DD139722A1 - METHOD FOR OBTAINING LIQUID POWER AND FUEL FROM COAL - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von flüssigen Kraft- und Brennstoffen aus Kohle unter Einsatz der Hochdruckhydrierung der Kohle und der Gewinnung von niedriger siedendenThe invention relates to a process for the production of liquid fuels and fuels from coal using the high pressure hydrogenation of the coal and the production of lower boiling
Description
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Berlin,d.7.3-1979 WP C10G/208 719Berlin, d.7.3-1979 WP C10G / 208 719
Verfahren zur Gewinnung von flüssigen Kraft-und BrennstoffenProcess for the production of liquid fuels
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von flüssigen Kraft- und Brennstoffen aus Kohle unter Einsatz der Hochdruckhydrierung der Kohle und der Gewinnung von niedriger siedenden Kohlenwasserstoffgemischen aus den hochsiedenden Hydrierrückständen.The invention relates to a process for the production of liquid fuels and fuels from coal using the high-pressure hydrogenation of the coal and the recovery of lower-boiling hydrocarbon mixtures from the high-boiling hydrogenation residues.
Angesichts der zu erwartenden Verknappung von Erdöl, das bisher überwiegend als Basis für die Gewinnung von flüssigen Kraft- und Brennstoffen dient, sind in neuer Zeit verstärkt Bestrebungen im Gang, anstelle von Erdöl Kohle als Ausgangsstoff für die .Herstellung der genannten Produkte zu benutzen. Bekannt ist z.B. die Hydrierung von in einem schweren öl aufgeschlämmter Kohle nach dem Bergius-Verfahren, bei der unter hohem Druck Wasserstoff an die Kohlensubstanz angelagert und so flüssige Kohlenwasserstoffgemische gewonnen werden. Ein weiteres bekanntes Verfahren ist die Umsetzung des durch Vergasung von Kohle gewonnenen Kohlenmonoxid und Wasserstoff enthaltenden Synthesegases nach dem Pischer-Tropsch-Verfahren, wobei neben Kohlenwasserstoffgemischen im allgemeinen auch größere Mengen an sauerstoffhaltigen Verbindungen erhalten werden. Beide Verfahren sind wegen der zur Zeit herrschenden Marktsituation nicht rentabel durchführbar. Es wurden daher Überlegungen angestelltj wie die WirtschaftlichkeitIn view of the expected scarcity of crude oil, which up to now has been used predominantly as the basis for the production of liquid fuels, efforts are increasingly being made in recent times to use coal as raw material for the production of said products instead of crude oil. It is known e.g. the hydrogenation of coal slurried in a heavy oil according to the Bergius process, in which hydrogen is added to the carbonaceous substance under high pressure to produce liquid hydrocarbon mixtures. Another known method is the implementation of the obtained by gasification of coal carbon monoxide and hydrogen-containing synthesis gas by the Pischer-Tropsch process, wherein in addition to hydrocarbon mixtures in general, larger amounts of oxygen-containing compounds are obtained. Both procedures are not viable because of the current market situation. Therefore, considerations were madej such as the economy
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der Verfahren erhöht werden kann. So wurde in neuester Zeit vorgeschlagen, die Kohlehydrierung und die.Fischer-KPropsch-Synthese zu kombinierenβ Dabei soll Kohle bei erhöhtem Druck mit Wasserstoff umgesetzt werden. Die ölhaltigen Rückstände dieser Hydrierung sollen nach möglichst weitgehender Entfernung der ,Ölanteile in einer Vakuumdestillation einer Vergasung unter partieller Oxidation zur Gewinnung von Gas zugeführt werden, das teilweise auf Wasserstoff für' die Hydrierung s teilweise auf das für die Fiseher-Tropsch-Synthese.benötigte Synthesegas in üblicher Weise aufgearbeitet wird* Wenn mit dem vorgeschlagenen Verfahren auch die Wirtschaftlichkeit der Erzeugung von Kraft- und Brennstoffen aus Kohle erhöht werden kann, so treten (jedoch erhebliche technische Probleme auf, die den Wert des Verfahrens wieder mindern. Diese liegen insbesondere in der destillativen Aufarbeitung der Rückstände aus der Kohlehydrierung sowie in der Umwandlung des Destillationsrückstandes in die gewünschten Gase*the procedure can be increased. Thus, it has been proposed in recent times, β to combine the coal hydrogenation and die.Fischer-KPropsch synthesis It should coal are reacted at elevated pressure with hydrogen. The oily residues of this hydrogenation should be supplied to the greatest extent possible removal of the oil components in a vacuum distillation of a gasification with partial oxidation for the production of gas, partly to hydrogen for 'the hydrogenation s partly on the synthesis gas required for the Fiseher-Tropsch synthesis If the proposed method can also increase the economic viability of cogeneration, there are significant technical problems which reduce the value of the process, especially in the distillative sector Processing of the residues from the coal hydrogenation and in the conversion of the distillation residue into the desired gases *
Ziel der ErfindungObject of the invention
Ziel der Erfindung ist die Bereitstellung eines einfachen, verbesserten und wirtschaftlichen Verfahrens für die,Gewinnung von flüssigen Kraft- und Brennstoffen aus Kohle,The object of the invention is to provide a simple, improved and economical process for the production of liquid fuels from coal,
Darlegung des Wesens der Erfindung .Explanation of the essence of the invention.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, geeignete Verfahrensbedingungen für die Aufarbeitung des asche-?· und ölhaltigen Rückstandes aus der Hydrierung aufzufinden·The object of the invention is to find suitable process conditions for the workup of the ash- and oil-containing residue from the hydrogenation.
Es'wurde nun gefunden, daß man in einfacher Weise die genannten Schwierigkeiten umgehen und das Verfahren noch wirtschaftlicher gestalten kann, wenn man das Verfahren zur Gewinnung von flüssigen .Kraft- und Brennstoffen aus Kohle durch Hydrie-It has now been found that it is easy to circumvent the difficulties mentioned and to make the process even more cost-effective if the process for obtaining liquid fuels and fuels from coal by hydrogenating
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rung von Kohle unter erhöhtem ^ruck, Aufarbeitung des Rückstandes aus der Hydrierung unter Einschaltung einer Vergasung in Gegenwart von Sauerstoff unter Gewinnung von V/asserstoff und einem Wasserstoff und Kohlenmonoxid enthaltendem Synthesegas und Gewinnung von Kohlenwasserstoffgemischen und sauerstoffhaltigen Verbindungen aus dem Synthesegas mit Hilfe des Fischer-Tropsch-Verfahrens derart durchführt, daß man den nach Abtrennung von gasförmigen und flüssigen Kohlen^- wasserstoffen verbleibenden asche- und.ölhaltigen Rückstand der Hydrierung bei Temperaturen von ca. 300 - 700 0C verschwelt, den dabei anfallenden Schwelrückstand in Gegenwart von Sauerstoff und Wasserdampf und/oder Kohlendioxid als Vergasungsmittel unter erhöhtem Druck vergast, das so erhaltene Gasgemisch teilweise zu Wasserstoff, teilweise au einem Wasserstoff und Kohlenmonoxid enthaltendem Synthesegas aufarbeitet, den Wasserstoff in die Hydrierung und das Synthesegas in das Fischer-Tropsch-Verfahren einsetzt und die in den Verfahrensstufen anfallenden gasförmigen und flüssigen Kohlenwasserstoff e . in bekannter Weise zu Kraft- und Brennstoffen aufarbeitet.tion of coal under elevated pressure, working up of the hydrogenation residue with the aid of gasification in the presence of oxygen to obtain hydrogen and a synthesis gas containing hydrogen and carbon monoxide and obtaining hydrocarbon mixtures and oxygenated compounds from the synthesis gas by means of the Fischer gas. Tropsch process carried out such that the ash after removal of gaseous and liquid Kohlen- - hydrogen remaining ash and .ölhaltigen residue of the hydrogenation at temperatures of about 300 - 700 0 C, the resulting Schwelrückstand in the presence of oxygen and water vapor and / or carbon dioxide gasified as a gasification agent under elevated pressure, the resulting gas mixture partially to hydrogen, partially working on a hydrogen and carbon monoxide containing synthesis gas, the hydrogen in the hydrogenation and the synthesis gas in the Fischer-Tropsch process t and the resulting in the process stages gaseous and liquid hydrocarbon e. worked up in a known manner to fuels and fuels.
In dem Verfahren können sowohl Braunkohle als auch Steinkohle eingesetzt werden. Die Hydrierung wird unter erhöhtem.Druck, z,B, bei 200 - 1000 bar, und erhöhter Temperatur, z.B. 300 600 0C, in an sich bekannter Weise, vorteilhaft in Gegenwart eines Katalysators, z.B. Eisenoxid, durchgeführt. Dabei wird das kohlenstoffhaltige Material nach entsprechender Vorbereitung durch Trocknen und Mahlen zweckmäßig in einem bei der Hydrierung erhaltenen schweren öl aufgeschlämmt und in dieser Form in die Hydrierreaktoren gebracht. Der weitgehend von flüssigen Kohlenwasserstoffen befreite asche- und ölhaltigeBoth lignite and hard coal can be used in the process. The hydrogenation is under erhöhtem.Druck, z, B, at 200 - 1000 bar, and elevated temperature, eg 300 600 0 C, in a conventional manner, advantageously in the presence of a catalyst, for example iron performed. The carbonaceous material is suitably slurried after appropriate preparation by drying and grinding in a heavy oil obtained in the hydrogenation and placed in this form in the hydrogenation reactors. The largely freed from liquid hydrocarbons ash and oily
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Hydrierrückstand wird einer Schwelung zugeführt jUin.möglichst hohe ölanteile aus dem Hydrierrückstand zu gewinnen. Besonders geeignet ist hierfür z.B. eine Kurzzeit-Verschwelung mit umlaufendem Wärmeträger, die gegebenenfalls unter erhöhtem Druck betrieben wird. Dabei kann man gewünschtenfalls zusätzlich Kohle in die Verschwelung einsetzen. Der Schwelrückstand wird bei etwa 750 - 14-00 0C einer Vergasung in Gegenwart von Sauerstoff und Wasserdampf und/oder Kohlendioxid als Vergasungsmittel unterworfen, wobei z.B, die bekannten Druckvergasungsverfahren unter partieller Oxidation des Einsatzstoffes benutzt werden können. Je nach dem gewünschten Verhältnis von Wasserstoff zu Synthesegas wird das in der Vergasungsanlage erhaltene Gasgemisch aufgearbeitet, wobei in bekannter Weise z.B, eine Konvertierung, z.B. an einem Eisenoxid-Katalysator, von Kohlenmonoxid mit Wasserdampf zu Wasserstoff und Kohlendioxid bei z.B. 400 - 550 0C sowie entsprechende Gaswäschen eingesetzt werden. Der so gewonnene Wasserstoff wird der Kohlehydrierung zugeführt, Aus dem Synthesegas werden nach entsprechender Einstellung des Verhältnisses von Kohlenmonoxid zu Wasserstoff in bekannter Weise mit Eilfe des Fischer-Tropsch-Verfahrens Kohlenwasserstoffe sowie sauerstoffhaltige Verbindungen synthetisiert. Dabei werden überwiegend flüssige Kohlenwasserstoffgemische des Benzin-Siedebereichs erhalten. Es gelingt so, den Anfall an den erwünschten Produkten gegenüber dem bekannten Verfahren erhöhen und die Wirtschaftlichkeit zu verbessern«.Hydrogenation residue is passed to a suspension to obtain as much oil as possible from the hydrogenation residue. Particularly suitable for this example, a short-term Verschwelung with circulating heat transfer, which is optionally operated under increased pressure. If desired, you can also use coal in the smoldering. The Schwelrückstand is at about 750 - 14-00 0 C subjected to gasification in the presence of oxygen and water vapor and / or carbon dioxide as a gasifying agent, for example, the known pressure gasification processes under partial oxidation of the feed can be used. Depending on the desired ratio of hydrogen to synthesis gas, the gas mixture obtained in the gasification plant is worked up, in a known manner, for example, a conversion, for example on an iron oxide catalyst, carbon monoxide with water vapor to hydrogen and carbon dioxide at 400 - 550 0 C and appropriate gas washes are used. The hydrogen thus obtained is fed to the coal hydrogenation, hydrocarbons and oxygen-containing compounds are synthesized from the synthesis gas after appropriate adjustment of the ratio of carbon monoxide to hydrogen in a known manner with the aid of the Fischer-Tropsch process. In this case, predominantly liquid hydrocarbon mixtures of the gasoline boiling range are obtained. It succeeds in increasing the accumulation of the desired products compared with the known method and improving the profitability.
Selbstverständlich ist es möglich, aus Kohle durch eine übliche Vergasung und Gasaufarbeitung weitere Mengen an Wasserstoff oder Synthesegas zu gewinnen» Auch in diesem Pail wird man in Gegenwart von Sauerstoff, d.fcu mit partieller Oxidation des Kohlenstoffs zur Gewinnung von bei der VergasungOf course, it is possible to obtain from coal by a conventional gasification and gas processing further amounts of hydrogen or synthesis gas. "Also in this Pail is in the presence of oxygen, d.fcu with partial oxidation of the carbon for the recovery of gasification
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benötigter Wärme, arbeiten· Die Kohle kann gegebenenfalls gemeinsam mit dem Koks aus der Schwel-Anlage vergast werden. Die zur Vergasung vorgesehene Kohle kann auch zunächst in bekannter Weise bei Temperaturen von etwa 300 - 7000C geschwelt und der Schwelrückstand zur Vergasung gebracht werden. Es kann von Vorteil sein, die hochsiedenden Schwelteer-Anteile in die Hydrierung einzusetzen.required heat, working · The coal may optionally be gasified together with the coke from the Schwel plant. The coal provided for the gasification can also be first in a known manner at temperatures of about 300 - 700 0 C world and the Schwelrückstand be brought to the gasification. It may be advantageous to use the high-boiling Schwelteer shares in the hydrogenation.
Die Aufarbeitung der gewonnenen gasförmigen und flüssigen Produkte, vom Metaiih bis zum schweren öl bzw. Teer, zu den gewünschten Erzeugnissen kann in üblicher Weise, wie.sie in der Raffinerie-Technik zur Verfügung steht, erfolgen.The processing of the recovered gaseous and liquid products, from the metal to the heavy oil or tar, to the desired products can be carried out in a customary manner, as it is available in the refinery technology.
Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. In der beiliegenden Zeichnung ist beispielhaft eine Möglichkeit zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben, wobei zur Vereinfachung.auf die Wiedergabe von Uebeneinrichtungen verzichtet wurde.The invention will be explained in more detail using an exemplary embodiment. In the accompanying drawings, a possibility for carrying out the method according to the invention is described by way of example, wherein for the sake of simplicity, the reproduction of ancillary devices has been dispensed with.
In der Hydrieranlage I wird Braunkohle bei 350 bar und ca. 450 0C unter Anlagerung von Wasserstoff umgesetzt, Nach Abtrennung der gebildeten gasförmigen und flüssigen Kohlenwasserstoffe wird der verbleibene asche- und ölhaltige Rückstand zusammen mit Kohle einer Schwel-Anlage II zugeführt, in der weitere gasförmige und flüssige Kohlenwasserstoffe anfallen» Der Schv/elrückstand gelangt in die Vergasungsanlage III. Hier wird er unter Zusatz von Sauerstoff und von Wasserdampf als Vergasungsmittel bei ca. I300 - 1400 0C vergast. Das erhaltene Gasgemisch wird in der Gasaufarbeitung IV in üblicher Weise unter Einschaltung von Gaswäschen bzw.,In the hydrogenation I lignite is reacted at 350 bar and about 450 0 C with addition of hydrogen, After separation of the formed gaseous and liquid hydrocarbons, the remaining ash and oily residue is fed together with coal a carbonization plant II, in the other gaseous and liquid hydrocarbons are produced »The fuel residue arrives in the gasification plant III. Here it is gassed with the addition of oxygen and water vapor as a gasification agent at about I300 - 1400 0 C. The gas mixture obtained is in the gas workup IV in the usual way with the involvement of gas scrubbers or,
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soweit erf orderlich, j einer katalytischen Konvertierung von Kohlenmonoxid mit Wasserdampf zu Wasserstoff und Kohlendioxid teilweise zu Wasserstoff, teilweise zu einem Gasgemisch aus zur Hauptsache Kohlenmonoxid und Wasserstoff verarbeitet. Dabei.anfallendes Kohlendioxid wird aus dem Verfahren.entfernt« Der Wasserstoff gelangt in die Hydrieranlage I» Das Gasgemisch aus Kohlenmonoxid und Wasserstoff wird in die Fischer-Tropsch-Synthese-Anlage V eingeführt, in der in bekannter Weise Kohlenwasserstoffe bzw. sauerstoffhaltige Verbindungen gewonnen werden. In der Schwel-Anlage II wird zusätzlich Kohle eingesetzt« Der in dieser erhaltene.hochsiedende Teer wird in die Hydrieranlage I eingeführt.as far as required, j a catalytic conversion of carbon monoxide with water vapor to hydrogen and carbon dioxide partly to hydrogen, partially processed into a gas mixture of mainly carbon monoxide and hydrogen. The resulting carbon dioxide is removed from the process. "The hydrogen passes into the hydrogenation plant I. The gas mixture of carbon monoxide and hydrogen is introduced into the Fischer-Tropsch synthesis plant V, in which hydrocarbons or oxygen-containing compounds are obtained in a known manner , Coal is also used in the Schwel plant II. "The high-boiling tar obtained in this plant is introduced into the hydrogenation plant I.
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