DD251780A1

DD251780A1 - METHOD FOR HYDROGENATING FINE-COAL COAL

Info

Publication number: DD251780A1
Application number: DD29329686A
Authority: DD
Inventors: Heinz Martin; Horst Kretschmer; Manfred Schingnitz; Claus Kuhlbrodt; Manfred Scheller; Eberhard Mehnert; Guenther Knauf; Horst Brandt; Herbert Richter; Peter Goehler
Original assignee: Freiberg Brennstoffinst
Priority date: 1986-07-31
Filing date: 1986-07-31
Publication date: 1987-11-25

Abstract

Verfahren zur Hydrierung feinkoerniger Kohle. Die Erfindung bezieht sich auf die Hydrierung von feinkoerniger Kohle, vorzugsweise Braunkohle. Das Ziel der Erfindung besteht darin, den verfahrenstechnischen und apparativen Aufwand bei der Hydrierung von Kohle zu verringern, die Reaktionszeiten zu verkuerzen, die Trennung der Hydrierprodukte und die Aufarbeitung der Hydrierrueckstaende zu erleichtern. Die technische Aufgabe besteht darin, die Hydrierung unter den Bedingungen einr Fliessfoerderung durchzufuehren. Erfindungsgemaess wird die vorgetrocknete und gemahlene Kohle mit oder ohne Zusatz von ebenfalls feinkoernigen Katalysatoren und/oder anderen Zuschlagstoffen zusammen mit einem Hydriergas, das gleichzeitig als Foerdergas dient, unter den Bedingungen einer Fliessfoerderung in einem Foerderrohr transportiert, wobei durch Beheizung von aussen die Hydrierreaktion eingeleitet wird. In einem Trenngefaess werden die Hydrierprodukte in gas- und dampffoermigem Zustand von den festen Hydrierrueckstaenden getrennt. Die fluessigen Hydrierprodukte werden in der ueblichen Weise aufgearbeitet. Die gasfoermigen Produkte koennen als Zusatzkomponente zur Stadtgaserzeugung oder als Heizgas Verwendung finden.Process for the hydrogenation of fine-grained coal. The invention relates to the hydrogenation of feinkoerniger coal, preferably lignite. The object of the invention is to reduce the process engineering and equipment expense in the hydrogenation of coal, to shorten the reaction times, to facilitate the separation of the hydrogenation products and the workup of the Hydrierrueckstaende. The technical task is to carry out the hydrogenation under the conditions of flow promotion. According to the invention, the pre-dried and ground coal, with or without the addition of likewise fine-grained catalysts and / or other additives, together with a hydrogenation gas which simultaneously serves as a feed gas, is transported under the conditions of flow promotion in a conveyor tube, the hydrogenation reaction being initiated externally by heating , In a separation vessel, the hydrogenation products are separated from the solid hydrogenation residues in gaseous and vaporous state. The liquid hydrogenation products are worked up in the usual way. The gaseous products can be used as additional components for city gas production or as heating gas.

Description

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Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Hydrierung von feinkörniger Kohle, vorzugsweise Braunkohle, zur Erzeugung von gasförmigen und flüssigen Hydrierprodukten und eines festen Hydrierrückstandes. Die entstehenden gasförmigen, unter Normalbedingungen nicht kondensierenden Kohlenwasserstoffe können als Zumischkomponente zur Stadtgaserzeugung oder gemeinsam mit den Hydrierrestgasen als Heizgas Verwendung finden. Die flüssigen Hydrierprodukte werden in der üblichen Weise zu Heiz-, Schmier- und Treibstoffen oder zu anderen Veredelungsprodukten aufgearbeitet.The invention relates to a process for the hydrogenation of fine-grained coal, preferably lignite, for the production of gaseous and liquid hydrogenation products and a solid hydrogenation residue. The resulting gaseous, non-condensing under normal conditions hydrocarbons can be used as admixing component for city gas production or together with the hydrogenation residual gases as heating gas. The liquid hydrogenation products are worked up in the usual way to heating, lubricants and fuels or other refining products.

Die Hydrierrückstände werden nach einem bekannten Vergasungsverfahren in ein H₂- und CO-reiches Gas umgewandelt, das als Hydrier- und Fördergas dienen oder energetisch genutzt werden kann.The hydrogenation residues are converted by a known gasification process in a H ₂ - and CO-rich gas, which serve as a hydrogenation and conveying gas or can be used energetically.

Characteristic of the known technical solutions

Es sind eine Vielzahl von Verfahren zur Hydrierung von Kohle unter Druck bekannt. Bei der überwiegenden Mehrzahl dieser Verfahren wird gemahlene Kohle mit einem Öl oder einem anderen Lösungsmittel angemischt. Alle diese Verfahren ähneln in gewisser Beziehung dem seit vielen Jahrzehnten bekannten Verfahren nach Bergius-Pier, bei dem die mit dem „Anreibe"-Öl zu einem Brei gemahlene und meist mit einem Katalysator versetzte Kohle mittels Breipressen auf Reaktionsdruck gebracht und nach Zufügen des verdichteten Hydriergases den einzelnen Hochdruckapparaten, wie Vorheizer, Reaktor, Vorkühler undA variety of processes for the hydrogenation of coal under pressure are known. In the vast majority of these processes, ground coal is mixed with an oil or other solvent. All of these processes are somewhat similar to the Bergius-Pier process, which has been known for many decades, in which the coal milled with the "grinding oil" and mostly mixed with a catalyst is brought to reaction pressure by means of blowing pressures and after the compressed hydrogenating gas has been added the individual high-pressure apparatus, such as preheater, reactor, pre-cooler and

Heißabscheider, zugeführt wird. Im Heißabscheider erfolgt die Trennung zwischen heißem Abschlamm (Sumpf phase) und der Gas-Dampfphase. Die Weiterverarbeitung und -Hydrierung zu den eigentlichen Endprodukten erfolgt demzufolge getrennt in einer Sumpf- und einer Gasphase.Hot separator, is supplied. In the hot separator, the separation between hot sludge (sump phase) and the gas-vapor phase takes place. The further processing and hydrogenation to the actual end products is therefore carried out separately in a bottom and a gas phase.

Es sind aber auch Verfahren bekannt, bei denen die zu hydrierende Kohle in pulverisiertem Zustand eingesetzt wird. Diese Verfahren haben den Vorteil, daß das Anmaischen der Kohle und das Verpressen des Kohlebreis entfällt. Das Hydriergas kommt dabei unmittelbar mit dem Kohleteilen in Berührung, so daß die zeitabhängigen Diffusionsvorgänge durch das Lösungsmittel hindurch entfallen. Ein solches Verfahrensprinzip ist Bestandteil der Erfindungen, die in den Offenlegungsschriften DE 2910287, DE 2723457, DE 2558543, DE 2929316 und DE 2415746 beschrieben werden. Allen diesen Verfahren ist gemeinsam, daß die Kohleteilchen zusammen mit einem heißen Wasserstoffstrom oder unabhängig voneinander auf unterschiedliche Weise in ein Reaktionsgefäß eingebracht werden, dort miteinander reagieren und daß aus diesem Reaktionsgefäß, das mit Kühleinrichtungen kombiniert sein kann, die Hydrierprodukte gemeinsam mit den Hydrierrückständen oder getrennt von diesen abgeführt werden.However, methods are also known in which the coal to be hydrogenated is used in a pulverized state. These methods have the advantage that the mashing of the coal and the compression of the coal strip is eliminated. The hydrogenation gas comes directly into contact with the coal parts, so that the time-dependent diffusion processes through the solvent omitted. Such a method principle is part of the inventions described in the published patent applications DE 2910287, DE 2723457, DE 2558543, DE 2929316 and DE 2415746. All these methods have in common that the coal particles are introduced together with a stream of hot hydrogen or independently in a different manner in a reaction vessel, react there with each other and that from this reaction vessel, which may be combined with cooling means, the hydrogenation together with the hydrogenation or separated be removed from these.

So wird in der o.a. OS DE 2415746 ein Verfahren zum kontinuierlichen Hydrieren von Kohle beschrieben, bei dem das Kohle-Wasserstoff-Gemisch mit hoher Wasserstofffließgeschwindigkeit einem im Hydrierreaktor angeordneten Festbett- oder Wirbelbettkatalysator durchströmt. Nach dem Passieren des Katalysators werden alle Reaktanden einem Wärmetauscher zugeführt und unter die Reaktionstemperatur gekühlt. Der dabei kondensierende Teer wird in den Hydrierreaktor zurückgeführt. Nach der erfindungsgemäßen Anordnung enthält dieser Teer jedoch große Anteile der festen Rückstände, so daß die Funktionstüchtigkeit des Katalysators nur von begrenzter Dauer sein kann. Die in den schweren flüssigen Produkten enthaltenen Feststoffe müssen durch besondere Verfahren abgetrennt werden.So in the o.a. OS DE 2415746 describes a process for the continuous hydrogenation of coal, in which the carbon-hydrogen mixture flows through at high hydrogen flow rate arranged in the hydrogenation reactor fixed bed or fluidized bed catalyst. After passing through the catalyst, all reactants are fed to a heat exchanger and cooled below the reaction temperature. The thereby condensing tar is recycled to the hydrogenation reactor. According to the inventive arrangement, however, this tar contains large amounts of solid residues, so that the functionality of the catalyst can only be of limited duration. The solids contained in the heavy liquid products must be separated by special procedures.

In der o.a. OS DE 2558543 wird ein Verfahren zur hydrierenden Carbonisierung von Kohleteilchen beschrieben, bei dem die Kohleteilchen mit hoher Geschwindigkeit (60 bis 121 m/s) in die Reaktionszone eingespeist werden und ungefähr 5 bis 60 Minuten in der Zone für die hydrierende Carbonisierung verweilen. Das erfordert entsprechend große Reaktionsräume. Die Kohle wird in dichter Phase vorerhitzt und dem Reaktionsgefäß zugeführt. Da das Agglomerisieren der Kohleteilchen vor allem dadurch verhindert werden soll, daß die Kohleteilchen mit hoher Geschwindigkeit in die Reaktionszone eingeführt werden, ist es notwendig, die Geschwindigkeit der dichten Phase (ungefähr 6 m/s) bei Eintritt in die Reaktionszone drastisch, also auf das 10 bis 20fache und darüber, zu erhöhen. Das führt zu einer hohen Verschleißwirkung und starkem Druckabfall. In der o.a. OS DE 2723457 werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Kohlehydrierung beschrieben, wobei pulverisierte Kohle von Umgebungstemperatur ohne Vorerhitzung innerhalb einer Reaktionskammer mit heißem Wasserstoff beaufschlagt wird und die austretenden Reaktionsprodukte zur raschen Unterbrechung des Hydrierprozesses abgeschreckt werden. Auch hier erfolgt die Zuführung der Kohle in dichter Phase bis in die vor der Reaktionskammer angeordnete Einspeisevorrichtung, in der die Einspeisung des bis zu 1100⁰C heißen Wasserstoffs in für dieses Verfahren typischer Weise über einen Injektor vom Typ eines Raketentriebwerkes erfolgt. Unmittelbar vor der Reaktionskammer wird also die dichte Phase durch Zuführung des vorerhitzten Wasserstoffs aufgegeben. Die Kohledurchsatzleistung liegt bei diesem Verfahren bei etwa 160t/m² · h, was ein Vielfaches gegenüber bis dahin bekannten Verfahren ist. Dieser Vorteil muß jedoch mit hohem apparativem Aufwand erkauft werden. In der o.a. OS DE 2910287 wird ein Verfahren zur Hydrierung von festem Kohlenstoffmaterial beschrieben, bei dem die gemahlene Kohle zusammen mit Wasserstoff unter hohem Druck über eine Vielzahl von Düsen in einen Hydrierungsreaktor injiziertwird. Diesem Reaktor wird außerdem Sauerstoff und zusätzlicher Wasserstoff zugeführt, deren heiße Reaktionsprodukte mit der injizierten Kohle vermischt werden. Die genannten Reaktionsprodukte — ein Gemisch aus H₂ und H₂O — erreichen dabei Temperaturen bis zu etwa 165O⁰C. Angesichts dieser Temperaturen und wegen der Anwesenheit des entstehenden Wasserdampfes ist es fraglich, ob bei diesem Verfahren tatsächlich die erwartete Effektivität durch Senkung des Energiebedarfes erreicht werden kann.In the above-mentioned OS DE 2558543 a process is described for the hydrogenating carbonation of coal particles, in which the coal particles are fed into the reaction zone at high speed (60 to 121 m / s) and dwell in the zone for the hydrogenating carbonization for approximately 5 to 60 minutes , This requires correspondingly large reaction spaces. The coal is preheated in dense phase and fed to the reaction vessel. Since the agglomeration of the coal particles is to be prevented mainly by the carbon particles are introduced into the reaction zone at high speed, it is necessary, the velocity of the dense phase (about 6 m / s) when entering the reaction zone drastically, ie 10 to 20 times and above, increase. This leads to a high wear effect and a strong pressure drop. In the above-mentioned OS DE 2723457 a process and a device for coal hydrogenation are described wherein pulverized coal from ambient temperature without preheating within a reaction chamber is charged with hot hydrogen and the exiting reaction products are quenched for rapid interruption of the hydrogenation process. Again, the supply of coal in the dense phase takes place up to the front of the reaction chamber arranged feed device in which the feed of up to 1100 ⁰ C hot hydrogen takes place in a typical manner for this method via an injector of the rocket engine type. Immediately before the reaction chamber so the dense phase is abandoned by supplying the preheated hydrogen. The coal throughput is in this method at about 160t / m ² · h, which is a multiple compared to previously known methods. However, this advantage must be paid for with great equipment expense. In the above OS DE 2910287 a process for the hydrogenation of solid carbon material is described in which the ground coal is injected together with hydrogen under high pressure via a plurality of nozzles in a hydrogenation reactor. This reactor is also supplied with oxygen and additional hydrogen, the hot reaction products of which are mixed with the injected coal. The reaction products mentioned - a mixture of H ₂ and H ₂ O - reach temperatures up to about 165O ⁰ C. Given these temperatures and because of the presence of the resulting water vapor, it is questionable whether this process actually the expected effectiveness by reducing energy consumption can be reached.

Ferner sind eine Reihe von US-Patenten bekannt (US-PS 3030297, 3152063, 3960700, 3963598, 3997423), bei denen pulverisierte Kohle mit einem erhitzten Wasserstoffstrom in unterschiedlich gestalteten Reaktionskammern reagiert, wobei durchweg sehr hohe Temperaturen —teilweise bis zu 2000⁰C — angewandt werden. Durch besondere Misch-und Kühltechnologien soll die Qualität der Hydrierprodukte je nach Zielstellung beeinflußt werden. Alle diese Verfahren erfordern sehr aufwendige und kompliziert gestaltete Reaktionskammern sowie meist sehr hohe Temperaturen.Further, a number of US patents are known (US-PS 3030297, 3152063, 3960700, 3963598, 3997423), in which pulverized coal reacts with a heated stream of hydrogen in differently shaped reaction chambers, throughout very high temperatures -partially up to 2000 ⁰ C. - be applied. By special mixing and cooling technologies, the quality of the hydrogenation products should be influenced depending on the objective. All of these methods require very complicated and complicated designed reaction chambers and usually very high temperatures.

Weiter ist ein kontinuierliches Verfahren zur Hydrierung von Kohle bekannt, das in der o.a. OS DE 29 29 316 beschrieben wird. Die Besonderheit dieses Verfahrens, bei dem ebenfalls pulverisierte Kohle eingesetzt und in einem Kohlehydrierreaktor mit eineni Hydriergas umgesetzt wird, daß die pumpfähigen Hydrierrückstände in einem Teiloxidationsreaktor zu CO und H₂ aufgearbeitet werden. Dabei wird aber bei kritischer Betrachtung kein neues Hydrierverfahren, sondern lediglich ein Verfahren zur Umsetzung des schlammigen Hydrierrückstandes mit O₂ und Dampf in ein Synthesegas beschrieben. Erwähnenswert ist demgegenüber ein Verfahren zur Vorbehandlung von Kohleteilchen zur praktisch vollständigen Verhinderung des Agglomerierens dieser Teilchen in einer Fließbettreaktionszone eines Reaktors, das in der o.a. DE 2558532 dargelegt ist. Dabei wird das Agglomerieren der vorerhitzten Kohleteilchen dadurch verhindert, daß diese durch Zuführung sauerstoffhaltiger Gase an der Oberfläche oxidiert und die Temperatur der Kohleteilchen in bestimmtem Maße erhöht wird. Dieses Verfahren erfordert daher eine zusätzliche Verfahrensstufe in verdünnter Phase und die anschließende Abtrennung des inerten Gases von der voroxidierten Kohle.Further, a continuous process for the hydrogenation of coal is known, which is described in the above-mentioned OS DE 29 29 316. The peculiarity of this process, in which pulverized coal is also used and reacted in a coal hydrogenation reactor with a hydrogenation gas, that the pumpable hydrogenation residues are worked up in a partial oxidation reactor to CO and H ₂ . However, in critical consideration, no new hydrogenation process, but only a process for the implementation of the sludge hydrogenation residue with O ₂ and steam is described in a synthesis gas. On the other hand, it is worth mentioning a method of pretreating carbon particles to substantially completely prevent the agglomeration of these particles in a fluidized bed reaction zone of a reactor set forth in the above-mentioned DE 2558532. In this case, the agglomeration of the preheated coal particles is prevented by oxidizing them by supplying oxygen-containing gases on the surface and the temperature of the coal particles is increased to a certain extent. This process therefore requires an additional stage of the process in diluted phase and the subsequent separation of the inert gas from the pre-oxidized coal.

Object of the invention

Das Ziel der Erfindung besteht darin, vorgetrocknete feinkörnige Kohle, vorzugsweise Braunkohle, unter Druck so zu hydrieren, daß gegenüber bekannten Verfahren der verfahrenstechnische und apparative Aufwand verringert, die Reaktionszeiten verkürzt, die Wirkung von Katalysatoren und Zuschlagstoffen erhöht, die Trennung der Hydrierprodukte und die Aufarbeitung der Hydrierrückstände erleichtert wird.The object of the invention is to pre-dried fine-grained coal, preferably lignite, to hydrogenate under pressure so that compared to known methods of process engineering and equipment costs reduced, shortens the reaction times, increases the effect of catalysts and additives, the separation of the hydrogenation and work-up the hydrogenation residues is facilitated.

Explanation of the essence of the invention

Die technische Aufgabe, die durch die Erfindung gelöst wird, besteht darin, die Hydrierung von vorgetrockneter feinkörniger. Kohle unter den Bedingungen einer Fließförderung durchzuführen und alle erforderlichen Verfahrensschritte biszurTrennung der Hydrierprodukte unter Beibehaltung einer Gas-Feststoff-Suspension durchzuführen.The technical problem that is solved by the invention is the hydrogenation of pre-dried fine-grained. Carry coal under the conditions of a flow promotion and carry out all the necessary process steps to the separation of the hydrogenation products while maintaining a gas-solid suspension.

Erfindungsgemäß wird die auf eine Korngröße 80% kleiner 1 mm gemahlene vorgetrocknete Kohle mit oder ohne Zusatz von Katalysatoren und/oder anderen Zuschlagstoffen zusammen mit einem Hydriergas, das gleichzeitig als Fördergas dient und im wesentlichen aus Wasserstoff oder im wesentlichen aus Wasserstoff und Kohlenmonoxid besteht, unter den Bedingungen einer Fließförderung als Gas-Feststoff-Suspension mit einer Fließdichte größe 20% der Schüttdichte in einem Förderrohr zweckentsprechender Länge transportiert. Das Förderrohr ist wärmeisoliert und/oder von außen beheizt. Das Reaktionsgemisch wird durch Zuführung eines vorerhitzten Hydriergases ähnlicher oder gleicher Zusammensetzung wie der des Fördergases und/oder in einem Wärmeübertrager auf eine den angewandten Bedingungen angepaßte Starttemperatur für die Hydrierreaktion gebracht und bei einer Strömungsgeschwindigkeit von 1 bis 12 m/s bei Temperaturen zwischen 250 und 600⁰C unter einem Druck zwischen 15 bis 70MPa zur Reaktion gebracht. Das Gas-Feststoff-Gemisch wird unmittelbar bei Eintritt in ein Trenngefäß entspannt. Dabei werden Druck und Temperatur so geführt, daß keine Kondensation dampfförmiger Hydrierprodukte auftreten kann, so daß die Hydrierrückstände in trockener, feinkörniger Form im Trenngefäß anfallen. Katalysatoren, Eisenoxide, Asche oder Hydrierrückstände können der Kohle zugesetzt werden, um die Spalt- und Hydrierreaktionen zu fördern, Schwefel zu binden, das Zusammenbacken der Kohleteilchen zu verhindern und andere an sich bekannte Wirkungen hervorzurufen. Es ist aber ein Merkmal der Erfindung, daß diese Zuschlagstoffe in Abhängigkeit von der Kohlequalität, von den gewählten Reaktionsbedingungen und den gewünschten Produktionszielen in ebenfalls feinkörniger Form in beliebiger Mischung mit der Kohle alle Verfahrensstufen durchlaufen. Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß das für die Fließförderung benötigte Fördergas qualitäts- und mengenmäßige an denan das Hydriergas gestellten Anforderungen genügt. Es ist auch möglich, mehrere Förderrohrleitungen parallel zu führen und getrennt in das Trenngefäß einzubinden.According to the invention, the pre-dried coal ground to a particle size of 80% less than 1 mm, with or without the addition of catalysts and / or other additives together with a hydrogenation gas which simultaneously serves as a carrier gas and consists essentially of hydrogen or substantially of hydrogen and carbon monoxide the conditions of a flow promotion as a gas-solid suspension with a flow density size 20% of the bulk density transported in a conveyor tube appropriate length. The conveyor tube is thermally insulated and / or heated from the outside. The reaction mixture is brought by supplying a preheated hydrogenation gas of similar or the same composition as that of the conveying gas and / or in a heat exchanger to the conditions used adapted starting temperature for the hydrogenation and at a flow rate of 1 to 12 m / s at temperatures between 250 and 600 ⁰ C under a pressure between 15 to 70MPa reacted. The gas-solid mixture is released immediately upon entry into a separation vessel. In this case, pressure and temperature are conducted so that condensation of vaporous hydrogenation products can not occur, so that the hydrogenation residues occur in dry, fine-grained form in the separation vessel. Catalysts, iron oxides, ashes or hydrogenation residues can be added to the coal to promote the cracking and hydrogenation reactions, to bind sulfur, to prevent caking of the coal particles and to produce other per se known effects. However, it is a feature of the invention that these additives go through all process stages depending on the quality of the coal, the reaction conditions chosen and the desired production targets in also fine-grained form in any mixture with the coal. Another feature of the invention is that the conveying gas required for the flow promotion quality and quantity meets denan the hydrogenation gas requirements. It is also possible to run several delivery pipelines in parallel and to integrate them separately into the separation vessel.

Durch die Hintereinanderschaltung mehrerer Hydrierstufen kann einerseits ein beliebiges Verhältnis von Hydriergas zu eingesetzter Kohle erreicht werden und andererseits können durch die Abtrennung des Hydrierrestgases gemeinsam mit den gas- und dampfförmigen Hydrierprodukten und durch die in der anschließenden Hydrierstufe erfolgende Zuführung von frischem Hydriergas die Reaktionsbedingungen verbessert werden, indem der Partialdruckderaktiven Hydriergaskomponenten wieder erhöht wird.By the series connection of several hydrogenation stages on the one hand any ratio of hydrogenation gas to coal used can be achieved and on the other hand can be improved by the separation of the Hydrierrestgases together with the gaseous and vaporous hydrogenation products and by taking place in the subsequent hydrogenation stage supply of fresh hydrogenating gas, the reaction conditions, by increasing the partial pressure of the active hydrogenation gas component again.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß am Ende der Hydrierstrecke das Gemisch aus Feststoffen, Gasen und Dämpfen unmittelbar bei Eintritt in das Trenngefäß entspannt wird, wobei die Temperatur auf einem solchen Niveau gehalten wird, daß keine Kondensation von dampfförmigen Hydrierprodukten stattfinden kann und daß an den Feststoffteilchen haftende Flüssigprodukte verdampfen können. Die im Trenngefäß vorhandenen oder entstehenden Gase und Dämpfe werden am Kopf des Trenngefäßes in der Weise geregelt abgeführt, daß im Trenngefäß ständig ein Druck gehalten wird, der deutlich unter dem Reaktionsdruck liegt. Zur Unterstützung des Verdampfungsvorganges und damit zur Verhinderung des Zusammenklebens der Kohleteilchen kann dem Trenngefäß überhitzter Wasserdampf oder ein anderes leicht abtrennbares Gas zugeführt werden, wodurch der Partialdruck der entstandenen kondensierbaren Produkte willkürlich weiter herabgesetzt wird. Weiterhin besteht ein Merkmal der Erfindung darin, daß die Durchsatzleistung der Hydrierzone, bezogen auf den Strömungsquerschnitt, größer 100 kg pro cm² und Stunde, vorzugsweise zwischen 300 und 1 000 kg cm² und Stunde liegt. Damit werden bekannte Verfahren um ein Vielfaches übertroffen.Another feature of the invention is that at the end of the hydrogenation, the mixture of solids, gases and vapors is released immediately upon entering the separation vessel, wherein the temperature is maintained at such a level that condensation of vaporous hydrogenation products can not take place and that can evaporate adhering to the solid particles liquid products. The existing or resulting in the separation vessel gases and vapors are removed controlled at the top of the separation vessel in such a way that in the separation vessel is constantly maintained a pressure which is well below the reaction pressure. In order to assist the evaporation process and thus to prevent the sticking together of the coal particles, superheated steam or another readily separable gas can be supplied to the separation vessel, whereby the partial pressure of the resulting condensable products is arbitrarily further reduced. Furthermore, a feature of the invention is that the throughput of the hydrogenation, based on the flow cross section, greater than 100 kg per cm ² and hour, preferably between 300 and 1 000 kg cm ² and hour. Thus, known methods are exceeded many times.

embodiment

Die Erfindung soll im folgenden anhand des Bildes 1 an einem Ausführungsbeispiel erläutert werden:The invention will be explained below with reference to the image 1 on an embodiment:

Es handelt sich bei diesem Beispiel um eine Variante mit zwei Hydrierstufen und diskontinuierlichem Prozeßablauf. Abwechselnd über die Schleusen 1 und 2 wird das Einspeisegefäß 3 mit der feinkörnigen Kohle oder mit einem Gemisch aus Kohle und festen Zuschlägen in feinkörniger Form beschickt. Mittels eines über die Leitung 4 unter Reaktionsdruck strömenden Fördergases, das gleichzeitig die Funktion des Hydriergases übernimmt und unter einem Druck von 25MPa steht, wird der Feststoff unter Reaktionsdruck über das Förderrohr 5 durch die Vorheizstrecke 6 und in Verlängerung des Förderrohres 5 über die Hydrierstrecke 7 geleitet. Dabei kann dem Feststoff-Gas-Gemisch über die Leitung 11 weiteres Hydriergas zugemischt werden, das im Vorheizer 10 auf oder über das Niveau der gewünschten Reaktionsanfangstemperatur— in diesem Falle 350⁰C — gebracht wird. Die Hydrierstecke ist von ihrer Länge her so gestaltet, daß bei Abklingen der Hydrierreaktion und demzufolge absinkender Reaktionstemperatur über das Förderrohr 8 das Trenngefäß 13 erreicht wird und dort bei vermindertem Druck, aber möglichst hoher Temperatur, eine Verdampfung der am oder im Kohlekorn gebildeten Flüssigprodukte und infolge der Schwerkraft dieThis example is a variant with two hydrogenation stages and discontinuous process sequence. Alternately through the locks 1 and 2, the feed vessel 3 is charged with the fine-grained coal or with a mixture of coal and solid aggregates in fine-grained form. By means of a flowing through the line 4 under reaction pressure conveying gas, which simultaneously takes over the function of the hydrogenating gas and is under a pressure of 25MPa, the solid is passed under reaction pressure through the conveyor tube 5 through the preheating 6 and in extension of the conveyor tube 5 via the hydrogenation 7 , In this case, the solid-gas mixture via the line 11 further hydrogenation gas are added, which is in the preheater 10 at or above the level of the desired Reaktionanfangstemperatur- in this case 350 ⁰ C - brought. The hydrogenation is of its length designed so that when the hydrogenation reaction and consequently decreasing reaction temperature through the conveying tube 8, the separation vessel 13 is reached and there at reduced pressure, but the highest possible temperature, evaporation of the formed on or in the carbon grain liquid products and as a result gravity

Trennung in gas- und dampfförmige sowie in feste Stoffe stattfindet. Der Druck im Trenngefäß 13 wird dabei durch das Druckregelventil 14, über das die Gase und Dämpfe verlassen, auf einem Wert unterhalb des Reaktionsdruckes konstant gehalten. Die Gase und Dämpfe werden über die Leitung 15 einer üblichen Aufbereitung und Fraktionierung zugeleitet, wobei deren fühlbare Wärmein der Vorheizstrecke 6 und im Vorheizer· 10 genutzt werden kann. Der Eingang zum Trenngefäß 13 über die Leitung 21 und der Ausgang zur Leitung 22 bleiben geschlossen. Sobald das Trenngefäß 13 einen gewissen maximalen Füllstand erreicht hat, werden das aus der Hydrierstrecke 7 kommende Reaktionsgemisch über die Leitung 9 in das zweite Trenngefäß 17 geleitet, wobei in analoger Weise die Gase und Dämpfe über das Druckregelventil 18 und die Leitung 19 abgeführt werden. Gleichzeitig mit dem Umschalten auf das Trenngefäß 17 wird derstaubförmige Hydrierrückstand aus dem Trenngefäß 13 mittels Fördergases aus den Leitungen 20 und 21 über das Förderrohr 22 durch die Vorheizstrecke 23 und in Verlängerung des Förderrohres 22 über die Hydrierstrecke 24 und damit über die zweite Hydrierstufe geleitet. Zuvor kann dem Feststoff-Gas-Gemisch über die Leitung 25 weiteres Hydriergas zugemischt werden, das ebenfalls im Vorheizer 10 auf eine Temperatur im Bereich der Reaktionstemperatur oder darüber aufgeheizt wurde. Das aus der Hydrierstrecke 24 kommende Reaktionsgemisch wird über die Leitung 26 dem Trenngefäß 28 zugeleitet. Der Eingang der Leitung 41 und der Ausgang zur Leitung 42 sind geschlossen. Hier wiederholt sich bei abgesenktem Druck, aber gleichbleibend hoher Temperatur, der gleiche Vorgang wie er im Trenngefäß 13 der ersten Hydrierstufe ablief: Die im oder am Kohleteilchen bzw. am Hydrierrückstand befindlichen Flüssigprodukte werden verdampft und verlassen gemeinsam mit den übrigen Gasen und Dämpfen das Trenngefäß 28 über das Druckregelventil 29 und die Leitung 30 in Richtung Aufbereitung, während die festen Hydrierrückstände infolge der Schwerkraft nach unten sinken bis ein maximaler Füllstand im Trenngefäß 28 erreicht ist. In der Zwischenzeit wurde das mit festen feinkörnigen Hydrierrückständen gefüllte Trenngefäß 31 mit Hilfe des Fördergases aus den Leitungen 20 und 32Separation into gaseous and vaporous and solid substances takes place. The pressure in the separation vessel 13 is kept constant at a value below the reaction pressure by the pressure regulating valve 14, via which the gases and vapors leave. The gases and vapors are fed via line 15 to a conventional treatment and fractionation, the sensible heat of which can be used in the preheating section 6 and in the preheater 10. The input to the separation vessel 13 via the line 21 and the output to the line 22 remain closed. As soon as the separation vessel 13 has reached a certain maximum fill level, the reaction mixture coming from the hydrogenation section 7 is passed via line 9 into the second separation vessel 17, the gases and vapors being discharged via the pressure regulating valve 18 and the line 19 in an analogous manner. Simultaneously with the switching to the separation vessel 17, the dust-like hydrogenation residue from the separation vessel 13 by means of conveying gas from the lines 20 and 21 via the conveying pipe 22 through the preheating section 23 and in extension of the conveying pipe 22 via the hydrogenation line 24 and thus passed through the second hydrogenation. Beforehand, further hydrogenation gas can be admixed to the solid-gas mixture via the line 25, which hydrogenation gas was likewise heated in the preheater 10 to a temperature in the range of the reaction temperature or above. The reaction mixture coming from the hydrogenation section 24 is fed via the line 26 to the separation vessel 28. The input of line 41 and the output to line 42 are closed. Repeated pressure, but constantly high temperature, the same process as it took place in the separation vessel 13 of the first hydrogenation: The liquid in or on the carbon particles or hydrogenation residue are evaporated and leave the separation vessel 28 together with the other gases and vapors via the pressure control valve 29 and the line 30 in the direction of treatment, while the solid hydrogenation residues sink due to gravity down to a maximum level in the separation vessel 28 is reached. In the meantime, the separation vessel 31 filled with solid fine-grained hydrogenation residues was removed from the lines 20 and 32 by means of the conveying gas

über die Leitungen 33 und 34 einer der beiden Druckschleusen 35 und 36 und von dort über das Einspeisegefäß 37 einer Staubdruckvergasungsanlage 43 zugeleitet. Der Entleerungsvorgang des Trenngefäßes 31 endet etwa gleichzeitig mit dem Füllvorgang des Trenngefäßes 28. Dann erfolgt der Wechsel in der bei der ersten Hydrierstufe beschriebenen Weise, wobei am Trenngefäß 31 der Eingang der Leitung 32 und der Ausgang zur Leitung 33 geschlossen, der Eingang zur Leitung 38 und der Ausgang zum Druckregelventil 39 geöffnet wird. Danach wird der Eingang zur Leitung 26 und der Ausgang zum Druckregelventil 29 am Trenngefäß 28 geschlossen, der Eingang der Leitung 41 in das Trenngefäß 28 und der Ausgang zur Leitung 42 geöffnet. Praktisch gleichzeitig mit dem Wechsel des Trenngefäßes 28 von Füllen auf Entleeren und des Trenngefäßes 31 von Entleeren auf Füllen in der zweiten Hydrierstufe erfolgt in der ersten Hydrierstufe der Wechsel des Trenngefäßes 13 von Entleeren auf Füllen und des Trenngefäßes 17 von Füllen auf Entleeren.via lines 33 and 34 one of the two pressure locks 35 and 36 and fed from there via the feed vessel 37 a dust gasification plant 43. The emptying process of the separation vessel 31 ends approximately simultaneously with the filling of the separation vessel 28. Then, the change in the manner described in the first hydrogenation step, wherein the separation vessel 31, the input of the line 32 and the output to the line 33 closed, the input to the line 38th and the output to the pressure control valve 39 is opened. Thereafter, the input to the line 26 and the output to the pressure control valve 29 is closed on the separation vessel 28, the input of the line 41 into the separation vessel 28 and the output to the line 42 is opened. Practically simultaneously with the change of the separation vessel 28 from filling to emptying and the separation vessel 31 from emptying to filling in the second hydrogenation in the first hydrogenation stage, the change of the separation vessel 13 of emptying on filling and the separation vessel 17 from filling to emptying.

Claims

1. A process for the hydrogenation of fine-grained coal, preferably lignite, for the production of gaseous and liquid hydrogenation products and a fine-grained hydrogenation residue, characterized in that the ground to a grain size of less than 1 mm and 1 mm pre-dried coal with or without the addition of catalysts and / or other equally fine-grained aggregates together with a hydrogenating gas which simultaneously serves as a carrier gas and consists essentially of hydrogen or substantially hydrogen and carbon monoxide, under the conditions of a flow promotion as gas-solid suspension with a flow density greater than 20% of the bulk density in one or several parallel connected conveyor pipes with a penetration capacity greater than 100kg per cm ² and hour, preferably between 300 and 1,000 kg per cm ² and hour, is transported and that by adding a preheated hydrogenation gas of the same or similar composition as the de s conveying gas and / or by heating in a heat exchanger, the suspension is brought to a starting temperature corresponding to the conditions used and hydrogenated at temperatures between 250 and 600 ° C under a pressure of 15 to 70 MPa and a flow rate between 1 and 12m / s and then the gas-solid mixture is passed into a separation vessel and thereby relaxed to a low pressure.

2. The method according to claim 1, characterized in that the pressure in the separation vessel is well below the reaction pressure and that while the previously liquid still adhering to the solid hydrogenation products and together with the other vapor and gaseous hydrogenation products and the hydrogenation residual gases pressure-controlled at the top of the separation vessel be dissipated.

3. The method according to claim 1 and 2, characterized in that the temperature is maintained in the upper part of the separation vessel near the reaction temperature.

4. The method according to claim 1 to 3, characterized in that the evaporation of the present in the liquid phase hydrogenation products is promoted by introducing hot gases or water vapor in the separation vessel.

5. The method according to claim 1 to 4, characterized in that the solid hydrogenation in fine-grained form at least partially mixed as an additive of the fine-grained coal 'are.

6. The method according to claim 1 to 5, characterized in that the fine-grained coal is added as an aggregate an iron oxide in fine-grained form.

7. The method according to claim 1 to 6, characterized in that the fine-grained coal is added as an aggregate fine-grained Kraftwerksasche. i

8. The method according to claim 1 to 7, characterized in that the fine-grained hydrogenation residues are withdrawn at the bottom of the separation vessel continuously or discontinuously and by means of a conveying gas either immediately a gasification stage for producing conveying and hydrogenating or first one or more hydrogenation stages and then one Gasification be supplied. |