DD207214A1

DD207214A1 - METHOD FOR THE TREATMENT OF WATER-CARBONS, IN PARTICULAR. BROWN COAL

Info

Publication number: DD207214A1
Application number: DD81235682A
Authority: DD
Inventors: Wilfried Dolkemeyer; Axel Giehr; Karl-Heinz Keim; Ewald Meisenburg
Original assignee: Rheinische Braunkohlenw Ag
Priority date: 1980-12-11
Filing date: 1981-12-11
Publication date: 1984-02-22
Also published as: DE3152623D2; WO1982002057A1; ZA818604B; JPS57501919A; DE3046577A1

Abstract

Bei einem Verfahren zur Behandlung von wasserreichen Kohlen, insbesondere Braunkohlen, durch Erwaermen einer Mischung aus Rohkohle und Kohlenwasserstoffoelen wird so vorgegangen, dass ein Gemisch aus feingemahlener Rohkohle, einem schweren Kohlenwasserstoffoel und leichten Kohlenwasserstoffen mit einer Verweilzeit von 0,1-30 Minuten lang auf 50-300 grad celsius erwaermt wird, wobei gleichzeitig Wasser und leichte Kohlenwasserstoffe aus dem Gemisch abgetrennt werden. Die leichten Kohlenwasserstoffe koennen im Kreislauf zur Gemischbildung zugefuehrt werden. Wasser einerseits und das verbleibende Gemisch und schweren Kohlenwasserstoffoelen andererseits werden aus dem Prozess enfernt. Durch die erfindungsgemaesse Arbeitsweise, Erwaermen des Gemisches und Trennen desselben in seine Bestandteile zu einem Arbeitsschritt zu vereinen, werden merklich niedrige Wassergehalte in der Kohle erreicht. Dabei ist es ohne weiteres moeglich, die Pumpbarkeit des Gemisches aus der Kohle und Kohlenwasserstoffoelen zu erhalten.In a process for treating water-rich coals, especially lignites, by heating a mixture of raw coal and hydrocarbon oils, a mixture of finely ground raw coal, a heavy hydrocarbon oil and light hydrocarbons with a residence time of 0.1-30 minutes is set to 50 -300 degrees Celsius is heated, at the same time water and light hydrocarbons are separated from the mixture. The light hydrocarbons can be fed into the circuit for mixture formation. On the other hand, water and the remaining mixture and heavy hydrocarbon oils are removed from the process. By virtue of the method according to the invention of combining the heating of the mixture and separating it into its components in one working step, markedly low water contents in the coal are achieved. It is readily possible to obtain the pumpability of the mixture of the coal and hydrocarbon oils.

Description

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Rheinische Braunkohlenwerke AG.Rheinische Braunkohlenwerke AG.

Verfahren zur Behandlung von wasserreichen Kohlen, insbesondere BraunkohlenProcess for the treatment of water-rich coals, in particular lignite

Anwendung der Erfindung:Application of the invention:

Pie Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung von wasserreichen Kohlen, insbesondere Braunkohlen, durch Erwärmen einer Mischung aus Rohkohle und Kohlenwasserstoffen.Pie invention relates to a process for the treatment of water-rich coals, especially lignites, by heating a mixture of raw coal and hydrocarbons.

Bestimmte Kohlenarten, insbesondere Braunkohlen, enthalten bis zu 70 Gew.-% Wasser und sind als Rohkohlen nicht zur Verbrennung, Vergasung oder hydrierenden Verflüssigung geeignet. Derartige Kohlen müssen vor ihrer Verarbeitung entwässert werden, und zwar im Fall der hydrierenden Verflüssigung möglichst auf Restwassergehalte unter 6%. Es hat sich nämlich gezeigt, dass ζ. Β. australische Braunkohlen bei höheren Wassergehalten nur schwierig, teilweise gar nicht in genügenden Mengen in schwere Kohlenwasserstofföle eingebracht werden können, um dann im Gemisch mit diesen in die Hydrierreaktion gebracht zu werden. Unter Braunkohlen sollen Lignite, subbituminöse Kohlen und entsprechende Material^verstanden werden.Certain types of coal, in particular lignite, contain up to 70% by weight of water and are not suitable as raw coal for combustion, gasification or hydrogenating liquefaction. Such coals must be dewatered prior to their processing, in the case of hydrogenating liquefaction as far as possible to residual water contents below 6%. It has been shown that ζ. Β. Australian lignites are difficult, sometimes not in sufficient quantities can be introduced into heavy hydrocarbon oils at higher water contents, and then brought in a mixture with these in the hydrogenation reaction. Lignites are to be understood as meaning lignites, subbituminous coals and corresponding materials.

Chaxakterstik der bekannten technischen Lösungen: Da diese Kohlen durch Wärmebehandlung, die apparativ sehr aufwendig ist, nur bis auf einen Wassergehalt von etwa 10 Gew.-% entwässert werden können/ hat man schon früh versucht,die Entwässerung von z. B. Braunkohlen nachChaxakterstik the known technical solutions: Since these coals can be dewatered by heat treatment, which is very expensive equipment, only up to a water content of about 10 wt .-% / has been tried early, the drainage of z. B. lignite after

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Zusatz von Kohlenwasserstoffölen vorzunehmen (DT-PS 1 048 378) . Dabei wird das Kohle/Ülgemisch bei etwa 30 bar auf 250- 380° C erwärmt und anschliessend das Wasser In Form von Dampf abgetrennt. Ein Teil des 01s wird aus dem Gemisch abgetrennt und Im Kreislauf zur Mischung mit weiterer Kohle benutzt, das verbleibende entwässerte Kohle/Ölgemisch zur Weiterverarbeitung - Im vorliegenden Fall zur Trennung - gebracht. Das Verfahren ist weniger aufwendig als die übliche Wärmebehandlung von Kohle, der Entwässerungsgrad jedoch noch unbefriedigend.Addition of hydrocarbon oils make (DT-PS 1 048 378). The coal / Ülgemisch is heated at about 30 bar to 250- 380 ° C and then the water separated in the form of steam. Part of the oil is separated from the mixture and used in the cycle for mixing with additional coal, the remaining dewatered coal / oil mixture for further processing - in the present case for separation - brought. The process is less expensive than the usual heat treatment of coal, the degree of dehydration, however, still unsatisfactory.

Gemäss einer Abwandlung dieses Verfahrens wird nicht ein schweres Kohlenwasserstofföl, sondern ein leichtes, z. B. ein Benzin, der wasserhaltigen Kohle zugesetzt, das nach der Wärmebehandlung das Kohlegemisch in üblicher Weise unter Abfuhrung des Wassers abgetrennt und im Kreislauf erneut zur Mischung mit weiterer Kohle benutzt (DT-AS 25 26 933, vgl. Fig. 2). Aber auch dieses Verfahren ist unbefriedigend, da nur Wassergehalte der Kohle von ca. 8% erzielt werden können.According to a modification of this method is not a heavy hydrocarbon oil, but a light, z. Example, a gasoline, the hydrous coal added, which separated after the heat treatment, the coal mixture in the usual manner with removal of the water and used again in the circuit for mixing with other coal (DT-AS 25 26 933, see Fig. 2). But even this method is unsatisfactory, since only water contents of coal of about 8% can be achieved.

Diese vorbeschriebenen Verfahren wurden dann kombiniert und anstelle eines im Kreislauf,geführten schweren oder eines leichten Kohlenwasserstofföls ein Gemisch aus beiden ölarten für die Rückführung vorgeschlagen, wobei die Erwärmung des Kohle/Ulgemisches auf etwa 100 - 300° C erfolgen und anschließend in einem Separator die Trennung vorgenommen werden soll (DT-OS 28 10 479). Aber auch die Kombination der früher beschriebenen Verfahren brachte keinen ausreichenden Erfolg, da die Wassergehalte der behandelten Braunkohlen wiederum nur auf etwa 10% gesenkt werden konnten.These previously described processes were then combined and proposed a mixture of both types of oil for recycling instead of a recirculated, heavy or light hydrocarbon oil, the coal / ulemixture being heated to about 100-300 ° C. and then separated in a separator should be made (DT-OS 28 10 479). But the combination of the previously described methods did not provide sufficient success, since the water content of the treated lignite could again be reduced to only about 10%.

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Ziel der Erfindung!Aim of the invention!

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der einleitend beschriebenen Art zu verbessern, das niedrigere Wassergehalte der Kohle erreicht werden können.The invention has for its object to improve a method of the type described in the introduction, the lower water contents of the coal can be achieved.

Darlegung des Wesens der Erfindung:Explanation of the essence of the invention:

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor, dass man ein Gemisch aus feingemahlener Rohkohle, einem schweren Kohlenwasserstofföl und leichten Kohlenwasserstoffen mit einer Verweilzeit von 0,1 - 30 Minuten lang auf 50 - 300° C erwärmt, wobei man gleichzeitig Wasser und leichte Kohlenwasserstoffe aus dem Gemisch abtrennt, die leichten Kohlenwasserstoffe im Kreislauf zur Gemischbildung zurückführt und das Wasser sowie das verbleibende Gemisch aus der Kohle und den schweren Kohlenwasserstoffölen aus dem Prozess entfernt.To achieve this object, the invention proposes that a mixture of finely ground raw coal, a heavy hydrocarbon oil and light hydrocarbons with a residence time of 0.1 - 30 minutes heated to 50 - 300 ° C, wherein at the same time water and light hydrocarbons separated from the mixture, which recirculates light hydrocarbons in the circuit for mixture formation and removes the water and the remaining mixture of the coal and the heavy hydrocarbon oils from the process.

Durch die Abänderung der bisher stets beschriebenen Arbeitsweise, das Kohle/Kohlenwasserstoff-Gemisch auf die Arbeitstemperatur zu erwärmen und anschliessend ohne weitere-Wärmezufuhr oder nach Abkühlung in die gewünschten Komponenten aufzutrennen, in die erfindungsgemässe Arbeitsweise, Erwärmen und Auftrennen zu einem Arbeitsschritt zu vereinen, gelingt es, zu wesentlich niedrigeren Wassergehalten in der Kohle zu gelangen als dies bisher möglich war.By modifying the hitherto always described procedure of heating the coal / hydrocarbon mixture to the working temperature and then separating it into the desired components without further heat input or cooling, it is possible to combine it into a working step in the inventive mode of operation, heating and separation to reach much lower water contents in the coal than was previously possible.

Die Rohkohle kann vor der Einmischung in die Kohlenwasserstofföle, vorteilhaft aber auch im Gemisch mit diesen auf die für die Hydrierung erforderliche EteLnheit gemahlen werden. Die Anfertigung des Gemisches kann in üblicher Weise erfolgen. Das Verhältnis von Kohle, wasserfrei gerechnet, zu dem schweren Kohlenwasserstofföl wird man im allgemeinen zwischen 1:2 una 1:0,7 wählen, wobei man bevorzugt möglichst hohe Kohlekonzentrationen einstellen wird. An leichten Kohlenwasserstoffen ist eine solche Menge dem Gemisch zuzufügen, dass es ausreichend pumpbar ist. Dabei kann das Verhältnis von schwerenThe raw coal can be milled before being mixed in the hydrocarbon oils, but advantageously also in a mixture with these to the required for the hydrogenation EteLnheit. The preparation of the mixture can be done in the usual way. The ratio of coal, calculated anhydrous, to the heavy hydrocarbon oil will generally choose between 1: 2 and 1: 0.7 , preferably with the highest possible coal concentrations . On light hydrocarbons, such an amount is to be added to the mixture that it is sufficiently pumpable. The ratio of heavy

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zu leichten Kohlenwasserstoffölen je nach Einsatz der erstgenannten öle zwischen 1 : 3 und 1 : 0,25 gewählt werden. Als schwere Kohlenwasserstofföle setzt man im allgemeinen aus der Kohlehydrierung stammende über etwa 200° C siedende Schweröl- oder Rückstandsfraktionen ein, doch kann man auch entsprechende Fremdöle nehmen.to light hydrocarbon oils depending on the use of the first-mentioned oils between 1: 3 and 1: 0.25 are selected. As heavy hydrocarbon oils are generally derived from the coal hydrogenation about 200 ° C boiling heavy oil or residue fractions, but you can also take corresponding foreign oils.

Als leichte Kohlenwasserstoffe wählt man unterhalb des Siedebeginns der genannten Schweröle siedende flüssige Kohlenwasserstoffgemische, z. B. Benzinfraktionen, oder auch einzelne Benzinkomponenten, z. B. Paraffine oder Aromaten der entsprechenden Siedelage. Als vorteilhaft hat sich auch z. B. Xylol erwiesen.As light hydrocarbons are selected below the boiling point of the mentioned heavy oils boiling liquid hydrocarbon mixtures, eg. As gasoline fractions, or individual gasoline components, for. As paraffins or aromatics of the corresponding Siedelage. As advantageous also z. B. xylene proved.

Das vorbereitete Gemisch wird dann, gegebenenfalls nach Vorwärmung, in eine für die Wärmebehandlung unter gleichzeitiger Abtrennung von Wasser und leichten Kohlenwasserstoffen geeignete Apparatur eingeführt, z. B. in eine Destillationskolonne oder einen Fallfilmverdampfer. Die Wärmebehandlung wird in Abhängigkeit von den gewählten leichten Kohlenwasserstoffen bei Temperaturen von etwa 50 bis 300° C, gegebenenfalls bei erhöhten Drücken bis etwa 10 bar, durchgeführt während einer Dauer von 0,1 bis 30 Minuten. Die erhaltenen Wasser- und Kohlenwasserstoffdämpfe werden in üblicher Weise kondensiert und voneinander getrennt. Die Kohlenwasserstoffe werden zur Mischeinrichtung für die Rohkohle zurückgeführt, das Wasser wird aus dem Prozess entfernt. Die aus der Behandlungsapparatur gewonnene Kohle/Schweröl-Mischung kann unmittelbar der Kohlehydrierung, die in bekannter Weise vorgenommen werden kann, zugeführt werden. Die Wassergehalte in diesen Mischungen liegen unter 8 Gew.-%, bezogen auf die Kohle. Es können im allgemeinen Werte von 5% und niedriger erreicht werden.The prepared mixture is then, optionally after preheating, introduced into a suitable apparatus for the heat treatment with simultaneous removal of water and light hydrocarbons, for. B. in a distillation column or a falling film evaporator. The heat treatment is carried out at temperatures of about 50 to 300 ° C, optionally at elevated pressures to about 10 bar, depending on the selected light hydrocarbons for a period of 0.1 to 30 minutes. The obtained water and hydrocarbon vapors are condensed in a conventional manner and separated from each other. The hydrocarbons are returned to the raw coal mixing equipment and the water is removed from the process. The coal / heavy oil mixture obtained from the treatment apparatus can be fed directly to the coal hydrogenation, which can be carried out in a known manner. The water contents in these mixtures are below 8 wt .-%, based on the coal. In general, values of 5% and lower can be achieved.

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Ausführungsbeispiel:Embodiment:

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen Verfahrens im Prinzip dargestellt, wobei auf die Wiedergabe der Nebenapparatun( verzichtet wurde.In the drawing, an embodiment of the inventive method is shown in principle, wherein the reproduction of Nebenapparatun was waived.

über Leitung 1 werden Rohbraunkohle/ über Leitung 2 ein aus der Kohlehydrierung stammendes hochsiedendes öl und über Leitung 3 ein ebenfalls aus der Hydrierung stammendes Leichtbenzin in die Mischapparatur 4 eingeführt. Das Gemisch gelangt über Leitung 5 in eine Drehtrommel*) in der im allgemeinen bei etwas erhöhter Temperatur, z. B, 50 80° C, eine Feinmahlung erfolgt. Anschliessend wird das. Gemisch über Leitung 7, den Vorwärmer 8 und Leitung 9 in den Wärmebehandlungs-Apparat 10, der hier als FaIlfilmverdampferdargeste It ist, eingeführt. Hier erfolgt unter Wärmezufuhr über Leitung 11 mit ausreichender Dauer die Wärmebehandlung, in deren Verlauf über Leitung 13 die gebildeten Wasser- und Benzindämpfe abgezogen werden, über Leitung 12 wird das anschliessend zur Hydrierung vorgesehene Kohle/öl-Gemisch mit einem Wassergehalt von z. B. < 1% abgeführt. Die Wasser- und Benzindämpfe werden in dem Kondensator 14 kondensiert, die erhaltenen Flüssigkelten über Leitung 15 in die Phasentrennung 16 geführt und dort in einen Benzinstrom, der über Leitung 3 zum Mischapparat 4 zurückgeführt wird, und in einen Wasserstrom getrennt, der über Leitung 17 aus dem Prozess entfernt wird.Crude lignite is introduced via line 1 via line 2 into a high-boiling oil originating from the coal hydrogenation and, via line 3, a light gasoline likewise originating from the hydrogenation is introduced into the mixing apparatus 4. The mixture passes via line 5 in a rotary drum *) in the generally at a slightly elevated temperature, for. B, 50 80 ° C, a fine grinding takes place. Subsequently, the mixture is introduced via line 7, the preheater 8 and line 9 into the heat treatment apparatus 10, which here is a film evaporator. Here, under heat supply via line 11 with sufficient duration, the heat treatment, in the course of which the water and gasoline vapors are withdrawn via line 13, via line 12 is then provided for the hydrogenation coal / oil mixture with a water content of z. B. <1% dissipated. The water and gasoline vapors are condensed in the condenser 14, the resulting liquid Celts led via line 15 in the phase separation 16 and there in a gasoline stream, which is returned via line 3 to the mixing apparatus 4, and separated into a water stream, via line 17 from the process is removed.

example

Feingemahlene australische Braunkohle mit einem Wassergehalt von 55 Gew.-% wurde in üblicher Weise durch Erhitzen auf einen Wassergehalt von 10 Gew.-% getrocknet. Die Kohle wurde dann in ein Schweröl im Verhältnis von Kohle:öl = 1:1,5 eingebracht und vermischt. Das so erhaltene Gemisch, Kohlegehalt 40%, war so hochviskos, dass es nicht pumpbar war.Finely ground Australian lignite with a water content of 55% by weight was dried in a conventional manner by heating to a water content of 10% by weight. The coal was then introduced into a heavy oil in the ratio of coal: oil = 1: 1.5 and mixed. The mixture thus obtained, carbon content 40%, was so highly viscous that it was not pumpable.

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Es wurde dann aus australischer Braunkohle ein Gemisch aus Kohle, Schweröl und xylol, Verhältnis 1:1:1, hergestellt und erfindungsgemäss bei 150° C 20 Minuten lang behandelt. Der Wassergehalt des für die Hydrierung vorgesehenen Kohle/Schweröl-Gemischs Kohlegehalt 50 Gew.-%i betrug weniger als 1 Gew.-%, bezogen auf die Kohle. Das Gemisch Hess sich pumpen.A mixture of coal, heavy oil and xylene, ratio 1: 1: 1, was then prepared from Australian lignite and treated according to the invention at 150 ° C. for 20 minutes. The water content of the intended for the hydrogenation coal / heavy oil mixture carbon content 50 wt .-% i was less than 1 wt .-%, based on the coal. The mixture was pumping.

Auch ein. Gemisch aus australischer Braunkohle, Schweröl und Xylol, Verhältnis 1:0,85:1, wie oben beschrieben erfindungsgemäss behandelt, ergab ein noch pumpbares Kohle/Schweröl-Gemisch. Nach der Wasβerabtrennung war der Kohlegehalt ca. 54 Gew.-%, der Wassergehalt 3,5 Gew.-%. Hier war die Grenze der Pumpbarkeit erreicht.Also a. Mixture of Australian lignite, heavy oil and xylene, ratio 1: 0.85: 1, as described above treated according to the invention, gave a still pumpable coal / heavy oil mixture. After the removal of water, the carbon content was about 54 wt .-%, the water content 3.5 wt .-%. Here the limit of pumpability was reached.

Claims

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Invention claim:

A process for the treatment of water-rich coals, especially lignites, by heating a mixture of the raw and hydrocarbon oils, characterized in that a mixture of finely ground raw coal, a heavy hydrocarbon oil and light hydrocarbons with a residence time of 0.1 to 30 minutes long heated to 50 - 300 ° C, while simultaneously separating water and light hydrocarbons from the mixture, which recirculates light hydrocarbons in the circuit for mixture formation and removes the water and the remaining mixture of the coal and the heavy hydrocarbons from the process.

2. The method according to item 1, characterized in that subjecting the raw coal mixture before heating to the treatment temperature of a fine grinding.

3. Method according to points 1 and 2, characterized in that one carries out the heat treatment under pressures of 0.1 - 10 bar.

4. Method according to items 1 to 3, characterized in that one carries out the heat treatment in a falling film evaporator.

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