodnota dávkovaného uhlí a produkovaných paliv při procesu se používá pro výpočty.

Vysoká výhřevná hodnota předpokládá, že je palivo suché, a že tepelný obsah vody, produkované reakcí vodíku a kyslíku, se získá kondenzací. Tepelná účinnost . se může vypočítat z následující rovnice:

odváděná . energie učinnosl=------, ° ;

zavaděna energie tepelný obsah všech získaných paliv tepelný obsah veškerého paliva zav^áděného do procesu tepte potřebné pro výrobu . kupo vané elektrice energie

)

223878

Všechno surové palivo, dávkované do procesu, je práškované, sušené a promíchané s horkou recyklovanou, suspenzí obsahující rozpouštědto. Recykloval -suspe>nze’je značně zředěnější než suspenze zaváděná do zplynovací zóny, jelikož se předem vakuově nedessiluje a obsahuje závažné množství ^:fcapalin^y desstlujítí při teptotě 193 a^ž 454 stupňů Celsia, která má funkci rozpouštědla. Jeden až čtyři díl^ s výhodou ^1,5 až 2,5 dílů hmotnosti recyklované suspenze se používá na jeden díl surového zaváděného uhlí.

Recyklovaná suspenze, vodík a surové uhlí se vedou vyhřívanou válcovou předehřívací zónou a pak do reaktorové nebo rozpouštěcí zóny. Poměr vodíku k -surovému uhlí je 0,62 -až 2,48 a s výhodou 0,93 až 1,86 m^3/kg.

Teplota reagujících složek v předehřívači ^postupně vzrůs^tá, takže výs^tu^pní te^plota z předehřívače je 360 až 438 ' °C a s výhodou 371 aiž ⁴⁰⁴ °C. Uhlí se- při této teptété částe-čně rozpouští a začíná exotermní hydrogenační a hydrokrakovací reakce. Teplo, vyvíjející se těmito exotermními rea^kcemⁱ v rozpouštěči, který je dobře promícháván a udržuje se v něm rovnoměrná teplota, zvyšuje -teplotu reakčních složek dále mů 427 až 482 °C a s výhodou na 449 až 466 °C. Doba ^pro^dlev^y v roz^pouštěc^í ztaě je de^lší než v předehřívači zóně. Teplota v rozpouštěcí zóně je alespoň o 11,1; 27,8; 55,5 nebo dokonce o 111,1 °C vyšší, než je výstupní teplota z předehřívači zóny.

Tlak vodíku v předehřívači zóně a v rozpouštěl zón^ě j& ^7,0 a^{ž 28,0} a s výhodou 1^0,5 až 17,5 MPa. Vodík se zavádí do suspenze na jednom nebo na několika místech. Alespoň část vodíku se zavádí do suspenze před zavedením do předehřívači zóny. Další vodík se může zavádět mezi předehřívači a roz^pouš:těcí zónou a/neto jakožto ocMazovací vo^{dík d}o samotné roz^pouštěc^í zóny. Ochlazovat vo^dík se vstřj.kuje ^- na různýc^h místech v případě potřeby do rozpouštěcí zóny ^k udržovárá reálním .teptoty na ho^ot^ kd^y se ^předc^ház^í významnější totoovará reakci.

Jelikož je zplynovač s výhodou -tlakový a přizpůsobený k přijímání a zpracovávání vsázky ve formě emulze^, je zb^yte^k ze dna vakuové věže ideální vsázkou pro zplynovač a nem^á se ^podro^bovat jakékoliv ^konverzi uhlovodíků nebo jinému procesu, který rozrušuje suspenzi před zavedením do zplynovače. Například zbytek z vakuové pece se nemá vést ani koksovací jednotkou s prodlevou ani koksovací jednotkou fluidní před . zaváděním do zplynovače pro výrobu koksového destilátu, protože produkovaný koks by pak vyžadoval suspendování ve vodě k převedení na přijatelné podmínky pro zavádění do zplynovače.

Zplynovač, přizpůsobený pro přijímání pevné vsázky vyžaduje uzavíratetoou násyp^-, ki^ .a je ^proto mnohem ^kom^pl^ikovaněj^ší než zplynovač pro ' vsázku ve formě suspenze. Množství vody, potřebné k přípravě přijatelné a čerpatelné suspenze koksu je mno hem větší, než 'množství vody, které se za vádí do zplynovače podle vynálezu. Suspenze^, zav^áděná ďo zptynovará рП způsobu po dle vynálezu je v podstatě prostá vody, jak koliv se do zplynovače dávkuje řízené množ ství vody nebo páry nezávisle na suspenzní vsázce pro výrobu kysličníku uhelnatého a votáku za entotermní reakce. Tato reakce spotřebovává Ιιρ^ -zatímco reatoe uhhkaté vsázky -s -kyslíkem k produkci kysličníku utotéatého pro^dukuje te^plo.

^Ve zpynovacím ^proces^{u kd}e je vo^dík preferovaným produktem zplynování spíše než kysličník uhelnatý, jako jsou reakce, kde náslě^duje konverze^, methanac^ reakce nebo methanolová konverzní reakce, by bylo ^př^ízniv^é zavád^ěm veltoho množstv^í vo^dy. ^Avsa^{k p}n z^puso^bu poďm vyn^ez^ kde -se závažné množství syňtézního plynu využívá jako palivo při procesu, se snižuje produkce vodíku ve srovnání -s produkcí kysl’ čníku uhelnatého, jelikož vodík a kysličník uhelnatý maj^í toté-z spalovat té^plo.

Zplynovač podle vynálezu může pracovat při zvýšených teplotách dále uvedených k podpoře téměř dokonalé oxidace uhlíkaté suroviny i když tyto vysoké teploty vedou ^{k p}ro^du^kcⁱ syntézrnho ptynu s motovým poměrem vodíku ke kysličníku uhelnatému menšímu než 1, s výhodou menšímu než 0,8 nebo ^0,9 a o^bzv^láště menšímu než ^0,6 ne^bo 0,7.

Jelikož je zplynovač obecně -nevhodný k oxidaci veškerého uhlovodíkového paliva do něho ^do^dáva.n^ého a n^ěco ž něho se nevyhnutelně ztrácí jakožto koks v odstraňovan^é s^trusce^, pracuje z^plynovač s vyšší účinností při uhlovodíkové vsázce v kapalré formě než při pevné uhlíkaté vsázce*, jako je koto. Jelikož je koks ^pevným o^dbouraným uhlovodíkem, nemůže být zplyněn za témm 100% ^{- ú}čⁱnnostⁱ jako topatéta uhtovo^díkov^á vsázka^, takže se ^ho více ztrác^í v roztavené strusce vytvořené ve zplynovací než v případě kapalné vsázky do zplynovače, jelikož koks znamená zbytečnou ztrátu uhlíkatého materiálu ze systému.

Oxidace jakékoliv vsázky do zplynovače se podporuje vzrůstem teploty ve zplyn-oVačí. Proto má být ve zplynovací vysoká teplota ^k (tésahování vysolté ^-te^pe^ln^{é úči}nnost^{i p}n způsobu podle vynálezu. Maximální teplota ve zplynovací při způsobu podle vynálezu je 1204 až 1982 °C, s výhodou 1260 -až 1760 °C a, především 1316 nebo 1371 - až 1730 °C. Při (těchto teplotách se minerální zbytek převádí na roztavenou strusku, která se odvádí ze dna- zplynovače.

Použití koksovací zóny mezi rozpouštěcí zónou a zplynovací zónou by snižovalo ú^činnos^t kom^binovan^ého z^půso^bu ^po^dle vynálezu. Koksovací zóna převádí normálně pevné ztekucené uhlí na desilováné palivo a na uhlovodíkové plyny s podstatným výtěžkem koksu. Rozpouštěcí zóna také převá^dí normátéě ^pevn^é zte^kucen^é u^hlí na destilované palivo a na uhlovodíkové plyny avšak při nižší teplotě a s minimálním výtěžkem koksu. Jelikož rozpouštěcí zóna samotná může produkovat dostatek normálně pevného ztekuceného uhlí potřebný k dosažení optimální 'tepelné účinnosti v kombinovaném způsobu podle vynálezu, není zapotřebí zahazování koksovacího stupně mezi ztekucovací a zplynovací zónu. Prováděrn požadovan^é rea^kce . v je^din^ém ^procesn^ím stupni s minimálním výtěžkem koksu je mnohem účinnější než použití dvou stupům ^při způsobu ^podte vyn^álezu je celkový výtěžek koksu, který se vyskytuje pouze ve formě meníjích ^úsad v rozpou^ště^cí, doMe pod 1 % hmotnostní vztaženo na u^hlí zav^áděné do procesu a zpravidla je menší než 0,1 proč, hmotnostního.

Ztekucovací proces produkuje značné množství jak kapalných, tak plynných paliv pro prodej. Celková tepelná účinnost se zvyšuje použitím provozních podmínek přizpůsobených pro produkci významného množství jak uhlovodíkových plynů, tak kapalných paliv ve srovnání s provozním! podmínkami přizpůsobenými výrobě buď uhlovodíkových plynů samotných, nebo samotných kapalin. Například ztekucovací zóna má ^pro^du^kovat ales^poň 8 nebo 1^{0 Ό}/ο^{! h}motnostních plynných paliv s 1 až 4 atomy uhlí^ku 'a alespo^{ň 15} až ²⁰ % hmotnostnfch destilovaných kapalných paliv s teplotou varu ¹⁹³ až ⁴⁵⁴ °C vztaženo na zavedené uhlí. Směs methanu a ethanu se* získá a prodává jako dálkový plyn.

Směs propanu a butanu se získává a prodává jakožto LPG. Oba tyto produkty jsou prémiovými palivy. Topný olej o 'teplotě varu 193 až 454 °C se získá jakožto prémiové palivo pro kotle. Je v podstatě prostý minerálních látek a obsahuje méně než asi 0,4 nebo ^0,5 % ^hmotnostníc^h síry. Těž^ký benzin s 5 atomy uhhku až s teptétou varu ¹⁹³ °C se m^ůže z^hodnotit na benzin ^prémⁱum ^předběžným zpracováním a reformováním. Sirovod^ík se zfeká z ^produ^ktu ^procesu v systému pro odstraňování kyselého plynu a převede se na elementární síru.

Výhoda způsobu podle vynálezu je objasněna na obr. 1, na kterém je křivka tepelné činnosti ^pro kmínovaný ' z^působ ztekucování a zplynování bituminózního uhlí z Kentucky při t&plotě v rozpouštěči 427 až 460 °C 'a za tlaku vodíku v rozpouštěči 11,9 MPa. Teplota v rozpouštěči je vyšší, než je maximální teplota v předehřívači. Do ztekucovací zeny se dodává surové uhlí stálou rychlostí a minerální zbytek se recykluje v suspenzi s destilovaným kapalným rozpouštědlem a normálně pevným ztekuceným uhlím rychlostí, která je pevná k dodržení celkového obsahu pevných látek v zaváděné suspenzi ⁴⁸ °/o Iimoúiostnmh, což je množství blízké obsahu pevných látek pro ^pateřnos^ ' ^které je asi ⁵⁰ až ⁵⁵ % hmotnostních.

^Obr. 1 se týk tepelné činnosti ' kmínovaného procesu pro získání ztekuceného uhlí o 'teplotě varu 454 °C, které je pevné při teplotě místnosti a které spolu s minerálním zbytkem, který obsahuje nerozpuštěné organické látky, je zbytkem ze dna vakuové věže ztekucovací zóny. Tento zbytek ze dna vakuové věže je jedinou uhlíkovou surovinou zaváděnou do zplynovací zóny a zavádí se přímo do zplynovací zóny bez jakéhokohv zpracovánu IMnožsM normálně ^pevného ztekuceného uhlí ze dna vakuové věže se může měnit m^ěněmm te^plot^y, tlaku vodíku nebo doby prodlevy v rozpouštěcí z^ón^ě ne^bo meněrnm ^poměru zavád^ěného uhlí ^k recyMovanému mineráMmu zhytk. Jestliže množství ztekuceného uhlí (454 ' °C + ) ve zbytku ze dna vakuové věže se mění, mění se automaticky složení recyklované suspenze. Křivka A je křivkou tepelné činnosti kmínovanék ^procesu ztékcování a zplynování podle vynálezu; křivka B je typickou křivkou tepelné účinnosti pro typický pouhý zplynovací proces; a bod C znamená obecnou oblast maximální účinnosti kombinovaného ' procesu, která je oko^lo ^72,4 %' ve znázonáovaimm ^příkladu.

Zplynovací systém podle křivky B zahrnuje oxtéačrn zónu ^pro ' výrobu syntézního plynu, konverzní reaktor a jednotku pro odstraňování kyselého plynu, k převádění části syntézního plynu na produkt bohatý vodíkem, přičemž konverzní reaktor a jednotka k odstraňování kyselého plynu jsou kombinovány, dále zahrnuje jednotku pro odstraňování kyselého plynu pro čištění jiného podílu syntézního plynu pro použití jakožto paliva a konverzní reaktor ' v kombinaci s methanizatérem ^k ^ev^ěrn veškerého zbylého syntézního plynu na dálkový ptym

Tepelná účinnost zplynovacího systému zahrnujícího oxidační zónu, konverzní reaktor a methanlzá-tor ve vz^ájemn^é kombinaci je obv^ykle ⁵⁰ a^{ž 65} % a je nížrn než te^pelná účinnost ztekucovacího procesu majícího mírný vý^těže^k normálně ^pevn^ého ztékceného uhlí.

Oxidačrn jednotk νε· zptynováím systému produkuje jakožto první stupeň syntézní plyn. Jak shora uvedeno, není syntézní plyn pokud obsahuje kysličník uhelnatý prodejným palivem a vyžaduje hydrogenační konverzi, jako je methanační stupeň nebo methanolovou konverzi pro zhodnocení na prodejné palivo. Kysličník uhelnatý je nejen кхт^ má vsak tak mzku vý^hřevnou hodnotu, takže dopravní náklady na syntézní plyn jsou nepřijatelné při hodnocení z hlediska výhřevné hodnoty. Schopnost zp^ůso^bu ^po^dle v^yn^álezu v^yu^žít veškerý nebo a^les^po^{ň 60} °/o kdnoty ' siného tepla vodíku plus obsahu kysličníku uhelnatého syntézního plynu produkovaného ja223876 kožto palivo uvnitř používané jednotky bez hydrog&nační konverze přepívá zvýšené te^pelné účinnosti ^kombi.nované^ho z^působu podle vynálezu.

Aby mohl být syntézní plyn využíván jakožto palivo v zařízení podle vynálezu, musí být zařízení vybaveno prostředky pro převádění syntézního plynu nebo neaíikvotního podílu jeho obsahu kysličníku uhelnatého do ztekucovací zóny, dále odstraňováním kyselého plynu a ztekucovací zóna musí být vybavena spalovacími prostředky upravenými pro spalování syntézního plynu nebo podílu bohatého kysličníkem uhelnatým jakožto paliva bez zařazené jednotky pro hydrogenací syntézního plynu. Jestliže množství syntézního plynu není dostatečné pro splnění veškerých požadavků procesu na palivo, musí být zařízení také vybaveno prostředky pro přivádění jiného paliva produkovaného v rozpouštěcí zóně, jako je těžký benzin, LPG, plynná paliva jako methan nebo ethan, ke spalovacím prostředkům v jednotce přizpůsobeným pro spalování takových paliv.

Obr. 1 ukazuje, že tepelná účinnost kombinovaného procesu je tak nízká při 454 stupních Celsia + ztekuceném uhlí ve vý^těžku pod 45 9° ze se neuplatňuje výhota účinnosti se zřetelem na samotné zplynování při provozování kombinovaného procesu při tak vysokých výtěžcích normálně pevného ztekuceného uhlí.

Jak vyplývá z obr. 1 nepřítomnost recyklovaného minerálního zbytku jakožto katalyzátoru ztekucovací reakce při ztekucování vede k výtěžku 454 °C + ztekuceného uhlí v oboru SO % se zřetelem na uhlí zavedené do procesu. Obr. 1 ukazuje, že recyklování m‘nerálního zbytku snižuje výtěžek ⁴⁵⁴ °^C -l- ztekuceněho uhlí na ²⁰ až 2⁵ °/o, což odpovídá oboru maximální tepelné účinnosti kombinovaného procesu. S recyklováním minerálního zbytku se může dosáhnout jemného nastavení výtěžku 454 °C + ztekuceného uhlí k optimalizaci tepelné účinnosti obměňováním teploty, tlaku vodíku, doby ^pro^dlevy a/ne^bo poměru recy^klovan^é suspenze k zaváděnému uhlí za udržování konstantního množství pevných látek v zaváděné suspenzi.

Bod Dj na křivce A udává bod chemické bilance vodíku pro kombinovaný proces. U ⁴⁵⁴ °^C + zte^kucen^ého uhh ve výt^ěžku ¹⁵ %’ (bod DJ, produkuje zplynovač přesně potřebné množství vodíku pro proces ztekucování. Tepelná účinnost při 454 °C + ztekuceném uhlí ve výtěžku podle bodu D, je stejn^á jako ^účinnost při v^yšším výtěžku ⁴⁵⁴ stupňů Celsia + ztekuceného uhlí podle bodu D2. Při ^provozov^árn z^půso^bu v oblasti nižšího výtěžku podle bodu D_b bude rozpouštěcí zóna poměrně větší k dosažení potřebného stupně hydrokrakování a zplynovací zóna bude poměrně malá, protože se do ní bude zavátót ^pom^ěrn^ě mató množství uhlíkatého materiálu. Jestliže se pro ces provozuje v oblastí^: bodu D2, rozpouštěcí zóna bude'poměrně malá, protože se v bodě D2 bude muset hydrokrakovat snížené množství, avšak zplynovací zóna bude poměrně velká. V oblasti mezi body Dj a D2 bude rozpouštěcí zóna a zplynovací zóna poměrně vyvážená a tepelná účinnost se bude blížit maximu.

Bod E na křivce A udává bod bilance vodíku při procesu, který zahrnuje ztráty vodíku při procesu. Bod Et udává množství 454 °C + ztekuceného uhlí, které se musí vyrobit a zavést do zplynovací zóny k výrobě dostatečného množství plynného vodíku pro uspokojení chemické potřeby vodíku procesu zvětšené o ztráty plynného vodíku v kapalném a plynném produktu. Poměrně velké množství 454 °C + ztekuceného uhlí produkovaného v bodu E2 se dosahuje za stejné tepelné účinnosti jaké se dosahuje v bodu Ep Za podmínek v bodu Ej je rozměr rozpouštěcí nádoby poměrně velký k dosažení vyššího ·.· stupně hydrokrakování požadovaného v tomto bodu a. rozměr zplynovače je odpovídajícím způsobem poměrně malý. Na druhé straně za podmínek podle bodu E2 je rozměr rozpouštěče poměrně malý pro nižší stupeň hydrokrakování, zatímco rozměr zplynovače bude poměrně velký. Rozpouštěcí a zplynovací zóna jsou navzájem vyváženy ve svých rozměrech v oblasti mezi body Ej a E2 (například mezi výtě^žkem ⁴⁵⁴ °C + uhh 1^7,5 až ²⁷ %) a tepelné účinnosti v této zóně jsou nejvyšší.

^{V b}odě X na spojnici ^{Ej E} ₂ výt^ěže^{k 454} stupňů Celsia + ztekuceného uhlí je právě odpovídající ke splnění požadavku na vodík procesu a ke splnění požadavků procesu na veškeré palivo. Při výtěžcích 454 °C ztekuceného uhlí mezi body Ej a X se veškerý syntézní plyn, kterého není zapotřebí pro dodání vodíku pro proces, používá jakožto palivo při procesu, takže není zapotřebí žádné hydrogenační konverze syntézního plynu a tepelná účinnost je vysoká.

Avšak při výtěžku °C + ztekuceného uhlí v oblasti mc-zi body X a E2 454 °C + ztekuceného uhlí produkované v nadbytku se zřetelem na bod X, nemůže být spotřebováno v rámci procesu a musí se proto zpracovávat další konverzí, jako je methanace, pro prodej ve formě dálkového plynu.

Obr. 1 ukazuje, že tepelná účinnost kombnovataho procesu vzrůs^{tá, k}dyž . vzrůstá množství synkézního plynu vhodného pro palivo a dosahuje vrcholu v oblasti bodu Y, kdy produkovaný syntézní plyn právě splňuje veškeré požadavky procesu na palivo. Tepelná účinnost začíná klesal v bodě Ύ, jelikož se produkuje více syntézního plynu, než kolik se v procesu může využít jako paliva, a jelikož je v bodě Y zapotřebí meéhanační jednotky k převedení nadbytku syntézního plynu na dálkový plyn.

O^br. 1 ukazuje^, že se ^dosahuje ztopení te223876 pelné účinnosti podle vynálezu tehdy, když množství 454 °C + ztekuceného uhlí produkovaného ie úměrné produkci jakéhokoliv množství například 5, 10 nebo 20 až asi 90 nebo 100 °/o potřebného jako palivo pro proces. Obr. 1 však ukazuje, že výhodia tepelné účinnosti stále přetrvává, i když ve zmenšené míře, jestliže se většina syntézního plynu produkovaného využívá bez methanace к plnění požadavku procesu na palivo, jakkoliv se produkuje omezený nadbytek syntézního plynu, který vyžaduje· methanaici, iaby se stal prodejným. Jestliže množství produkovaného syntézního plynu, který vyžaduje methanaci je nadměrné, jak se ukazuje z bodu Z, ztrácí se výhoda tepelné účinnosti podle vynálezu. Je důležité připomenout, že vzrůst tepelné účinnosti o 1 °/o u jednotek provozního rozměru podle vynálezu může přinést roční úspory kolem deset miliónů dolarů.

Ztekucovací proces se má provozovat tak, aby hmotnostní procento 454 °C + normálně pevného ztekuceného uhlí, při přepočtu na suché, do procesu zaváděné uhlí, bylo jakoukoliv hodnotou mezi 15 a 45 °/o, výhodněji mezi 15 a 30 % a nejvýhodněji mezi 17 a 27 W; při tomto nejtěsnějším rozmezí se dosahuje výhod tepelné účinnosti podle vynálezu.

Jak bylo shora uvedeno, procento výhřevné hodnoty vztažené na veškerou požadovanou energii pro proces, které se odvozuje od syntézního plynu produkovaného ze vsázky zavedené do zplynovače, má být alespoň 5, 10, 20 nebo 30 %, počítáno na výhřevnou hodnotu, až do 100 %; zbylá energie pro proces se odvozuje od paliva produkovaného přímo ve ztekucovací zóně a/nebo z energie dodávané ze zdrojů mimo proces, jako je elektrická energie.

Je výhodné, aby podíl paliva pro jednotku, kterým není syntézní plyn, byl odvozen ze ztekucovacího stupně spíše než ze surového uhlí, jelikož předběžné zpracování uhlí ve ztekucovacím stupni umožňuje extrakci hodnotných frakcí z uhlí při zvýšené účinnosti kombinovaného procesu podle vynálezu.

Křivka A na obr. 1 ukazuje tepelnou účinnost kombinovaného procesu ztekucování a zplynování uhlí podle vynálezu na příkladu bituminózního uhlí Kentucky, přičemž výtěžek 454 °C -b normálně pevného ztekuceného uhlí kolísá od vysoké hodnoty 60 hmotnostních procent к nízké hodnotě 10 proč, hmotnostních, vztaženo na suché uhlí zavedené do procesu jakožto vsázka.

Zatímco bituminózní uhlí Kentucky podle obr. 1 je snadno přístupné hydrokrakováiní na výtěžek normálně pevného ztekuceného uhlí menší než 10 % hmotnostních, určité jiné druhy uhlí nejsou tak snadno hydrokrakovatelné na tak nízký výtěžek normálně pevného ztekuceného uhlí. Nespalitelná povaha těchto jiných druhů uhlí je pravděpodobně způsobena jejich uhlovodíkovou strukturou a/nebo jejich obsahem minerálních látek.

Například se zjistilo, že obsah železa v uhlí funguje jako hydrokrakovací katalyzátor a tento katalytický jev je znásoben ve ztekucovacím procesu používajícím recyklovaný minerální zbytek. Zjistilo se, že zvýšený obsah železa v zaváděném uhlí v procesu používajícím recyklování minerálního zbytku podporuje vzrůst hydrokrakovací reakce. Také se zjistilo, že obsah kyslíku v suchém zaváděném uhlí má značný vliv na rozsah hydrokrakování, ke kterému dochází při ztekucovacím procesu, přičemž nízký obsah kyslíku v zaváděném uhlí indikuje nespalitelnou uhlovodíkovou strukturu. Zřejmě kyslíkový atom, vázaný mezi dvěma uhlíkovými atomy v molekulové struktuře je obzvláště citlivý ke hydrokrakování a poměrná nepřítomnost takových atomů kyslíku indikuje nespalitelnou molekulární strukturu.

Se způsobem podle vynálezu souvisí odvození matematických vztahů nebo rovnic, které využívají obsahu železa a kyslíku v dákovaném uhlí к předpovídání výtěžku 454 °C + ztekuceného uhlí, kterého je zapotřebí jakožto produktu ztekucovací zóny, který se má zavádět do zplyňovací zóny, aby se dosáhlo zvýšení tepelné účinnosti kombinovaného procesu podle vynálezu.

Zjistilo se, že první níže uvedený vzorec umožňuje přesné předpovědi pro bituminózní uhlí, zatímco druhý níže uvedený vzorec umožňuje přesné předpovědi pro subbituminózní uhlí a pro lignity. Díky těmto vzorcům se předchází nutnosti získat značné množství hodnot potřebných pro sestrojování křivky jako například křivky A na obr. 1 pro každé zaváděné uhlí.

Tyto vzorce jsou založeny na poznatku, že citlivost ke hydrokrakování vzrůstá ve ztekucovací zóně se vzrůstajícím obsahem kyslíku a/nebo se vzrůstajícím obsahem železa v zaváděném uhlí. Když citlivost ke hydrokrakování vzrůstá, obor optimální účinnosti procesu daný délkou spojnice E^ na obr. 1 se zužuje, zatímco když citlivost ke hydrokrakování klesá, obor optimální účinnosti procesu daný délkou spojnice bodů Ε_χΕ₂ na obr. 1 se zvětšuje. Důvod vzrůstu v uvedeném oboru je ten, že uhlí, které se obtížněji hydrokrakuje, vyžaduje zpravidla více energ e pro konverzi na požadovaný stupeň. Uvedené dva vzorce jsou kvantitativním vyjádřením těchto obměn.

Jelikož je obsah kyslíku a železa značně odlišný u bituminózního uhlí a ve skupině subbituminózních uhlí a lignitů, je zapotřebí pro každý druh uhlí odlišného vzorce. Hlavním důvodem pro použití odlišných vzorců pro každou skupinu uhlí je skutečnost, že se molekulární struktura subbituminózních uhlí a. lignitů značně liší od molekulární sltruktury bituminózního uhlí, zvláště se zřetelem na kyslíkové vazby.

Na křivce A na obr. 1 je bod E₍_ bodem provozní rovnováhy vodíku. J-ak shora vysvětleno, je možno ^dosahovat v^yšší tepelné účinnosti než jaké se dosahuje v bodě E, tím, že se ve ztekucovací zóně produkuje množství 454 °C + ztekuceného uhlí větší, . než jak vyplývá z bodu E(, nepřesahující však množství ztekuceného uhlí udávaného v bodě E2, za podmínky, že toto množství 454 °C + ztekuceného uhlí odpovídá a^los^poň 5 % cel^kov^{é p}otřebn^é energie ^pro ztekucovací proces. Shora bylo také uvedeno, že v případě, kdy množství normálně . pevného ztekuceného uhlí převyšuje množství udané v bodu E2, jak udává bod ' Z na křivce A, ztrácí se . výhody tepelné účinnosti způsobu podle vynálezu. Následující vzorce udávají výtěžky 454 °C + ztekuceného uhlí odpovídající bqdů E-LE₂ na křivce A obr. 1 pro bituminózní uhlí a pro skupinu subbituminózních uhlí a pro lignity, jakožto pro druhou skupinu zaváděné suroviny.

Vzorec pro bituminózní uhlí:

R = 13 + (8 — OJ — 3 (Fe — 1,5)

Vzorec pro subbituminózní uhlí a pro lignity:

R = 13 + (18 — O) — 3 (Fe — 0,5) kde znamená

Fe % hmotnostm ^železa vztažen^á na suché zaváděné uhlí, ⁰ -% Jmotnostní kyshku vztažen^á na suché zaváděné uhlí,

R výtěžek 454 °C + ztekuceného uhlí v nadbytku nad výtěžkem 454 °C + ztekuceného uhlí potřebného pro splnění požadavků procesu na reakční vodík, přičemž je výtě^že^k v^yj^ádřen v %' ^hmotnostn^ích suchého zavedeného uhlí.

iDbsah žeteza v zavedeném uhh je produktem hmotnostní frakce ^popela v such^ém uhlí násobený 0,7hmotovým dílem obsahu k^ysli^čníku zelezitéto v suclmm ^po^pelu (^0,7 je podíl železa v kysličníku železitém).

Obsah kyslíku v zaváděném uhlí se stanoví elementárm anatyzou suc^hého zav^áděného uhlí. Stanoví se obsah uhlíku, vodíku, síry, dusíku a popela a odečtení sumy těchto prvků od 100 se považuje za množství kyslíku.

Bituminózní uhlí Kentucky představované křivkou A na obr. 1 se používá při způsobu podle příkladů 1 až 3 a má obsah železa 2,0 a kyslíku 9,6. Shora uvedený vzorec pro toto uhlí je:

R = 13 + (8 — 9,6) — 3 (2,0 — 1,5) R = 9,9

Tato hodnota R dobře odpovídá oboru spojnice E1E2 na obr. 1. Křivka A na obr. 1 ukazuje, že se bodu rovnováhy vodíku do sáhuje při výtěžku normálně pevného zte^kucen^ého uhh o^kolo 17,4 %. Tento vý^počet ukazuje, že u shora uvedeného bituminózního uhlí Kentucky bude tepelná účinnost kombinovaného ztekucování a zplynování uhlí nad tepelnou účinností při výtěžku norm^áln^ě pevn^ého ztekucen^ého uhh 1^7,4 %, jestliže výtěžek normálně pevného ztekuceného uhh ^bude nad I^7,4 · % avšak nikohv nad ^27,3 % (1^7,4 + ^9,9J tak a^by b^yl nadbytek produkovaného syntézního plynu odpovMajírí ^dod^áv^ám a^les^po^{ň 5} % cenové energie potřebné pro proces kombinovaného ztekucování a zplynování uhlí podle vynálezu.

Jak shora uvedeno, je vysoká tepelná účinnost spojena s mírným výtěžkem normálně pevného ztekuceného uhlí, což je opět spojeno s mírnými.podmínkami při ziekucování. Za mírných podmínek se produkuje ve ztekucovací zóně závažné množství uhlovodíkových plynů a kapalných paliv a velmi vysoký a velmi nízký výtěžek normálně pevného ztekuceného uhlí · odrazuje. Jak je uvedeno, mírné podmínky, které vedou ^{k p}om^ěrn^ě vyvážel směsi u^hlovod^íkovýc^h plynů, ztekuceného a pevného uhlí jakožto k produktům ze ztekucovací zóny, vyžadují jednotku, ve ktoré velikost rozpouštěči a zplynovací zóny jsou rozumně vyváženy, přičemž obě zóny jsou střední velikosti. J^j^ťtFže rozměry rozpouštěči a zplynovací zóny jsou rozumně vyváženy, produkuje zplynovací zóna více syntézního plynu, než · je ho zapotřebí pro splnění požadavku procesu na vodík.

Vyvážený proces vyžaduje proto jednotku vybavenou prostředky pro zavádění proudo syntézního. plynu po odstranění kyselého plynu do ztekucovací zóny nebo někam jinam na jedno nebo několik míst procesu, která jsou vybavena hořáky pro spalování syntézního plynu nebo . podílu syntézního plynu bohatého kysličníkem uhelnatým jakožto provozního paliva. Obecně jsou nutné odlišné typy hořáku pro spalování syntézního plynu nebo kysličníku uhelnatého, než jakých je zapotřebí pro spalování uhlovodíkových plynů. Jedině v takovém zařízení se dosahuje optimální tepelné účinnosti. Proto je tato charakteristika zařízení rozhodující, jestliže má mít zařízení objevenou optimální tepelnou účinnost podle vynálezu.

Mírné a poměrně vyvážené operace, Jak popsáno, se dosahuje mnohem snadněji, jestliže se v rozpouštěči nechá ustavit reakční rovnováha bez jakéhokoliv potlačování nebo podporování reakce. Například hydrokrakovací reakce nemá probíhat do té míry, .aby vznikalo jen velmi málo normálně pevného ztekuceného uhlí, mebo aby nevznikalo vůbec žádné normálně pevné ztekucené uhlí. Na druhé straně se hydrokrakovací reakce nemá · příliš potlačovat, jelikož při příliš vysokém výtěžku normál22387В ně pevného ztekuceného uhlí by se ostře snižovala účinnost procesu.

Jelikož jsou hydrokrakovací reakce exotermní, teploty v rozpouštěči se mají nechat přirozeně vzrůstat nad teplotu v předehrívači. Jak shora uvedeno, předcházení takovému vzrůstu teploty by vyžadovalo zavádění značně většího množství chladicího vodíku, než je zapotřebí při takovém vzrůstu teploty. To by snižovalo tepelnou účinnost v důsledku nutnosti vyrábět větší množství vodíku, než jakého by bylo jinak zapotřebí a vyžadovalo by to tedy nákladů na přídavnou energii ke stlačování nadbytku vodíku. К zábraně rozdílnému vývoji teplot v předehřívací zóně a v rozpouštěcí zóně se může v predehrívací zóně nechat vzrůst teplota, čímž se ruší jakýkoliv vývoj rozdílů teplot v predehrívací a rozpouštěcí zóně, :to by však vyžadovalo použití více paliva v předehřívací zóně. Proto se zdá, že jakákoliv opatření, к udržování teploty v předehřívací a rozpouštěcí zóně by působila nepříznivě na ztekucovací reakci a snižovala by tepelnou účinnost procesu.

Při procesu produkovaný minerální zbytek sestává z hydrogenačního a z hydrokrakovacího katalyzátoru a z jejich recyklu uvnitř procesu ke vzrůstu jeho koncentrace, což vede ke vzrůstu reakční rychlosti, která má sklon přirozeně probíhat, čímž se snižuje potřebná doba prodlevy v rozpouštěl cí zóně a/nebo se snižuje potřebný rozměr rozpouštěcí zóny. Minerální zbytek je suspendován v produkované suspenzi ve formě velmi malých částic o rozměru 1 až 20 mikrometrů; malá velikost částic pravděpodobně podporuje jejich katalytickou aktivitu. Recyklování katalytického materiálu silně snižuje množství potřebného rozpouštědla, Proto recyklování produkovaného minerálního zbytku v suspenzi s destilovaným kapalným rozpouštědlem ve vhodném množství pro vytváření vhodné rovnovážné katalytické aktivity podporuje tepelnou účinnost procosu.

Katalytické a jiné vlivy recyklovaného produkovaného minerálního zbytku mohou snižovat asi o polovinu nebo i více výtěžek normálně pevného ztekuceného uhlí ve ztekucovací zóně hydrokrakovací reakcí a mohou také navozovat zvýšené odstraňování síry a kyslíku. Jak vyplývá z obr. 1, 20 až 25 % 454 °C 4- uhlí poskytuje v podstatě maximální tepelnou účinnost kombinovaného ztekucovacího a zplynovacího procesu podle vynálezu. Podobného stupně hydrokrakování se nemůže uspokojivě dosáhnout, jestliže se teplota v rozpouštěcí zóně nechá vzrůst bez omezování exotermními reakcemi probíhajícími v této zóně, protože by docházelo к nadměrnému koksování.

Použití venkovních katalyzátorů při ztekucovacím procese není ekvival&ntní použití recyklovaného minerálního zbytku, jelikož by zavádění venkovního katalyzátoru zvyšovalo provozní náklady, proces by se stával komplexnějším a tím by se snižovala účinnost procesu na rozdíl od použití vlastního katalyzátoru nebo katalyzátoru vytvářejícího se in sítu. Proto způsob podle vynálezu nepotřebuje používat a nepoužívá venkovních katalyzátorů.

Jak již bylo uvedeno, křivka optimalizace tepelné účinnosti podle obr. 1 se vztahuje na optimalizaci tepelné účinnosti speciálně к získání normálně pevného ztekuceného uhlí a vyžaduje se, aby se veškeré získané normálně pevné ztekucené uhlí bez jakéhokoliv ztekuceného uhlí nebo uhlovodíkových plynů zavádělo do zplynovací zóny. Proto je nezbytné, aby jakákoliv jednotka mající popsanou křivku optimalizace účinnosti byla vybavena vakuovou destilační věží, s výhodou zároveň s destilační věží pracující za tlaku okolí, к dokonalému oddělení normálně pevného ztekuceného uhlí od ztekuceného uhlí a od plynných uhlovodíků. Samotná destilační věž, pracující za tlaku okolí, není schopna· oddělit dokonale kapalný destilát od normálně pevného ztekuceného uhlí. Ve skutečnosti se popřípadě destilační věž, pracující za tlaku okolí, může z jednotky vypustit. Když se do zplynovací zóny zavádí ztekucené uhlí, dochází ke· snížení účinnosti, jelikož na rozdíl od normálně pevného ztekuceného uhlí je ztekucené uhlí palivem prémium. Ztekucené uhlí spotřebovává při své výrobě více vodíku než normálně pevné ztekucené uhlí. Těmto navíc spotřebovaný vodík obsažený ve ztekuceném uhlí by přicházel nazmar v oxidační zóně a tato ztráta vodíku by pak představovala snížení účinnosti procesu.

Schéma provádění kombinovaného procesu podle vynálezu je na obr. 2.

Suché a práškované surové uhlí, které je jedinou uhelnou surovinou zaváděnou do procesu, se vede potrubím 10 do mísící nádrže 12 pro suspenzi, kde se· míchá s horkou recyklovanou suspenzí obsahující rozpouštědlo z procesu zaváděnou potrubím 14. Recyklovaná směs suspenze obsahující rozpouštědlo v množství 1,5 až 2,5 dílů hmotnostních suspenze na jeden díl uhlí v potrubí 16 se čerpá pístovým čerpadlem 18 a po přimíšení recyklovaného vodíku, zaváděného potrubím 28 a upraveného vodíku, zaváděného potrubím 92 před průchodem válcovou předehřívací pecí 22 se z válcové předehřívací pece 22 zavádí potrubím 24 do rozpouštěče 26. Poměr vodíku ke z pracovávanému uhlí je asi 1,24 m³/kg.

Teplota reakčních složek při výstupu z válcové předehřívací pece 22 je asi 371 až 404 ^C. Při této teplotě jc· uhlí částečně rozpuštěno v recyklovaném rozpouštědle a právě začínají exotermní hydrogenační a hydrokrakovací reakce. Zatímco se postupně zvyšuje teplota ve válci válcové předehřívací pece 22, je v rozpouštěči 26 obecně rovnoměrná teplota a teplo, vyvíjející se při hydrokrakovacích reakcích v rozpouště či 26 zvyšuje teplotu reakčních složek na 449 až 466 °C. Chladicí vodík, zaváděný - potrubím 28 se vstřikuje do rozpouštěče 26 na různých místech k řízení reakční teploty a ke zmírňování důsledků exotermních reakcí.

Výtok z rozpouštěče 26 se vede potrubím 29 do oddělovacího systému 39 pro páru -a kapalinu. Proud horké páry odváděný z hlavy oddělovacího systému 30 se ochlazuje v řadě tepelných výměníků a v přídavném oddělovacím systému pro páru a kapalinu a odvádí se potrubím 32. Kapalný destilát z tohoto oddělovacího systému se vede potrubím 34 do frakcionační jednotky ' 36 pracující za tlaku okolí. Nekondenzovaný plyn v potrubí 32 obsahuje nezreagovaný - - vodík, methan a jme ^- teh^ké uhtovotfky; plus sirovodík a kysličník uhličitý a vede se do - jednotky - uro odstraňování, kyselých plynů 38 k odstraněrn sirovoteku -a tysltáníku uhličitého. Získá se sirovodík a - převádí se - na elementární síru, která se z procesu odvádí potrubím 40. Část vyčištěného plynu se vede potrubím 42 pro další zpracování do kryogenní -jednotky 44 k - odstranění methanu a ethanu jakožto dálkového plynu, který se odvádí potrubím 46 a k odstranění propanu a butanu jakožto LPG, který se odvádí potrubím 48. Vyčištěný vodík, s čistotou ⁹⁰ %, v potru^bí 50 se mmí se zb^ylým plynem po odstranění kyselých podílů v potru^bí 52 a ^předstovuje rec^yklovaný vo^dík pro proces.

Kapalná suspenze z oddělovacího systému - 30 pro páru a kapalinu se vede potrubím -56 a rozděluje se na dva hlavní proudy - v potrubí 58 a 60. V potrubí 58 je recyklovaná suspenze obsahující rozpouštědlo, normálně ztekucené uhlí -a minerální zbytek - jakožto katalyzátor. Nerecyklovaný podíl suspenze se vede potrubím 60 do frakcionační jednotky 36 pracující za - tlaku okoh ^pro odd&ení většn^{y p}roduktů z procesu.

Ve frakcionační jednotce 36 pracující za tlaku okolí se - při destilaci odvádí z hlavy těžký ' benzin potrubím 62, střední destilát potrubím 64 a zbytek ze dna potrubím 66. Zbytek - ze dna se potrubím 66 zavádí do vakuové destilační věže 68. Teplota produktu zaváděného do frakcionační jednotky 36 se normálně udržuje tak, aby byla dosta^tečn^ě vyso^ká a aby ne^bylo nutn^{é příd}avn^é předehřívání kromě předehřívání na začátku operace. Směs palivového oleje z frakcionační jednotky 36 pracující za - tlaku okolí v potrubí 64 a získaného středního destilátu z vakuové destilační věže 68 odváděná potrubím 70 představuje hlavní část topného oleje produkovaného procesem a odvádí se potrubím 72. Produkt v potrubí 72 obsahuje destnlát palivového oleje o teplotě varu 193 až 454 °C a jeho část se může recyklovat do mísící nádrže - 12 pro suspenzi ^trubrn ^{73 k} nzern obsahu ^pevných mtek v suspenzi zaváděné do procesu a k ří zení poměru uhlí k rozpouštědlu. Potrubím 73 vedený recyklovaný produkt přispívá pružnost procesu tm že umornuje měnit poměr rozpouštědla k recyklované suspenzi, takže tento poměr není pevně daný pro daný proces materiálem zaváděným potrubím 58. Potrubím 73 vedený recyklovaný produkt může také zlepšovat čerpatelnost suspenze.

Produkt ze dna -vakuové destilační --věže obsahuje veškeré normálně pevné ztekucené uhlí, nerozpuštěné organické látky -a minerální podíl -a je prost jakékoliv destilátové kapalíny -a uhlovodíkových plynů; vede se potrubím 74 do zplynovače 76 k parciální oxidaci. JePkož je zplynovač 76 uzpůsoben k přijímání a zpracovávání uhlovodíkové suspenze, nemá být zařazován žádný konverzní stupeň pro uhlovodíky mezi vakuovou dest-Hační věž 68 a mezi zplynovač 76, jako je například koksovací jednotka, který - by rozrušoval suspenzi, takže by bylo nutné opětovné suspendování ve vodě. Množství - vody, nutné - -pro - suspendování koksu je větší, než množství vody obvykle nutné pro zplynovač, takže by se snižovala úmnnost z^plynova^če množsMm tepa spotřebovávaného pro odpařování -nadbytku - vody.

Pro zplynovač 76 se připravuje . - dusíku prostý kyslík v kyslíkové jednotce 78 - a zavádí se do zplynovače potrubím 80. Pára se dodává do zplynovače 76 potrubím 82. Veškerý minerální obsah do procesu zaváděného uhlí potrubím 10 se odvádí z procesu jakožto - inertní struska potrubím 84, které odvádí strusku ze dna zplynovače 76.

Syntézní plyn se produkuje ve zplynovačí 76 a jeho část se vede potrubím 86 do konverzního reaktoru - 88 pro - konverzi konverzní reakcí, při - které pára - a - kysličník uhelnatý se - převádějí - na vodík - - a kysličník uhličitý, - načež se v jednotce pro odstraňování kyselého plynu 89 odstraňuje - sirovodík a kysličník uhličitý. Získaný vodík vyčištěný na^{- 9}0- až 1OO°/o^- rnstotu se ^pak sthamije na provozní tlak kompresorem - 90 - a vede se potrubím 92 . jakožto upravený vodík do válcové předehřívací pece 22 a do rozpouštěče 26. Jak - bylo shora - uvedeno, - vyvíjí se ve zplynovači 76 teplo, - což se nepovažuje za spotřebu energie v rámci procesu, ale spíše za - reakční teplo.- potřebné pro výrobu syntézního plynu jakožto reakčního produktu.

Rozhodujícím znakem vynálezu je, že množství syntézního plynu, produkovaného ve - zplynovači 76, je dostatečné nejen pro dodávání veškerého molekulárního vodíku pro proces, ale také - - pro dodávání bez metMnačntoo s^tupn^ě 5 -a^{ž 100} % ve^ške*r^ého tepla - - a energie - pro - proces. Za tímto účelem se - - část - syntézního plynu, která se nezavádí do - konverzního reaktoru, vede potrubím 94 do jednotky 96 k odstraňování kyselého plynu, kde se z něho odstraňuje sirovo223876 dík a kysličník uhličitý. Po odstranění sirovodíku splňuje syntézní plyn standardní požadavky z hlediska hygieny ovzduší, zatímco odstraněním kysličníku uhličitého se zvyšuje tepelný obsah syntézního plynu, takže se může dosahovat jemnějšího řízení tepla, jestliže se syntézního plynu použije jakožto paliva.

Proud vyčištěného syntézního plynu se vede potrubím 98 do boileru 100. Boiler 100 je vybaven prostředky pro spalování syntézního plynu jakožto paliva. Voda teče do boileru potrubím 102 a převádí se v boileru 100 na páru, . která se odvádí potrubím 104 pro dodávání energie procesu, jako například k pohánění pístového čerpadla 18. Oddělený proud syntézního plynu z jednotky 96 k odstraňování kyselého plynu se vede potrubím 106 do válcové předehřívací pece 22, kde se ho využívá jakožto palivo. Syntézního plynu se může podobně používat v kterémkoliv jiném místě procesu vyžadujícím palivo. Jestliže syntézní plyn nesplňuje veškerou potřebu paliva · pro proces, může se zbytek paliva a energie požadované procesem dodávat ve formě jakéhokoliv nepremiového paliva připraveného přímo ve ztekucovací zóně. Jestliže je to ekonomičtější, může se určitá část energie nebo veškerá energie pro proces, která se neodvozuje od syntézního plynu, odvozovat od neznázorněného zdroje mimo proces, . jako například od elektrické energie.

Přídavný syntézní plyn se může vést potrubím. . 112 do konverzního reaktoru 114 ke zvýšení poměru vodíku ke kysličníku uhelnatému z 0,6 na 3. Směs, obohacená vodíkem, 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. . Množství dálkového plynu, vztaženo na výhřevnou hodnotu, vedené potrubím 120 má být menší než množství syntézního plynu používaného jakožto provozní ' palivo vedené potrubím 98 a 106, aby byly zajištěny výhody tepelné účinnosti podle vynálezu.

Část vyčištěného syntézního plynu se vode potrubím 122 do kryogenní · separační jednotky .. 124, kde se navzájem oddělují vodík a kysličník uhelnatý. Místo kryogenní separační jednotky se může použít adsorpční jednotky. Produkt, bohatý vodíkem, se odvádí potrubím 126 a může se mísit s upraveným vodíkem v potrubí 92 a pak se může nezávisle zavádět do ztekucovací zóny nebo se může prodávat jakožto produkt procesu. Produkt, bohatý kysličníkem uhelnatým se odvádí potrubím 128 a může se mísit se syntézním plynem používaným jakožto provozní · palivo, v potrubí 98 nebo v potrubí 106 nebo se může prodávat nebo se může nezávisle používat jakožto provozní palivo nebo jakožto chemická surovina.

Obr. 2 ukazuje, že zplynovací sekce je při způsobu podle vynálezu dokonale zabudo vána . do ztekucovací . sekce. Veškerá surovina zaváděná . do zplynovací · sekce se odebírá ze ztekucovací . sekce a . veškerý plynný produkt nebo většina plynného produktu ze . zplynovací . sekce se spotřebovává v procesu buď jakožto reakční složka, · nebo jakožto .. palivo.

Příklad 1

Surové bituminózní uhlí Kontucky se práškuje, suší a . mísí s horkou . suspenzí obsahující recyklované rozpouštědlo z procesu. Směs uhlí a recyklované suspenze s 1,5 až

2,5 hmotnostními díly suspenze -na jeden díl uhlí se čerpá spolu s vodíkem vyhřátou předehřívací zónou do rozpouš.těcí . zóny. Množství vodíku se zřetelem na uhlí je 1,24 m.3/ /kg.

Teplota reakčních . složek ve ..výstupu z předehřívací zóny . je . asi 371 až 399 °C. V tomto bodu je uhlí částečně rozpuštěno . ' v recyklované suspenzi a právě začínají . .exotermní hydrogenační a hydrokrakovací reakce. . Teplo, vyvíjející . se . při ..těchto .reakcích v rozpouš.těcí zóně, dále . zvyšuje . teplotu . reakčních složek na 438 až 466 °C. Ochlazovací vodík se vstřikuje na různých místech rozpouštěcí zóny ke snížení účinků . exotermních reakcí.

Produkt z rozpouštěcí zóny se vede . ' . systémem pro rozdělení produktu, který zahrnuje destilační věž pracující za tlaku okolí a destilační věž pracující za . vakua. 454 °C + zbytek z. vakuové destilační věže představuje . veškerý nerozpuštěný . minerální zbytek . plus veškeré normálně pevné . ztekuce-né uhlí prosté ztekuceného uhlí a uhlovodíkových plynů a vede se do zplyňovače profukovaného kyslíkem. Syntézní plyn, produkovaný ve zplynovači, . má poměr vodíku ke kysličníku uhelnatému asi 0,6 a vede se do konverzního . reaktoru, kde se pára a kysličník uhelnatý převádějí na. vodík a kysličník uhličitý, načež se vede do . jednotky k odstraňování . . kyselých plynů, kde se z něho odstraní kysličník . uhličitý a sirovodík.

Vodík o 94 % čistotě se pak stlačuje . a zavádí se jako upravený vodík do . předehřívací a rozpouštěcí zóny.

Při způsobu podle . tohoto příkladu je množství uhlovodíkového materiálu, zaváděné . do zplynovací .zóny, dostatečné ke splnění požadavků procesu na vodík v . to . počítaje provozní . ztráty vodíku, a . k dodání 5 % veškeré energie požadované pro proces při přímém spalování v procesu. . Zbylé požadavky procesu na energii jsou uspokojovány spalováním lehkých uhlovodíkových plynů a těžkého . benzinu, produkovaných ve ztekucovací zóně a kupovanou elektrickou energií.

Při způsobu se zpracovává uhlí tohoto chemického složení:

^Te^peln^á účinnost ^procesu mm· J. ^kg/d

Zavedeno uhlí ⁽27,2 ^x 10θ kg/d) 809 768^,98 elektrická energie (132 megawatů)* ^{33 075,72} bituminózní uhlí Kentucky

O/o ^hmotnostn^í (vztažená na suché uhlí] uhlík vodík síra dusík kyslík popel vlhkost

71,5

5.1

3.2

1.3

9,6

8,9

Ve ztekucovací zóně vznikají dále uvedené produkty. Je jasné, že ztekucovací zóna produkuje jak kapalný, tak plynný produkt ve^dle ⁴⁵⁴ °C + zbytou oúsahujmtoo popel. Hlavním produktem procesu je po^pele ^pros^tý ^to^pný otej obsahují^ ^{0,3 íO}/o hmotnostní síry, který je vhodný pro elektrárny a pro průmyslové závody.

Výtěžek hydrogenačního [rozpouštěcího] stupně % hmotnostn^í vztatená na ^hmo^tnos^t sudmho uMí

plyn C.—C4	16,2
těžký benzin (193 °C)	11,6
destilát topného oteje ЦЭЭа ž454	cc ] 36,6
pevné ztekucené uhh (^5 40С+)	17,7
nerozpuštěné orgainické láto у	5,4
minerální látky	9,3
sirovodík	2,1
kysličník uhelnatý + kysličník
uhUčftý	1,9
voda	7,8
amoniak	0,9
celkem	104,5
spotřeba vodfau (% hmotnostm)	.4,5

V následující tabulce jsou uvedeny výtěžky produktů zbývajících · pro prodej po odečtení paliva potřebného pro závod.

Výtěžek produktů

Rychlost zaváděného uhlí jakožto suroviny (přepočteno · na sušinu) (k^g/d) 27^,2 x 10⁶

Produkty:

d^átoový ^plyn (mm¹' m^3/d)

LPG ⁽m³/d)2563 tě^žký benzin (m^3/d) ^deí^t^i^lát topn^ého oleje (m³/d) ¹¹ mm znamená zde ja^kož ⁱ v ostatrnch tabutoác^h „mUtón“ ^V následuje tabutee je uvedena zav^áděná energie, odváděná energie a tepelná účinnost způsobu kombinovaného ztekucování ' a zplynování podle vynálezu.

	celkem	842 844,70
Získáno
dálkový plyn (1)		32 188,12
LPG		89 727,31
těžký benzin		137 213,99
destilát topného	oleje	347 194,57
	celkem	606 324,00
Tepelná účinnost	(procenta)	71,9

* vztaženo na tepelnou účinnost elektrárny 34 % (1) 48 525 J kg/m3

Tento příklad ukazuje, že v případě, kdy kombinovaný způso^b ztetocov^ a z^plynování pracuje tak, že množství uhlovodíkových látek, vedených ze ztekucovací zóny do zplynovací zóny, je úměrné tomu, aby se ve zplynovací zóně vyrábělo dostatek syntézního plynu k uspokojení požadavků procesu na vodík a jen asi ⁵ % celkových ^požadavků procesu na energii, je tepelná ú^činnost ^kombinované^ho ^procesu ^71,9 ·%.

Příklad 2

Kombinovaný způsob ztekucování a zplynování se provádí podobně, jako je · popsáno v příkladu 1, a používá se stejného bituminózního uhlí Kentucky s tou výjimkou, že množství uhlovodíkových látek, zaváděné ze ztekucovací zóny do zplynovací zóny, je přizpůsobené · (tak, aby zplynovací zóna produkovala veškerý vodík potřebný pro proces plus syntézní plyn v množství kryjírim ⁷⁰ % ce^lkov^ého ^poža^davku ^procesu na energii při spalování syntézního plynu přímo v procesu.

Přehled produktů ze ztekucovací zóny:

% hmotnostm vztažená na hmotnost suchého uhlí

plyn Oj až C4	12,8
těžký benzin (193 °C)	9,9
destilát topného oleje
(193·až 454 °C)	28,8
nerozpuštěné orgamcké látky	5,5
pevné ztekucené uhlí (454 °0+)	25,3
minerální látky	9,3
sirovodík	2,0
kysličník- uhličitý + kysličník
uhelnatý	1,8
voda	7,7
amoniak	0,7

celkem s^potře^ba vodtou

103,8

3,8

V následující tabulce jsou - uvedeny výtěžky produktů zbývajících pro prodej po odeětení paliva potřebného pro závod.

Výtěžek produktů

Rychlost zavádění . uhlí jakožto suroviny (přepočteno na sušinu) /2 pro proces je dodáváno - - ve- formě Cf - - až C2 plynu, produkovaného ve ztekucovací zóně.

Přehled produktů ze ztekucovací zóny:

%- hmotnostní vztažená na hmotnost suchého uhlí (kg/d) 27,2 x 10®

Produkty:

dálkový . plyn (mm m3/d)2,16

LPG (m³/d)2026 těžký benzin (m3/d)2453 destilát topného ol&je (m³/d)5921

V následující tabulce je . uvedena zaváděná energie, odváděná energie a tepelná účinnost kombinovaného způsobu podle vynálezu.

Tepelná účinnost procesu mm J. kg/d Zavedeno uhlí (27,24 x 10/ kg/d) 809 768,98 elektrická energie (1/2 megawatů) // 075,72

celkem	642 844,70
Získáno
dálkový plyn(1)	106 19/,99
LPG	70 895,08
těžký - benzin	117 104,78
destilát topného oleje	/16 4/4,15

celkem. 610 628,00 <1) 48 525,01 J kg/m/

Tepelná účinnost (procenta) 72,4

Tepelná účinnost 72,4 % podle- tohoto příkladu je větší než 71,9 % tepelné účinnosti podle příkladu ' 1, přičemž se - při způsobu podle obou těchto příkladů používá téhož bituminózního uhlí Kentucky, přičemž tento rozdíl ' je - 0,5 - %. Je zřejmé, že se vyšší - tepelné účinnosti dosahuje, jestliže zplynovací zóna dodává . veškerý - vodík pro proces plus 70 % na rozdíl od 5 ^!% energie požadované procesem. Připomíná se, že provozní zařízení s kapacitou pro zaváděné uhlí podle tohoto zařízení vykazuje při -0,5% rozdílu tepelné účinnosti roční - úspory okolo 5 miliónů dolarů.

Příklad /

Používá se kombinovaného ztekucovacího -a zplynovacího procesu, jako . je popsán v příkladu 2, a stejného bituminózního uhlí Kentucky s tou výjimkou, že se veškerý syntézní plyn produkovaný v nadbytku množství potřebného pro vodík potřebný pro proces methanuje pro prodej. - Veškeré palivo plyn Cj -až C412,8 těžký benzin (19/ °CJ9,9 destilát topného oleje.

(19/ aiž 454 °C)28,8 pevné - ztekucené - uhlí (454 ^QC+)25,/ nerozpuštěné organické lákky5,5 minerální látky9,/ sirovodík2,0 kysličník uhelnatý + kysličník uhličitý - 1,8 voda7,7 amoniak0,7 celkem10/,8 spotře<ba vodíku/,8

V následující tabulce jsou uváděny výtěžky -produktů zbývajících - pro prodej po odečtení paliva potřebného pro závod.

Výtěžek produktů Rychlost zavádění uhlí jakožto suroviny přepočteno - na sušinu (kg/d) 27,2 - x 10⁶

Produkty:

dálkový plyn (mm m//d)2,21

LPG (m//d)2026 těžký benzin -(m//d)245/ destilát topného oleje (m//d)5921

V následující tabulce je uvedena zaváděná energie, odváděná energie a tepelná -účinnost kombinovaného způsobu podle -vynálezu.

Tepelná účinnost procesu

Zavedeno uhlí (27,2 x 10⁶) elektrická energie (1/2 megawatů) mm - J . kg/d

809- 768,98 // 075,72 celkem 842 844,70

Získáno dálkový plyn*¹*

LPG těžký - benzin destilát topného oleje mm - J .- kg/d

-276,74

895,08

117 - 104,78 /16 4/4,15 celkem 589- 710,75

Zatímco při způsobu podle - příkladu 1 - -a je tepelná účinnost 71,9 -a 72,4 % pro příTepelná účinnost (procenta) 70,0 *4) -/8 5/9,5 J . kg/m/

Výtěžek produktů

Rychlost zaváděný uhlí jakožto suroviny (přepočteno na sušinu) pády, kdy nadbytek vyrobeného syntézního plynu je množstvím potřebným pro získání vodíku pro proces a zbytek syntézního plynu se využívá jakožto palivo pro proces, jeví se tepelná účinnost 70,0 % podle tohoto příkladu jakožto nevýhodná, jelikož se vyrábí nadbytek syntézního plynu, který se musí zhodnocovat hydrogenací na obchodní prodejné palivo místo aby se spálil přímo v závodě.

Příklad 4

Provádí se kombinované ztekucování a zplynování podobně, jako je popsáno v příkladu 1, s tou výjimkou, že se používá bituminózního uhlí z žíly West Virginia Prttsburgh. Množství uhlovodíkového materiálu, zaváděné ze· ztekucovací zóny do zplynovací zóny je upraveno tak, aby zplyňovací zóna produkovala veškerý vodík potřebný pro proces a pro ztráty vodíku při procesu plus množství syntézního plynu к dodání 5 % celkové potřebné energie pro proces při přímém spalování v procesu.

Při způsobu se zpracovává uhlí tohoto chemického složení:

Uhlí ze žíly West Virginia Pittsburgh °/o hmotnostní (vztažená na suché uhlí ] uhlík vodík síra dusík kyslík popel

67,4

4,6

4.2

1.2

7,5

15,1

Přehled produktů ze ztekucovací zóny % hmotnostní vztažená na hmotnost suchého uhlí plyn C, až C<17,5 těžký benzin (193 °C]10,6 destilát topného oleje (193 až 454 °C)26,3 pevné ztekucené uhlí (454 °C+)18,0 nerozpuštěné organické látky6,8 minerální látky15,1 sirovodík3,0 kysličník uhelnatý + kysličník uhličitý 1,2 voda5,7 amoniak0,5 celkem104,7 spotřeba vodíku4,7

V následující tabulce jsou uváděny výtěžky produktů zbývajících pro prodej po odečtení paliva potřebného pro závod.

(kg/d) 27,2 x 10«

Produkty:

dálkový plyn (mm m³/d)0,74

LPG (m³/d)2769 těžký benzin (m³/d)2626 destilát topného oleje (m^;i/d)5407

V následující tabulce je uvedena zavedená energie, odváděná energie a tepelná účinnost kombinovaného způsobu podle vynálezu.

Tepelná účinnost procesu mm J . kg/d Zavedeno uhlí (27,2 χ 10⁶ kg/d) 768 382,47 elektrická energie· (132 megawatů) 33 075,72 celkem 801 458,19 mm J. kg/d Získáno dálkový plyn 36 052,53

LPG 96 903,49 těžký benzin 125 386,28 destilát topného oleje 288 964,56 celkem 547 306,86 Tepelná účinnost (procenta) 68,3

Příklad 5

Jiný kombinovaný ztekucovací a zplynovací způsob se provádí podobně, jako je popsáno v příkladu 4, za použití téhož bituminózního uhlí ze žíly West Virg^:nia Pittsburgh s tou výjimkou, že množsítví uhlovodíkového materiálu, zaváděného ze ztekucovací zóny do zplyňovací zóny, je takové, že zplyňovací zóna produkuje veškerý vodík, potřebný pro proces plus syntézní plyn к dodání 37 % veškeré energie potřebné pro proces při přímém spalování tohoto syntézního plynu při proce.su.

Přehled produktů ze ztekucovací zóny °/o hmotnostní vztažená na hmotnost suchého uhlí plyn Cj až C₄16,0 těžký benzin (193 °C)9,8 destilát topného oleje (193 až 454 °C)25,1 pevné ztekucené uhlí (454 °C+)21,7 nerozpuštěné organické látky6,5 minerální látky15,1

3S sirovodík 2,9 kysličník uhelnatý + kysličník uhličitý 1,3 voda 5,4 amoniak 0,4 elektrická energie (132 megawatů)

075,72 celkem 104,2 spotřeba vodíku 4,2

V následující -tabulce jsou uváděny výtěžky produktů zbývajících pro prodej po odečtení paliva potřebného pro závod.

Výtěžek produktů

Rychlost zavádění uhlí jakožto suroviny (přepočteno na sušinu) (kg/d) '27,2 x ΙΟ⁶

Produkty:

dálkový plyn (mm m3/d)1,83

LPG (m3/d)2200 těžký benzin (m3/d)2428 destilát topného oleje (m³3d)5160

V následující tabulce je uvedena zavedená energie, odváděná energie a tepelná účinnost kombinovaného způsobu podle vynálezu.

Tepelná účinnost procesu mm J. kg/d Zavedeno uhlík (27,2 x 106) 768 382,47 celkem 801458,19 mm J. kg/d Získáno dálkový plyn 89 258,39

LPG 76'999,44 těžký benzin 115 924,11 destilát topného oleje 275 780,32 celkem 557 962,26

Tepelná účinnost (procenta) 69,6

Tepelná účinnost při způsobu podle tohoto příkladu je vyšší než tepelná účinnost při způsobu popsaném v příkladu 4, přičemž se při způsobu podle obou těchto příkladů - používá stejného uhlí z pittsburghské .žíly, rozdíl tepelné účinnosti je

1,3 °/o. Vyšší tepelná účinnost podle tohoto příkladu ukazuje výhody dodávání -do zplynovače dostatečného množství 454 °C + ztekuceného uhlí, aby zplynovač dodával veškerý vodík potřebný pro proces plus výhodněji 37 % než 5 % veškeré potřebné energie pro proces ' za přímého spalování syntézního plynu.

Claims (2)

1. Způsob kombinovaného ztekucování a zplynování bitumi-nózního uhlí, popřípadě subbituminózního uhlí nebo lignitu, při kterém se zavádí minerální látky obsahující bituminózní uhlí, popřípadě subbituminózní uhlí nebo lignit, vodík, recyklované rozpuštěné kapalné rozpouštědlo, recyklovaný produkt z uhlí o teplotě tání nad 454 °C a recyklovaný minerální zbytek do zóny pro ztekucování uhlí ke ztekucování uhlovodíkového materiálu k oddělení od minerálního zbytku a k hydrokrakování uhlovodíkového materiálu za vzniku směsi obsahující uhlovodíkové plyny, ztekucený kapalný produkt z uhlí a produkt z uhlí o teplotě tání nad 454 °C a suspendovaný minerální zbytek, destilující kapalina a uhlovodíkové plyny se oddělí od suspenze obsahující produkt z uhlí o teplotě tání nad' 454 °C, rozpouštědlo a minerální zbytek, část této suspenze se recykluje do ztekucovací zóny, zbytek suspenze se zavádí do destilační zóny zahrnující vakuovou destilační věž pro destilaci, suspenze ze dna této vakuové destilační věže, obsahující v podstatě veškerý produkt z uhlí o teplotě tání nad 454 ^QC a minerální zbytek ze ztekucovací zóny a v podstatě prostá ztekuceného kapalného produktu z uhlí a uhlovodíkových plynů se zavádí do zplynovací zóny, která zahrnuje oxidační zónu pro konverzi uhlovodíkového materiálu na synítézní plyn, část syntézního plynu se· převádí konverzí na plyn bohatý vodíkem, který se zavádí do ztekucovací zóny jakožto reakční vodík k uspokojení požadavku procesu na vodík, vyznačený tím, že se do zplynovací zóny zavádí větší množství produktu z uhlí o teplotě tání nad 454 °C, než jakého je zapotřebí k uspokojení požadavků procesu na vodík pro ztekucovací zónu -a toto větší množství produktu z uhlí o -teplotě tání nad 454 °C se využívá pro zvýšení tepelné účinnosti procesu tak, že se nadbytek produkovaného syntézního plynu spaluje jako palivo přímo v procesu, .přičemž nadbytek . produktu z uhlí o teplotě tání nad 454 °C v suspenzi zaváděné do zplynovací zóny, potřebný jakožto palivo, se řídí pro bituminózní uhlí vztahem:

R = 13 + (8 — O) — 3 (Fe — 1,5) a pro subbituminózní uhlí nebo lignit vztahem:

R = 13 + (18 — O) — 3 (F& — 0,5) kde znamená

Fe železo obsažené v uhlí v ' % hmotnostních,

O kyslík obsažený v uhlí v % hmotnostních,

R výtěžek produktu z uhlí o teplotě tání nad 454 °C v nadbytku nad produktem z uhlí o teplotě tání nad 454 °C potřebného pro splnění požadavků procesu na reakční vodík, přičemž je výtěžek vyjádřen v °/o hmotnostních suchého zavedeného uhlí a hodnota spalného tepla tohoto nadbytku syntézního plynu je 5 až 100 % celkové energie potřebné pro proces, přičemž se nadbytek synitézního plynu spaluje v procesu jakožto palivo.

2. Způsob podle bodu 1, vyznačený tím že se zbytek minerálníclh látek odstraňuje ze zplynovací zóny ve formě strusky.