DE2444827C2

DE2444827C2 - Verfahren zur Hydrierung von Kohle zusammen mit Schweröl und/oder Rückstand aus der Erdölverarbeitung

Info

Publication number: DE2444827C2
Application number: DE19742444827
Authority: DE
Inventors: Anton Dipl.-Chem. Dr.Rer.Nat. Benning; Hannes Dipl.-Ing. 6600 Saarbrücken Kneissl; Helmut Dipl.-Ing. Dr.-Ing. 6675 Niederwürzbach Würfel
Original assignee: Saarbergwerke AG
Current assignee: Saarbergwerke AG
Priority date: 1974-09-19
Filing date: 1974-09-19
Publication date: 1984-02-09
Also published as: DE2444827A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Hydrierung von Kohle, bei dem die Kohle gemahlen und mit Oelkomponenten vermischt wird. Die Mischung wird vorerhitzt und mit Wasserstoff unter geeigneten Druck-, Temperatur- und Verweilzeitbedingungen in Gegenwart eines die Hydrierung bewirkenden Katalysators hydriert, worauf das hydrierte Produkt abgezogen und destilliert wird. Gemeinsam mit der Kohle wird bzw. werden Schweroel und/oder Rueckstand aus der Erdoelverarbeitung hydriert. Eine Hydrieranlage nach der Erfindung ist sowohl fuer die Hydrierung von Kohle als auch fuer die Hydrierung von schweren Erdoelprodukten eingerichtet und laesst damit praktisch neben der gemeinsamen Hydrierung als Grenzfaelle auch eine alleinige Hydrierung von Kohle oder Oel zu. Sauerstoff und Wasserdampf bei hohen Temperaturen vergast wir

Description

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Die Erfindung betrifft ein Hydrierverfahren, bei dem Kohle gemahlen und mit ölkomponenten (Anreibeöl), zumindest teilweise solchen aus dem Hydrierungsprodukt, vermischt wird, die Mischung in einer Vorbehandlungseinrichtung erhitzt wird und dann in einem Reaktor mit Wasserstoff unter geeigneten Druck-, Temperatur- und Verweilzeitbedingungen in Gegenwart eines die Hydrierung bewirkenden Katalysators hydriert wird, worauf das hydrierte Produkt abgezogen und destilliert wird.

Das Hydrieren von Kohle zur Herstellung flüssiger Brennstoffe ist seit langem bekannt, in der oben bezeichneten Form z.B. aus der US-PS 37 91 957. Es führt zu einem flüssigen Zwischenprodukt, das dann destilliert und in die gewünschte Fraktionen Gas, Naphtha, Mitteldestillat, Schweröl und Rückstand zerlegt wird.

Als besonders geeignet für die Hydrierung hat sich das aus der US-PS 29 87 465 bekannte wallende Katalysatorbett erwiesen, bei dem kleine Pellets oder dgl. des Katalysators durch die Strömung des umgewälzten und dabei immer von unten her wieder eingeführten Durchsatzmaterials in ständiger Bewegung gehalten werden, während gleichzeitig stetig Durchsatzmaterial von unten zugeführt und hydriertes Produkt oben abgezogen wird.

Nicht nur mit Wasserstoff kann Kohle hydriert werden. Die DE-OS 20 28 958 bringt beispielsweise den Vorschlag, öl unter Abgabe von Wasserstoff an die Kohle zu niedermolekularen Verbindungen abzubauen und Bitumen zu erzeugen.

Soweit kostengünstiges Erdöl vorhanden ist, ist die Kohlehydrierung unwirtschaftlich.

Die Entwicklung der allgemeinen Rohstoffsituation veranlaßt Länder, die über keine ausreichenden Erdölvorkommen, jedoch über Kohle verfügen, zum Rückgriff auf das Hydrierverfahren. Die Sicherstellung der Versorgung mit flüssigen Energieträgern verlangt nach der Errichtung von Hydrieranlagen. Diese erfordern verhältnismäßig hohe Investitionen, die jedoch, solange genügend billiger zu verarbeitendes Erdöl zur Verfügung steht, nach dem bisherigen Stand der Technik ungenutzt bleiben müssen.

Die Erfinder haben sich daher die Aufgabe gestellt, ein Verfahren zur Kohlehydritrung von solcher Art zu entwickeln, daß die Anlagen zur Durchführung des Verfahrens in einem weiteren Umfang nutzbar sind.

Ausgehend von einem Verfahren der eingangs genannten Art wird zu diesem Zweck vorgeschlagen, daß in der Vorbehandlungseinrichtung die Lösung und chemische Aufspaltung der Kohle durch geeignete Druck-, Temperatur- und Verweilzeitbedingungen so weit vorangetrieben wird, daß diese für die nachfolgende Hydrierung eine der Reaktionsgeschwindigkeit von Schweröl und/oder Rückstand aus der Erdölverarbeitung zumindest angenäherte Reaktionsgeschwindigkeit erhält, mit welchen bzw. welchem die so erhaltene Mischung dann zusammengebracht und gemeinsam hydriert wird.

Eine Hydrieranlage zur Durchführung der Erfindung ist demgemäß sowohl für die Hydrierung von Kohle als auch für die Hydrierung von schweren Erdölprodukten eingerichtet und läßt damit praktisch neben der gemeinsamen Hydrierung als Grenzfälle auch eine alleinige Hydrierung von Kohle oder öl zu.

Das bedeutet: Die Anlage kann, solange es wirtschaftlich möglich ist, im wesentlichen ohne Veränderung für die zur Erzeugung mittlerer und leichterer öle an sich bekannte Hydrierung von Schwerölen und/oder Rückständen aus der Erdölverarbeitung verwendet werden, und es wird Kohle hinzugenommen bzw. allein hydriert, wenn das Erdöl knapp wird oder ganz ausfällt. Die gemeinsame Hydrierung ist insofern von besonderer Wichtigkeit, als man sich mit ein und derselben Anlage auf Erdölverknappungen verschiedensten Ausmaßes einstellen kann und nicht etwa eine in vielen Beziehungen umständliche Arbeitsteilung unter verschiedenen örtlich auseinanderliegenden Anlagen vornehmen muß, die teils Erdölprodukte hydrieren und teils auf Kohle umgestellt sind.

Für die genannte Vermischung der Kohle mit ölkomponenten werden, wie bereits gesagt, vorzugsweise mindestens teilweise solche des hydrierten Produkts verwendet; diese enthalten kohlestämmige öle, die bereits bei der Vorerhitzung zur Aufbereitung der Kohle für die Hydrierung dienen können, während diese Aufbereitung sonst erst bei der Hydrierung selbst, wo die betreffenden öle entstehen, folgen kann. Bei der erfindungsgemäßen Hydrierung kann man die Kohle jedoch auch zu einem Teil mit den schweren Erdölprodukten mischen. Im übrigen werden diese direkt in den Hydrierreaktor eingeführt.

Zur Steigerung der Reaktionsbereitschaft der Kohle kann zusätzlich zu den oben angegebenen Erfindungsmaßnahmen schon vor der Vorerhitzung Wasserstoff, eventuell auch schon Katalysator, zugegeben werden.

Die konsequente Anwendung des Erfindungsgedankens auf den Grenzfall der Hydrierung von Kohle allein geht dahin, die bisher noch weitgehend im Reaktor selbst erfolgende Aufbereitung der Kohle für die Hydrierung, insbesondere durch Auflösung und Aufspaltung, überhaupt ganz in die Vorerhitzung zu verlegen und nicht den wertvollen Reaktorraum dafür in Anspruch zu nehmen, mit anderen Worten, das Ausmaß

der Auflösung und chemischen Aufspaltung der Kohle durch die ölkomponenten bei der Vorerhitzung, insbesondere durch geeignete Druck-, Temperatur- und Verweilzeitbedingungen, in bezug auf die Reaktorarbeit zu optimieren. Das kann auch bei der gemeinsamen Hydrierung von Vorteil sein, wenn damit die Kohle eine die der Erdölprodukte übertreffende Reaktionsgeschwindigkeit erhält, jedenfalls zumindest dann, wenn der Anteil der Erdölprodukte verhältnismäßig gering ist

Als Katalysatoren kommen die üblichen in Betracht, z. B. Co-Mo, Ni-Mo, Ni-W auf AfeOs-SiOz-Träger. Im Prinzip ist es auch möglich, mit einem billigen verlorenen Katalysator zu arbeiten, der beispielsweise schon in dem Mischer zugegeben wird; in diesem Fall kann man zur Durchmischung ein wallendes Bett aus einem mehr oder weniger inaktiven Material einrichten.

Weitere Maßnahmen, die zur vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung dienen können, sind in der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels r ngeführt

Die Zeichnung zeigt im Schema eine Anlage zur gemeinsamen Hydrierung von Kohle und schweren Erdölprodukten.

Eine Kohlefördereinrichtung K führt zu einem Mischer M, dessen Austrag mit einer Vorbehandlungseinrichtung V verbunden ist, von der schließlich eine Austrags- bzw. Einspeiseleitung zu einem Hydrierreaktor H führt Eine Ölleitung ö, die einen Abzweig zum Mischer M aufweist und mit einem Erhitzer E m Form eines Wärmetauschers versehen ist, mündet unmittelbar in den Hydrierreaktor H. Eine Wasserstoffleitung Wist gleichfalls mit einem Erhitzer £ versehen und mündet in den Hydrierreaktor H. Sie weist einen Abzweig zur Ölleitung ö und einen weiteren Abzweig zu der Verbindungsleitung zwischen dem Mischer M und der Vorbehandlungseinrichtung V auf.

Der Hydrierreaktor H ist durch eine Abzugs- bzw. Speiseleitung, die über Zwischenabschalter Z verläuft, mit einer Destillationskolonne D verbunden. Die Destillationskolonne D weist Austrittsleitungen C für Gas, N für Naphtha, Md für Mitteldestillat, 5 für to Schweröl bzw. R für Rückstand auf. Von den Austrittsleitungen 5 und R zweigt eine Rückführungsleitung zu dem Mischer M und zu dem Hydrierreaktor H ab.

Die genannten Leitungen sind mittels nicht darge- ■" stellter Ventile steuerbar.

Bei der Hydrierung von Kohle sind die mit gestrichelten Beilinien gezeichneten Leitungen in Benutzung. Die Kohle wird im Mischer mit Schweröl und Rückstand aus der Destillation vermischt Die so '<> entstandene Suspension wird nach Einleitung von Wasserstoff in die Vorbehandlungseinrichtung V gebracht Hier wird unter geeigneten Temperatur-, Druck- und Verweilzeitbedingungeii die Kohle durch rückgeführtes Hydrierprodukt bereits weitgehend gelöst und aufgespalten. Der gesamte Austrag der Vorbehandlungseinrichtung wird schließlich, gleichzeitig mit direkt über die Leitung W strömenden, vorerhitzten Wasserstoff, in den Hydrierreaktor //eingeführt Hier strömen das aus der Vorbehandlungseinrichtung kommende Produkt und der Wasserstoff in einem punktiert dargestellten wallenden Bett des Katalysatormaterials nach oben und werden, wie mit dem mehrmals geknickten Teil angedeutet durch eine in dem Reaktor oder außerhalb vorgesehene Einrichtung bei den üblichen Druck- und Temperaturbedingungen umgewälzt Die Umwälzung geschieht derart daß die zu hydrierende Suspension immer wieder von unten her in das Katalysatorbett einströmt und es dadurch in Bewegung hält Das aus dem Reaktor abgezogene hydrierte Produkt wird nach der Zwischenabscheidung in der Destillationskolonne D in die gewünschten Fraktionen zerlegt Schweröl und Rückstand werden zum Aufschlämmen der Kohle teilweise wieder verwendet

Bei der Hydrierung von Schwerölen und/oder Rückständen aus der Erdölverarbeitung sind die mit gepunkteten Beilinien gezeichneten Leitungen in Benutzung. Das Öl wird durch die Ölleitung Ö nach Vorerhitzung in den Hydrierreaktor H eingeführt, und zwar zur Erzeugung größerer Mengen an leichteren Produkten, gleichzeitig mit einem Teil des bei der Destillation erhaltenen, rückgeführten Schweröls und Rückstands. Es kann dabei ganz oder teilweise mit dem für die Hydrierung benötigten Wasserstoff beladen werden; im übrigen wird der Wasserstoff nach Vorerhitzung unmittelbar in den Hydrierreaktor eingeleitet. Wie für die Kohlehydrierung beschrieben, wird nach Durchströmung des Katalysatorbetts unter Umwälzung das hydrierte Produkt abgezogen und in die angegebenen Fraktionen zerlegt, wobei auch hier Rückstand anfällt

Bei gemeinsamer Hydrierung von öl und Kohle können alle Leitungen benutzt sein. Der Ölstrom wird meist in der Hauptsache direkt in den Hydrierreaktor und nur zu einem kleineren Teil zu dem Mischer M geführt werden. Falls die Kohle nicht schon von vornherein eine passende Reaktionsgeschwindigkeit hat, wird die Reaktionsgeschwindigkeit des aus der Vorbehandlungseinrichtung V in den Hydrierreaktor eingeführten Produkts durch die Vorbehandlung der Reaktionsgeschwindigkeit der Erdölprodukte angenähert oder derart optimiert, daß sich eine bestimmte gewünschte Reaktionsführung bei der Hydrierung ergibt Die Hydrierung und Destillation erfolgt wie oben beschrieben.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Hydrierverfahren, bei dem Kohle gemahlen und mit ölkomponenten (Anreibeöl), zumindest teilweise solchen aus dem Hydrierungsprodukt, vermischt ^ wird, die Mischung in einer Vorbehandlungseinrich-, tung erhitzt wird und dann in einem Reaktor mit Wasserstoff unter geeigneten Druck-, Temperatur- und Verweilzeitbedingungen in Gegenwart eines die Hydrierung bewirkenden Katalysators hydriert wird, worauf das hydrierte Produkt abgezogen und destilliert wird, dadurch gekennzeichnet, daß in der Vorbehandlungseinrichtung die Lösung und chemische Aufspaltung der Kohle durch geeignete Druck-, Temperatur- und Verweilzeitbedingungen so weit vorangetrieben wird, daß diese für die nachfolgende Hydrierung eine der Reaktionsgeschwindigkeit von Schweröl und/oder Rückstand aus; der Erdölverarbeitung zumindest angenäherte Reaktionsgeschwindigkeit erhält, mit welchen bzw. welchem die so erhaltene Mischung dann zusammengebracht und gemeinsam hydriert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor und/oder bei der Vorerhitzung der Kohle Wasserstoff zugegeben wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Vorerhitzung der Kohle Hydrier-Katalysator zugegeben wird.