DD202175A5

DD202175A5 - Verfahren zur kohleverfluessigung

Info

Publication number: DD202175A5
Application number: DD82237070A
Authority: DD
Inventors: Norman L Carr; William G Moon; Michael E Prudich
Original assignee: Pittsburgh Midway Coal Mining
Priority date: 1981-09-03
Filing date: 1982-01-29
Publication date: 1983-08-31
Also published as: EP0073866B1; ES508560A0; JPS58501379A; DE3176764D1; IL64592A0; CA1174625A; WO1983000874A1; AU549578B2; US4377464A; ES8300645A1; ZA818982B; EP0073866A1; PL234693A1; JPH0244354B2

Abstract

Ziel der Erfindung ist ein verbessertes Verfahren, mit dem hoehere Ausbeuten an C tief 5 bis 485 Grad C -Fluessigprodukten gewonnen werden koennen. Erfindungsgemaess wird Wasserstoff und eine Einsatzaufschlaemmung, die aus mineralienhaltiger Einsatzkohle, im Kreislauf gefuehrter, normalerweise fester, geloester Kohle, im Kreislauf gefuehrten mineralischen Rueckstandes und einem im Kreislauf gefuehrten fluessigen Loesungsmittel besteht, in eine Kohleverfluessigungszone geleitet, wobei die im Kreislauf gefuehrte Asche in derEinsatzaufschlaemmung in einer Menge von mehr als acht Gewichtsprozent, bezogen auf die Einsatzaufschlaemmung vorliegt. Die Einsatzaufschlaemmung wird in der Kohleverfluessigungszone bei einem Wasserstoffpartialdruck von 150 bis 280 kp/cm hoch 2 unter Dreiphasen-Bedingungen bei einer nominalen Verweilzeit von etwa 1,2 bis etwa 2 Stunden umgesetzt. Die Werte fuer die Kreislaufasche, den Wasserstoffpartialdruck und die Verweilzeit der Aufschlaemmung werden derart ausgewaehlt, dass eine Ausbeute an C tief 5-482 Grad C-Fluessigkeitsprodukt zwischen 50 und 70 Gewichtsprozent, bezogen auf wasserfreie Kohle, erhalten wird.

Description

237070 0

Berlin, den 2.8.1982 AP O 10 G/237 070/0 (60 243/18)

Verfahren zur Kohleverflüssigung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Diese Erfindung bezieht sich auf ein verbessertes Verfahren zur Kohleverflüssigung, nach dem höhere Ausbeuten an flüssigen Produkten von C₅ bis 900 ⁰F (C^ bis 482 ⁰C) hergestellt werden. Insbesondere bezieht sich diese Erfindung auf ein Verfahren zur Kohleverflüssigung, nach dem die Gesamtausbeute an Flüssigprodukten oberhalb 50 Gewichtsprozent bezüglich wasser- und aschefreier Einsatzkohle liegt.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Kohleverflüssigungsverfahren wurden zur Umsetzung von Kohle in Flüssigtreibstoffe entwickelt. Z. B. wird in der US-PS 3.884.794 von Bull et al. ein Solventraffinat ionsverfahren zur Herstellung von festen Kohlenwasserstoff-Brennstoffen reduzierten oder niedrigen Aschegehaltes und von destillierten, flüssigen Kohlenwasserstoff-Treibstoffen aus aschehaltiger, ungereinigter Einsatzkohle beschrieben, bei dem eine Aufschlämmung von Einsatzkohle und Kreislauflösungsmittel durch einen Vorwärmer und danach durch einen Dissolver in Gegenwart von Wasserstoff, Lösungsmittel und im Kreislauf geführter Kohlemineralien geleitet wird, wodurch die Ausbeute an Fllissigprodukten erhöht wird«, Obwohl ausgedehnte Bereiche von Temperatur, Wasseratoffpartialdruck, Verweilzeit und Aschekreielauf beschrieben werden, wird allgemein angenommen, daß ökonomische Betriebsnedingungen zur Erzielung höchster Gesamtausbeuten an Flüssigprodukten folgende Bedingungen einschließen; einen Wasserstoffpartialdruck von etwa 140 kp/cm² (2 000 psi), eine Verweilzeit der

_ r 1 iir α π ο ·*, <, ι\ ο -; α π η

237070 0

-2- 2.8.1982

AP C 10 G/237 O7Ö/O (60 243/18)

Aufschlämmung von etwa einer Stunde und die Verwendung von etwa 7 Gewichtsprozent Kreislaufasche in der Einsatzaufschlämmung, wodurch etwa eine Gesaratausbeute an Flüssigprodukten von 35 bis 40 Gewichtsprozent, bezogen auf wasser- und aschefreie Einsatzkohle, erzielt wird.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist die Bereitstellung eines verbesserten Verfahrens zur Kohleverflüssigung, mit dem höhere Ausbeuten an flüssigen Produkten C,- bis 482 ⁰C gewonnen werden können*

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Gesamtausbeute an Flüssigprodukten oberhalb 50 Gewichtsprozent bezüglich wasser- und aschefreier Einsatzkohle durch eine ausgewählte Kombination von Verfahrensbedingungen zu erreichen.

Es wurde nun ein Kohleverflüssigungsverfahren gefunden, nach dem man eine Gesaratausbeute an Flüssigkeiten (C,- - 900 F, Cj- - 4S2 ⁰G) von größer als 50 Gewichtsprozent, bezogen auf wasser- und aschefreie Einsatzkohle, erhält, wobei dieses Verfahren darin besteht, daß Wasserstoff und eine Einsatzaufschlämmung aus mineralhaltiger Einsatzkohle, normalerweise fester, gelbster Zirkulationskohle, im Kreislauf gefahrene mineralische Rückstände und ein flüssiges Lösungsmittel in eine Kohleverflüssigungszone geleitet werden. Im Kreislauf gefahrene mineralische Rückstände bedeuten ungelöste organische Materie und anorganische, mineralische Materie, Die anorganischen, mineralischen Stoffe werden hier weiterhin als "Asche" bezeichnet, auch wenn sie keinen Ver-

237070 0

-3- 2.8.1982

AP C 10 G/237 070/0 (60 243/18)

brennungsprozeß durchlaufen haben. Die Kohle ist Kohle mittlerer bia hoher Reaktivität (in bezug auf die Verflüssigung) vom Bitumentyp, Analytische Parameter, die diese Kohle charakterisieren, sind: ein Gesamtschwefelgehalt über drei Gewichtsprozent (bezogen auf mineralfreie Kohle), von denen wenigstens 40 % Pyritschwefel sind, ein Gesamtgehalt an reaktiven Gefügebeatandteilen (definiert ala Summe von Vitrinit, Pseudovitrinit und Exinit) von mehr ala 80 Volumenprozent (bezogen auf wanaser- und aschefreie Kohle) und ein mittlerer maximaler Reflexionsgrad von Vitrinit + Pseudovitrinit von weniger als 0,77· Die katalytisch^ Aktivität des Pyrit/ Pyritschwefel in der Kohle dann durch einen Aufschlämmungskatalysator ersetzt werden, wenn es gewünscht wird. Die Zirkulationsaache liegt in der Einsatzaufschlämcaung in einer Menge von mehr ala acht Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht an Einsatzaiifschlämmung, vor. Die Einsatzaufschlämmung wird in der Kohleverflüssigungszone bei einem

Wasseratoffpartialdruck zwischen etwa 148 bis 281 kp/cm< (2 100 und 4 000 psi) unter Dreiphasen- und Rückmiachungs-Bedingungen in kontinuierlicher Strömung bei einer Verweilzeit der Aufschlämmung von etwa 1,2 bis 2 Stunden umgesetzt« Unerwarteterweise führt die geeignete Auswahl der Werte von Kreislaufasche, Wasserstoffpartialdruck und Verweilzeit der AufBchläßimung innerhalb der vorgenannten Bereiche zu einer Ausbeute an Flüssigkeiten von etwa 50 bis etwa 70 Gewichtsprozent (C₅ - 900 ⁰F, Cc - 482 ⁰C), bezogen auf wasser- und aschefreie Einsatzkohle·

Überraschenderweise ist die Erhöhung der Gesamtausbeute an Flüssigkeiten, die durch das erfindungsgemäße Verfahren erhältlich ist, zwei man so groß wie diejenige, die aus der additiven Wirkung der getrennt erhöhten Variablen Wasserstoff-

237 07 0 0

LO I U / U U _₄_ 2.8.1982

AP G 10 G/237 070/0 (60 243/18)

partial druck, Verweilzeit; der Auf acialämmung oder Menge der Zirkulationsasche oder der im Kreislauf gefahrenen mineralischen Rückstände zu erwarten ist. Zum .Beispiel beträgt die additive Verbesserung, die durch Erhöhung der oben genannten Prozeßvariablen in der Gesamtausbeute an Flüssigprodukten vorausgesagt wird, zwischen etwa 14 und 19 %· Es wurde jedoch eine tatsächliche Verbesserung der Ausbeute um etwa 28 Yo gefunden, wenn man in Übereinstimmung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitet.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird nachstehend an einigen Beispielen näher erläutert. ΪΏ- der beiliegenden Zeichnung zeigen:

Pig. 1: ein achematisches Fließbild des eriindungsgemaßen Verfahrens j

Pig, 2: eine graphische Darstellung uer .».usoeute an Gp- -. 900 ⁰P (482 ⁰G) - Plüsüigice-ten als Punktion des WasaerstoffpartialdruCiCes und C,er Temperatur·

'.Vie in dem in Pig· 1 dargestellten Fließschemen gezeigt wird_t wird getrocknete und pulverisierte Rohkohle durch die Leitung 10 in den Aufschlämmuugsmischtank 12 geleitet, in dem sie mit Zirkulationsaufschlämmung, die normalerweise feste, gelöste Kohle, im Kreislauf gefahrenen mineralischen Rückstand und Kreislaufdestillatlösungsmittel mit einem Siedepunkt von z. B₀ zwischen 350 ⁰P (177 ⁰C) und etwa 900 ⁰P (482 ⁰C), das in Leitung 14 zirkuliert, enthält, vermischt wird· Der Ausdruck "normalerweise feste, gelöste Kohle" bezieht sich auf gelöste Kohle von 900 ⁰P + (über 482 ⁰C), die bei Raumtemperatur normalerweise fest ist· Das so erhaltene, lösungsinit üelhaltige Einaatzaufschlämmungsgemiüch enthält mehr als etwa 8 Gewichts-

237070 0

-5- 2.8.1-J82

AP C 10 G/237 070/0 (60 243/18)

prozent, vorzugsweise zwischen etwa 8 und 14 und noch bevorzugter zwischen etwa 10 und 14 Gewichtsprozent Kreislaufasche, bezogen auf das Gesamtgewicht an Einsatzaufs chlämrnung, in Leitung 16_O Die Einsatzaufschlämmung enthält von etwa 20 bis 35 Gewichtsprozent xiohle, vorzugsweise zwischen etwa 23 und 30 Gewichtsprozent Kohle, und wird mittels der Hubkolbenpumpe 18 gepumpt. Die Aufschlämmung wird mit Wasserstoff aus dem Kreislauf vermischt, der durch Leitung.20 eingespeist wird, und mit aufbereitetem Wasserstoff, der durch Leitung 21 eingespeist wird, nachdem er ein Vorheizerrohr 23 in Reaktor 22 passiert hat. Das Vorheizerrohr 23 hat vorzugsweise ein großes Verhältnis von Länge zu Durchmesser von wenigstens 100 oder 1000 oder mehr.

Die Aufschlämmung wird im Reaktoi" 22 auf eine Temperatur erwärmt, die ausreicht, um die exothermen Reaktionen des Prozesses in Gang zu setzen. Die Temperatur der Reaktionspartner liegt am Auslaßstutzen des Vorheizers 23 z. B, zwischen 700 ^QF (371 ⁰C) und 760 ⁰P (404 ⁰C). Bei dieser Temperatur ist im wesentlichen die gesamte Kohle im Löaungsmitcel gelöst, jedoch haben die exothermen Hydrierungs- und Hydrocracking-Reaktionen noch nicht begonnen.

Während sich die Temperatur im Vorheizerrohr 23 ständig erhöht, weist der Gegenstrom-Mischer-Dissolver 26 im allgemeinen durchgängig eine gleiche Temperatur auf. Die durch die Hydrocracking-Reaktionen erzeugte 'Wärme im Dissolver 26 erhöht die Temperatur der Reaktanzen z. B. auf den Bereich zwischen etwa 820 ⁰F (438 ⁰C) und 670 ⁰F (466 ⁰C). Wasserstoff als Löschgas wird durch Leitung 28 an verschiedenen Punkten in den Dissolver 26 eingespeist, um die Reaktionstemperatur

23 7 Π 7 O O

£ J / U / U U __6β 2.8.1982

AP G 10 G/237 070/0 (60 243/18)

zu steuern»

Die Temperaturbedingungen im Dissolver 26 sind derart, daß die Temperatur im Bereich zwiochen etwa 430 und 470 ⁰G (806 bis 878 ⁰P) und vorzugsweise zwischen etwa 445 und 465 ⁰C (833 bis 871 ⁰F) liegt. £s wurde jedoch festgestellt, daß die Temperatur im Gegensatz zu den Prozeßvariablen Verweilzeit, Wasserstoffpartialdruck und Zirkulationsaschekonzentration keinen'derart gewichtigen Einfluß auf die Erhöhung der Ausbeute an der C^-900 ⁰P- (C₅~482 °G)-Praktion hat.

Die zur Reaktion bestimmte Aufschlämmung hat eine relativ lange, totale Verweilzeit in der Größenordnung vo'n etwa 1,2 bis etwa zwei Stunden, vorzugsweise zwischen etwa 1,4 und 1,7 Stunden, d. h. die nominale Verweilzeit unter Reaktionsbedingungen in den Vorwärmer- und Dissolver-Zonen»

Der Wasserstoffpartialdruck ist wenigstens etwa 2 100 psig

2 2

(147 kp/cm ) und kann bis zu 4 000 psi (280 kp/cm ) betragen, vorzugsweise aber zwischen etwa 2 200 und 3 000 psig (154 bis 210 kp/cm ) und noch bevorzugter zwischen etwa 2 4OO und etwa 3 000 psi (168 bis 210 kp/cm ). Der Wasserstoffpartialdruck wird definiert als das Produkt des Gesaratdruckes und des molaren Anteils an Wasserstoff im ilinsatzgas. Die Einspeis ungsgeschwindigke it des Wasserstoffs ist zwischen etwa 2,0 und 6,0, vorzugsweise zwischen etwa 4 und 4,5 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht der eingespeisten Aufschlämmung·

Die Reaktion der Aufschlämmung findet unter Drei-Phasen-Bedingungen mit starker Rückmischung unter kontinuierlicher Strömung im Dissolver 26 statt. Mit anderen Worten, in der

23707 0 0

-7- 2.8.1982

AP C 10 G/237 070/0 (60 243/18)

Disselver-Zone wird mit gründlicher Rückmischung gearbeitet im Gegensatz zu Bedingungen in Pfropfenströmungen, die keine wesentliche Rückmischung einschließen«, Das Vorheizerrohr 23 ist im wesentlichen ein Vorreaktor und wird als ein erwärmter Reaktor mit Pfropfenströmung betrieben, in dem eine nominale Verweilzeit der Aufschlämmung von etwa 2 bis 15 Minuten, vorzugsweise etwa zwei Minuten, eingehalten wird.

Bei Einsteuerung des Verfahrens auf eine Kombination von Bedingungen - höherer Wasserstoffpartialdruck, längere Verweilzeit und höhere Konzentration an Zirkulationsasche in einem Reaktor mit hoher Rückmischung - erhält man nach dem erfindungsgemäßen Veriahren eine Gesamtausbeute an Flüssigkeiten der C₅-9OO ⁰F (CV-482 °C)-Fraktion von etwa 50 oder 60 bis 70 Gewichtsprozent, bezogen auf wasser- und aschefreie Einsatzkohle« Ein derartiges Ergebnis ist völlig unerwartet und Synergistisch, da die maximale Erhöhung der Gesamtausbeute an Flüssigprodukten durch die additive Wirkung derartiger Prozeßvariablen auf eine Gesamtausbeute an Flüssigprodukt von unter 40 Gewichtsprozent, bezogen auf wasser- und aschefreie Einsatzkohle, berechnet werden kann.

Das den Dissolver 26 verlassende Ausströmgut gelangt durch die Leitung 29 in das Dampf-Flüssig-Trennsystem 30. Das Dampf-Flüssig-Trennsystetfl 30, das aus einer Reihe von Wärmeaustauschern und Dampf-PlUssig-Separatoren besteht, trennt das Ausströmgut des Dissolvers 26 in einen nicht-kondensierten Gasstrom in Leitung 32, ein kondensiertes leichtes, flüssiges Destillat in Leitung 34 und eine Aufschlämmung des Produktes in Leitung 56. Das kondensierte, leichte, flüssige Destillat aus den Separatoren gelangt durch die Leitung 34 zur Fraktionieranlage 36, die unter etmosphärischen Bedingungen arbeitet. Das nicht kondensierte Gas in Leitung 32 besteht

237 07 0 O _₈_ ^

AP C 10 G/237 070/0 (60 243/18)

aus nicht umgesetztem Wasserstoff, Methan und anderen leichten Kohlenwasserstoffen, außerdem HpS und GO₂ und wird zu der Abtrennvorrichtung für saure Gase 38 geleitet, um HgS und GOp zu entfernen. Das dabei gewonnene HpS wird zu elementaren Schwefel umgesetzt, der durch die Leitung 40 aus dem Prozeß abgezogen wird. Ein Teil des gereinigten Gases wird in Leitung 42 zur weiteren Verarbeitung in eine Kälteeinheit 44 geleitet, um den größten Teil des Methans und Ethans als Pipelinegas zu entfernen, und das dann weiter durch Leitung 46 zur Abscheidung von Propan und Butan als leichte Erdölgase geleitet wird, das dann durch Leitung 48 abgezogen wird. Der gereinigte Wasserstoff in Leitung 50 wird mit dem verbleibenden Gas aus der Reinigungsstufe für saure Gase aus Leitung 52 vermischt und stellt in Leitung den Zirkulationswasserstoff fur das Verfahren dar.

Die flüssige Aufschlämmung aus den Dampf-Flüssig-Separatoren 30 fließt durch Leitung 56 und besteht aus flüssigem Lösungsmittel, normalerweise fester, gelöster Kohle und katalytisch wirksamen mineralischem Rückstand. Der Strom in Leitung 56 wird in zwei Hauptströme in Leitungen 58 und 60 geteilt, die die gleiche Zusammensetzung wie in Leitung 56 aufweisen.

In der Fraktionieranlage 36 wird das Aufschlämmungsprodukt aus Leitung 60 bei Atmosphärendruck destilliert und dabei ein Kopfatrom aus Naphtha durch Leitung 62, ein Strom aua mittlerem Destillat durch Leitung 64 und ein Sumpfstrom durch Leitung 66 abgezogen. Der Naphthastrom in Leitung 62 stellt die Nettoausbeute an naphtha aus dem Verfahren dar. Der Sumpfstrom in Leitung 66 wird zum Vakuumdestillationsturm 68 geleitet. Die Temperatur der Einspeisung in das Fraktioniersystem wird gewöhnlich ausreichend hoch einge-

237 07 0 O __. ,₈,₉₈₂

AP C 10 G/237 070/0 (60 243/18)

stellt, so daß keine zusätzliche Vorheizung außer für die Startoperationen, notwendig ist.

Eine Abmischung der Treibstofföle aus der bei Atmosphären» druck betriebenen Fraktionieranlage 36 in Leitung 64 und das mittlere Deatillat aus dem Vakuum-Turm 68 durch Leitung 70 stellen daa Haupt-Treibstofföl-Produkt des Verfahrens dar. Sie wird durch Leitung 72 gewonnen. Der Strom in Leitung 72 stellt eine flüssige Destillatfraktion des Siedebereiches 380 - 900 ⁰F (193 - 482 ⁰G) dar. Ein Teil davon kann durch Leitung 73 zum Mischtank 12 der Aufschlämmung zurückgeführt werden, um die Konzentration an Feststoffen in der Einsatz« aufschlämmung zu steuern. Der Zirkulationsstrom in Leitung 73 gibt dem Verfahren Flexibilität, indem er eine unterschiedliche Einstellung des Verhältnisses von Lösungsmittel zur gesamten Kreislauf«Aufschlämmung erlaubt, so daß dieses Verhältnis für das Verfahren durch das in Leitung 58 vorliegende Verhältnis nicht fixiert ist. Durch diese Maßnahme kann auch die Pumpfähigkeit der Aufschlämmung verbessert werden. Der Teil des Stromes in Leitung 72, der nicht durch Leitung 73 zurückgeführt wird, stellt die Nettoauabeute an flüssigem Destillat aus dem Verfahren dar.

Der Sumpf aus dem Vakuuwturm 68, der aus der Gesamtmenge der normalerweise festen, gelösten Kohle, ungelösten organischen Stoffen und mineralischen Stoffen des Prozesses besteht, aber im wesentlichen kein flüssiges Destillat oder gasförmige Kohlenwasserstoffe enthält, wird durch Leitung 76 entnommen und kann wie gewünscht weiter verarbeitet werden. Ein solcher Strom kann z, B. in einen Vergaser durch teilweise Verbrennung (nicht dargestellt) geleitet werden, um dort Wasserstoff zur Verwendung im Verfahren herzustellen, wie es in der US-PS

237070 0

-10- 2.8.1982

AP C 10 G/237 070/0 (60 243/18)

4·159·236 von Schmid beschrieben wird, wobei diese Erfindungsbeschreibung hier durch Zitat aufgenommen wird» Ein Teil des Sumpfes aus dem Vakuumturm 68 könnte direkt in den Mischtank 12 zurückgeführt werden, wenn das gewünscht werden sollte»

Fig. 2 ist die graphische Darstellung in Form einer Profilzeichnung der Ausbeuten an Flüssigkeiten im Siedebereich Cc bis 900 ⁰F (482 ⁰C) als eine Funktion des Wasserstoffpartialdruckes und der Reaktortemperatur unter Verwendung eines mathematischen Modells auf der Grundlage einer Vielzahl von Einzelexperimenten. Die zentralen Bereiche sind die Bereiche mit der höchsten Ausbeute an Flüssigprodukt, d. h. der Bereich A stellt die Bedingungen für die höchste Ausbeute an C₅ - 900 ⁰F (482 °C)-Fraktion dar, und die Bereiche B, C usw. die nächsthöheren, in der Reihenfolge, wie weiter unten in Tabelle I dargestellt wird:

Tabelle I

Bereich Flüssigproduktausbeute

(482°C)-Fraktion

A " 74,68 - 76,07

B 71,91 - 74,68

C 69,14 - 71,91

D 66,37 - 69,14

E 63,60 - 66,37

F 60,83 - 63,60

G 58,06 - 60,83

H 55,29 - 58,06

I 52,52 - 55,29

J 51,14 - 52,52

2 3 7 Π 7 O O

L· α / U / U U ^₁₁. 2.8.1982

AP C 10 G/237 070/0 (60 243/18)

Die Figur 2 zeigt, daß bei weiterer Erhöhung des Wasserstoffpart ial druckes und der Temperatur bereits gebildete flüssige Produkte zu Gasen umgesetzt werden. Eine solche erhöhte Gasausbeute ist jedoch unerwünscht, da zur Herstellung von Gasen mehr Wasserstoff benötigt wird als zur Produktion von Flüssigkeiten, so daß dadurch die Kosten des Verfahrens gesteigert werden« Das folgende Beispiel ist nicht zur Begrenzung der Erfindung gedacht, sondern vielmehr zum Zwecke der Erläuterung. Alle Prozentangaben erfolgen in Gewichtsprozent, wenn nichts anderes angegeben wird.

Beispiel 1

Es wurden Versuche zur Demonstration des Einflusses der Kombination der Reaktorbedingungen iin erfindungsgemäßen Kohleverflüssigungsverfahren auf die Ausbeute an Flüasigprodukt des Siedebereiches C₅ - 900 ⁰F (C^-482 ⁰C) durchgeführt. Für die Tests wurde Pittburgh Lagerkohle mit folgenden Analysendaten verwendet:

Pittsburgh Lagerkohle (Gewichtsprozent Trockenmasse)

Kohlenstoff 69,98

Wasserstoff 4,99.

Schwefel 3,39

Stickstoff 1,24

Sauerstoff 8,92

Asche 11,48

Für jeden Versuch wird eine Einsatzaufschlämmung durch Vermischen pulverisierter Kohle mit flüssigem Lösungsmittel und einer Zirkulationsaufschlämmung, die flüssiges Lösungsmittel, normalerweise feste, gelöste Kohle und katalytisch wirkende

237070 0

-12- 2.8.1982

AP C 10 G/237 070/0 (60 243/18)

mineralische Rückstände enthält, hergestellt. Die Rezeptur zur Herstellung der Einsatζaufschlämmung war eine Kombination der Leichtölfraktion (ungefährer Siedebereich 193 - 282 ⁰C, 380 ⁰P bis 540 ⁰F) und einer Schwerölfraktion (ungefährer Siedebereich 282 - 482 ⁰C, 540 - 900 ⁰P) als flüssiges Lösungsmittel. Die Kohlekonzentration in der Einsatzaufschlämmung betrug etwa 25 Gewichtsprozent und die durchschnittliche Dissolvertemperatur lag bei 46Ο ⁰C (86Ο ⁰P)₀

Sieben Versuche wurden bei einem vVasserstoffpartxaldruck von etwa 2 000 psi (140 kp/cm ), einer nominalen Verweilzeit der Aufschlämmung von einer Stunde und mit einer Einsatzaufschlämniung mit sieben Gewichtsprozent Kreislauf as ehe durchgeführt.

Die durchschnittliche Ausbeute an 0^-900 ⁰P (C₅~482 ⁰C)-Flüssigprodukten betrug 37»O Gewichtsprozent_o

Zu Vergleichszwecken wurden zwei Versuche mit einem auf

ρ 25ΟΟ psi (175 kp/cm ) erhöhten Wasserstoffpartialdruck, einer auf 1,5 Stunden verlängerten Verweilzeit der Aufschlämmung und einer Konzentration an KreislaUfasehe in der Einsatzaufschlämmung von 10 Gewichtsprozent durchgeführt.

Die durchschnittliche Ausbeute an Cc-900 ⁰P (0^-482 ⁰C)-Plüssigprodukt betrug 65,2 Gewichtsprozent, was eine Erhöhung der Ausbeute ah Flüssigprodukt um 28,2 Prozent entspricht,

Beispiel 2

Zu Vergleichszwecken wurden mathematische Korrelationen, die auf eine Vielzahl tatsächlich durchgeführter Versuche in

237070 0

-13- 2.8.1982

AP C 10 G/237 070/0 (60 243/18)

einer Versuchsanlage mit einem Durchsatz von 0,5 t/Tag (A) und in einer Technikumsanlage (B) zurückgehen, verwendet, um die vorausgesagte Verbesserung der Ausbeute durch Erhöhung jeder der Prozeßvariablen - Wasserstoffpartialdruck, Verweilzeit der Aufschlämmung und Kreislaufesehe - ausgehend von den niedrigeren Werten in Beispiel 1 zu den höheren Werten in Beispiel 1 zu bestimmen, während gleichzeitig die anderen beiden Variablen konstant gehalten wurden. Die Ergebnisse v/erden in Tabelle 2 zusammengefaßt:

Tabelle 2

Vorausgesagte Verbesserung der Ausbeute an C.--900 °F-Fraktion (Gev/.-'/i wasser- u. aschefreie Kohle)

_ Anlage A Anlage B

V/asGerstoffpartialdruckjpsig

2000-2500 (140 - 175 kp/cm²) +6,4 + 4,8 Kreislaufasche, Gew.-% der

Einsatzaufschlämmung, 7-10 + 4,0 + 9,5 Nominale Verweilzeit der Aufschlämmung (h) 1,0 - 1,5 + 3,9 + 5*1

+14,3 +19,4

Wie aus Tabelle 2 ersichtlich, betrug die vorausgesagte Verbesserung in der Ausbeute an Flüssigprodukten CV - 900 ⁰P (Cp- - 482 ⁰C) bei der Erhöhung einer der Variablen - Wasserstoffpartialdruck, Konzentration der im Kreislauf gefahrenen Asche und der Verweilzeit der Aufschlämmung - beim gleichzeitigen Konstanthalten der beiden anderen Prozeßvariablen +14,3 Gewichtsprozent für die Versuchsanlage A und +19,4 Ge-

237070 0

-14- 2.8.1982

AP C 10 G/237 070/0 (60 243/18)

wichtsprosent für die Technikumanlage B,

Beide vorausgesagte Werte sind jedoch beträchtlich geringer als die tatsächliche Verbesserung der Ausbeute an Cc 900 ⁰F - (Cr- -482 ⁰C) Produkt, die nach den Versuchen des Beispiels 1 erhalten wurden und die +28,2 Gewichtsprozent ausmachte.

Claims

237 07 0 0 _₁₅.

AP C 10 G/237 070/0 (60 243/18).

Brfindungaanspruch

1· Verfahren zur Kohleverflüssigung mit einer Ausbeute an C₅ - 900 ⁰P (482 ⁰C) - Flüssigprodulct von mehr als 50 Gewichtsprozent, bezogen auf wasser- und aschefreie Kohle, gekennzeichnet dadurch, daß Wasserstoff und eine Einsatzauf schlämmung, die aus mineralienhaltiger Einsatzkohle, im Kreislauf geführter, normalerweise fester, gelöster Kohle, im Kreislauf geführten mineralischen Rückstandes und einem im Kreislauf geführten flüssigen Lösungsmittels besteht, in eine Kohleverflüssiguagszone geleitet werden, wobei die im Kreislauf geführte Asche in der genannten Einsatzaufschlämmung in einer Menge von mehr als acht Gewichtsprozent, bezogen auf die gesamte Eineatzaufschlämmung, vorliegt, die Einsatzauf schlämmung in der Kohlever— fluss igungszone bei einem V/asser st of f part ialdruck von etwa 148 bis 280 kp/cm (2 100 bis etwa 4 000 psi) unter Dreiphasen-Bedingungen mit Ruckmischung und kontinuierlicher Strömung bei einer nominalen Verweilzeit der Aufschlämmung von etwa 1,2 bis etwa 2 Stunden umgesetzt wird und die Werte für die Kreislauf asche, den Y/asser st off part ialdruck und die Verweilzeit der Aufschlämmung derart ausgewählt werden, daß eine Ausbeute an CV-900 ⁰P (482 ⁰C) Flüssigprodukt zwischen etwa 50 und etwa 70 Gewichtsprozent, bezogen auf wasser- und aschefreie Kohle, erhalten wird»

2, Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Einsatzaufschlämmung Kreislaufasche im Bereich von etwa 8 bis etwa 14 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht der Einsatzaufschlämmung, enthält.

L O I U / U U __Ί6_ 2.8.1982

AP C 10 G/237 070/0 (60 243/18)

3· Verfahren nach Punkt 2, -gekennzeichnet dadurch, daß die Einsätzaufschlämmung Kreislaufasche im Bereich von etwa 10 bis etwa 14 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht an Einsatzaufschlämmung, enthält,

4. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Ausbeute an C,-- 900 ⁰P (482 ⁰C) - Flussigprodukt zwischen etwa 60 und etwa 70 Gewichtsprozent, bezogen auf wasser- und aschefreie Einsatzkohle, beträgt.

Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Wasserstoffpartialdruck zwischen etwa 155 bis 210 kp/cm (2 200 und etwa 3 000 psi) beträgt.
6. Verfahren nach Punkt 5, gekennzeichnet dadurch, daß der

2 Wasserstoffpartialdruck zwischen etwa 169 bis 211 kp/cm (2 400 und etwa 3 000 psi) liegt.

7· Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Verweilzeit der Aufschlämmung von etwa 1,4 bis etwa 1,7 Stunden beträgt.
8. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß der

2 Wasserstoffpartialdruck zwischen etwa 169 bis 211 kp/cm (2 400 und etwa 3 000 psi), die Verweilzeit der Aufschlämmung von etwa 1,4 bis etwa 1,7 Stunden und die
Konzentration an Kreislaufasche in der Aufschlämmung
etwa 10 bis etwa 14 Gewichtsprozent, bezogen auf die gesamte Einsatzaufschlämmung, betragen.
9. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Einsatzaufschlämmung in einem Temperaturbereich von etwa 430 ⁰C bis etwa 470 ⁰C umgesetzt wird.

C j 7 U 7 U U -17- 2.8.1982

AP C 10 G/237 070/0 (60 243/18)

10« Veriahren nach Punkt 9» gekennzeichnet dadurch, daß die Einsatzaufschlämtnung in einem Temperaturbereich von etwa 445 ⁰C und 465 ⁰C umgesetzt wird·

11· Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Einaatzaufschlämmung zwischen 20 und 35 Gewichtsprozent Kohle enthält·

12, Verfahren nach Punkt 11, gekennzeichnet dadurch, daß
die Einsatzaufschlämtaung etwa 25 Gewichtsprozent Kohle enthält.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen