DE2449531A1 - Verfahren zum hydrieren von kohle - Google Patents
Verfahren zum hydrieren von kohleInfo
- Publication number
- DE2449531A1 DE2449531A1 DE19742449531 DE2449531A DE2449531A1 DE 2449531 A1 DE2449531 A1 DE 2449531A1 DE 19742449531 DE19742449531 DE 19742449531 DE 2449531 A DE2449531 A DE 2449531A DE 2449531 A1 DE2449531 A1 DE 2449531A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- coal
- hydrogenation
- zone
- hydrogen
- pressure
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
- C10G1/00—Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal
- C10G1/06—Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal by destructive hydrogenation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
- C10G1/00—Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal
- C10G1/002—Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal in combination with oil conversion- or refining processes
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
Description
; HENKEL, KERN, FEILER & HÄNZEL
TELEX: 05 29 802 HNKL D PDIIARn SCHMID-STRASSE 2 WECHSELBANKMONCHENNr.SlS-SSlll
~, „OO1 ««« «™o. O7 büUAKÜ-bLHMlU S1KA5ÄK / DRESDNER BANK MÜNCHEN 3 914
TELEFON: (0 89) 66 3197, 663091 - 92 D-8000 MÜNCHEN 90 POSTSCHECK: MÜNCHEN 162147 -
TELEGRAMME: ELLIPSOID MÜNCHEN
Wilburn- C. Schroeder
College Park, Maryland, V.St.A. l17.Oki.1974
Verfahren zum Hydrieren von Kohle
Die direkte Hydrierung von Kohle zur Gewinnung erdöl- und
petroleumartiger Flüssigkeiten wurde vor und während des 2. Weltkriegs in Deutschland und einigen anderen Ländern
durchgeführt. Seit Kriegsende wurde mit der gewerblichen Kohlehydrierung praktisch vollständig aufgehört, und zwar
hauptsächlich deshalb, weil die bekannten Kohlehydrierverfahren
bei der Herstellung von Benzin und anderen Kohlenwasserstoffen einer entsprechenden Gewinnung aus Erdöl weit
unterlegen waren.
Während der letzten fünf Jahre ist nun einerseits der Ölverbrauch rasch gestiegen und hat sich andererseits auch die
Gefahr einer ölverknappung immer deutlicher gezeigt. So können
beispielsweise die Vereinigten Staaten von Amerika ihren Eigenbedarf seit 1948 nicht mehr aus heimischen Quellen dekken.
Bis Mitte des Jahres 1973 mußte bereits 1/3 des Inlandsbedarfs aus ölimporten gedeckt werden. Diese ölimporte können,
wie die Erfahrung gelehrt hat, zu einem beliebigen Zeitpunkt verringert oder gestoppt werden.
5 0 9819/0982
Die Vereinigten Staaten von Amerika besitzen vermutlich die größten und am leichtesten abbaubaren Kohlereserven der Welt.
Diese Kohlereserven reichen aus, um sowohl den gegenwärtigen Kohlebedarf voll zu decken als auch um für mindestens weitere
100 Jahre große Mengen an öl und Gas liefern zu können. Trotz der schwierigen Erdölliefersituation werden gegenwärtig
in den Vereinigten Staaten von Amerika keine in -industriellem Maßstab arbeitenden Kohlehydrieranlagen gebaut. Die
aufgrund der bekannten Technologie verfügbaren Verfahren sind trotz der ohne weiteres zur Verfügung stehenden Verbesserungen
bezüglich Kapitaleinsatqund Betriebskosten noch zu teuer, um derart für eine großtechnische Verwertung ausgelegt werden
zu können, daß sie mit der gegenwärtigen Erdölförderung einerseits und den sogar für die nächsten fünf bis zehn Jahre
geschätzten Betriebskosten konkurrieren können. Bisher erfolgte eine direkte Kohlehydrierung aufgrund einer komplizierten
Kombination von mindestens, 15 Stufen oder Verfahrensmaßnahmen,
die entsprechend der folgenden Aufstellung mit den a.a.O. angegebenen prozentualen Kosten behaftet sind.
Die a.a.O. angegebenen prozentualen Kosten wurden aufgrund von Untersuchungen des.Bureau of Mines and the Committee
on Synthetic Fuels of the National Petroleum Council für die PlUssigphasenkohlehydrierung geschätzt.
Stufe bzw. Verfahrensmaßnahme Prozentuale Kosten
1· Kohlepulverisierung 1,33
2. Breizubereitung 1,00
3. Flussigphasenanlage 20,80
4. Verschobene Verkokung 2,08 5·'Flüssigphasendestillation 4,62
6. Teersäurerückgewinnung 0,78
7. Niedrigtemperaturgasscheidung 3>l4
8. Wasserstoff/Dampf-Cracken . 4,18
509819/0982
Stufe bzw. Verfahrensmaßnahme | Prozentuale Kosten |
9. Kohlevergasung | 2,01 |
10. Sauerstoffanlage | 2,87 |
11. Wasserstoffreinigung und | |
-kompression | 17>7O ' |
12. Dampf und Energie | 20,58 |
13. Betriebsmittel | 7,96 |
l4. Allgemeine Anlagen | 9,07 |
15. Wasserverbrauch. | 1,88 |
100,00
Die Erfindung betrifft ein vereinfachtes Kohlehydrierverfahren,
das die gewerbliche bzw. industrielle Herstellung von öl, Ö!produkten und Gas aus Kohle bei merklich erniedrigten
Kapital- und Betriebskosten ermöglicht.
Insbesondere sollen durch die Erfindung die Kapitalkosten einer in großtechnischem Maßstab arbeitenden Kohlehydrieranlage
in den Stufen bzw. bei den Verfahrensmaßnahmen 7 (Niedrigtemperaturgasscheidung), 9 (Kohlevergasung), 11
(Wasserstoffreinigung und -kompression), 12 (Dampf und Energie), 13 (Betriebsmittel) und 14 (allgemeine Anlagen)
gesenkt werden. Durch die US-PS 3 030 297 und 3 152 063
lassen sich bereits die Kapitalkosten für die zur Durchführung der Stufen bzw. Verfahrensmaßnahmen 2 und 3 erforderlichen
Vorrichtungen oder Anlagen senken.
Allgemein gesagt, wird erfindungsgemäß ein geschlossenes Hochdruckkreissystem aufgebaut, durch das kontinuierlich
ein Strom aus wasserstaffhaltigen Gasen zirkulieren gelas-'
sen wird. Dieses Kreissystem umfaßt eine Hydrierzone, eine Produkttrennzone, eine Gasreinigungszone und eine Reformier-
und Heizzone. Den zirkulierenden Gasen wird in der
Reformierzone Dampf, Sauerstoff und erforderlichenfalls. Kohle bei Systemdruck zugesetzt. In die Hydrierzone wird
bei Systemdruck Kohle zugegeben. Den umlaufenden Gasen
509819/0982
werden in der Produkttrennzone die gebildeten flüssigen Kohlenwasserstoff
produkte und in der Gasreinigungszone KLS und entzogen.
Anders als bei dem in der US-PS 3 823 084 beschriebenen Verfahren,
bei dem die in die Hydrierzone eingeführten Gase über etwa 90 % Wasserstoff enthalten, wird erfindungsgemäß
dem in die Hydrierzone eingeleiteten Hp-und CO-enthaltenden
Strom überhitzter Dampf einverleibt, wobei in der Hydrierzone durch Dampf/Kohlenmonoxid- und Dampf/Kohle-Reaktionen
Wasserstoff gebildet wird. Die Wärmezufuhr zu den Gasen erfolgt dadurch, daß man das Verhältnis der endothermen zu den
exothermen Reaktionen in der Reformierzone derart steuert, daß bei der Gesamtreaktion Hitze frei wird.
Bei der Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung werden
insbesondere kontinuierlich wasserstoffhaltige Gase
durch ein bei einem Hydrierdruck von über etwa 70 kg/cm gehaltenes geschlossenes Kreissystem, das eine Reformierzone
und eine Hydrierzone enthält, zirkulieren gelassen. In der Reformierzone werden in die zirkulierenden wasserstoffhaltigen
Gase Dampf, Sauerstoff und erforderlichenfalls
Kohle und/oder andere kohleartige Substanzen eingespeist, um einerseits eine Reaktion zwischen einem Teil
des Dampfes und des Sauerstoffs mit in den zirkulierenden Gasen enthaltenen Kohlenwasserstoffen und mit ggf. sonst
zugesetzten kohleartigen Materialien unter Bildung von Wasserstoff und Kohlenmonoxid zu bewirken und um andererseits
die Temperatur des Gasstroms so weit zu erhöhen, daß dieser die in der Hydrierzone erforderliche Hitze zu liefern
vermag. Der heiße Gasstrom aus der Reformierzone und Kohle werden in die Hydrierzone eingeführt. In der Hydrierzone
wird die Kohle beim Kontakt mit dem heißen Gasstrom auf Hydriertemperatur (mindestens 3980C) erhitzt und, vorzugsweise
in Gegenwartjeines Hydrierkatalysators, mit dem
509819/0982
in situ TDeim Kontakt mit der Kohle bei der Reaktion des
Dampfs mit CO und Kohle gebildeten Wasserstoff sowie dem
in den heißen Gasen enthaltenen Wasserstoff unter Bildung flüssiger und gasförmiger Kohlenwasserstoffe in dem zirkulierenden
wasserstoffhaltigen Gasstrom hydriert. Schließlich
werden die flüssigen Kohlenwasserstoffe aus dem Strom abgetrennt und der die gasförmigen Kohlenwasserstoffe enthaltende
wasserstoffhaltige Gasstrom nach Entfernung von HpS und COp ohne merklichen Druckverlust in die Reformier- zone
rückgeführt.
Die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens gemäß der Erfindung
ergibt sich daraus, daß
1* eine Erzeugung von gasförmigem Wasserstoff außerhalb des
Hochdrucksystems eliminiert wird;
2. die zu hydrierende feste Kohle und sämtliche sonstigen
Rohmaterialien, wie Dampf und Sauerstoff, beim Druck des Hydriersystems zugeführt werden, so daß auf kostspielige
und energieverbrauchende Gaskompressionsmaßnahmen verzichtet werden kann;
3. die bei der Reaktion des Sauerstoffs mit den im Rückführdampf
enthaltenen gasförmigen Kohlenwasserstoffen und ggf. zugesetzter Kohle in der Reformierzone freigesetzte
Wärme zur Vorwärmung der neu ankommenden Kohle und zur Bereitstellung von Wärmeenergie für die endotherme Reaktion
zwischen Kohlenmonoxid, Kohle und Dampf unter Bildung von Wasserstoff für das Hydrierverfahren ausgenutzt
wird;
4. aus der Kohle durch Reaktion von Wasserstoff, überhitz-.tem
Dampf und Kohle in Gegenwart eines geeigneten Hydrierkatalysators unter geeigneter Temperatur und geeignetem
Druck flüssige und gasförmige Produkte gewonnen
werden;
509819/0982
5· Kalk oder sonstige feste Materialien zur Entfernung von
CO2 aus der Hydrierzone und zur Förderung der Reaktion
von Kohlenmonoxid mit Wasser unter Bildung von Wasserstoff verwendet werden und
6. die beider Primärhydrierung gebildeten Teere durch Kontaktieren
derselben bei Systemdruck mit einem Teil des überhitzten DampfStroms und mit wasserstoffhaltigen
Rückführgasen hydriert werden.
Gemäß den Lehren der US-PS 3 505 204 sollen aus Kohle dadurch
Kohlenwasserstoffe hergestellt werden können, daß man die Kohle in Gegenwart eines Zweikomponenten-Katalysatorsystems mit
überhitztem Dampf kontaktiert. Bei diesem Verfahren handelt es sich jedoch im wesentlichen um ein Niederdruck-Fischer-Tropsch-Verfahren,
das eine große Katalysatormenge erfordert und bei dem neben gasförmigen und flüssigen Kohlenwasserstoffen
auch oxidierte Kohlenwasserstoffe entstehen.
Im Rahmen des Verfahrens gemäß der Erfindung werden als Kohleausgangsmaterialien bituminöse bis subbituminöse Kohlen
und Lignite verwendet. Diese Kohlematerialien enthalten normalerweise 4 bis 6 % Wasserstoff. Andere neben Asche
und Kohlenstoff noch vorhandene Materialien sind Sauerstoff, Schwefel und Stickstoff. Erdölprodukte enthalten andererseits
etwa 10 bis 15 % Wasserstoff und zum Rest im wesentlichen Kohlenstoff. Um Kohle in einen flüssigen Kohlenwasserstoff
zu überführen, muß man sie mit Wasserstoff umsetzen, um den Wasserstoffgehalt auf 10 bis 15 # zu erhöhen.
Andererseits muß gleichzeitig der Sauerstoff-, Schwefel- und/oder Stickstoffgehalt reduziert oder vollständig
beseitigt werden. Mit Hilfe von Wasserstoff läßt sich dies über eine Bildung von H2O, H2S und NH, erreichen.
509819/09 8 2
;·■-.:■.-. 2449831
Die Kohle für Hydrierverfahren wird in der Regel zur weitest
gehenden Verminderung ihres Aschegehalts gewaschen und' auf einen Feuchtigkeitsgehalt von 3 oder 4 % getrocknet. In
der Kohle können jedoch auch größere Feuchtigkeitsmengen verbleiben, wenn dies zur Gewinnung von zusätzlichem Dampf
für die Hydrierreaktion gewünscht wird. Dann wird das Kohleausgangsmaterial gemahlen oder pulverisiert, wobei dann
etwa 60 oder 70 % des Mahlguts oder pulverisierten Msb erials
durch ein Sieb einer Maschenweite von 0,07^ mm fallen. Diese
Teilchengröße ist für großdimensionierte Kessel üblich. Bei einigen Kohlen muß nicht zwangsläufig pulverisiert werden.
Es hat sich gezeigt, daß diese besonderen Kohlen bei ihrer Einführung in die Heißhydrierzone verfallen.
Zum Einführen der Kohle in die Hochdruck-Hydrierzone war es bisher üblich, sie mit einer in etwa äquivalenten Menge
Schweröl zu mischen und den hierbei erhaltenen Brei mit Schlammpumpen in die Reaktionszone zu drücken.
Erfindungsgemäß ist es nicht mehr erforderlich, öl und
Kohle zu einem Brei aufzuschlämmen, da feste pulverisierte
Kohle mittels einer Kohlepulverzuführvorrichtung, vorzugsweise einer solchen, wie sie in der US-PS 3 762 773 beschrieben
ist, direkt in ein unter sehr hohem Druck stehendes System eingespeist werden kann.
Der Betriebsdruck für das Kohlehydrierverfahren gemäß der Erfindung
liegt zwischen etwa 70 und 703 kg/cm . Bei den derzeit
verfügbaren Hydrierkatalysatoren reichen bereits.Betriebsdrucke von etwa 70 bis 352 kg/cm aus.
Die zur Hydrierung von Kohle zu öl und Gas erforderlichen
Temperaturen reichen je nach dem angewandten Druck, der
Hydrierdauer, dem Hydrierkatal„ysator, der Art der Kohle und
dem gewünschten Endprodukt von etwa 398° bis 8l6°C. Der
509819/0982
2449S31
Einfluß der verschiedenen Paktoren (die Hydriertemperatur)
sind in den US-PS 3 030 297 und 3 152 O63 besehrfeben. Bei
Hydriertemperaturen von etwa 398° bis 5660C sind die Reaktionsprodukte
bei relativ geringen Gasmengen hauptsächlich flüssig. Bei Hydriertemperaturen von etwa 5370 bis 704°C
nimmt die Gasproduktion zu und die Ausbeute an flüssigen Kohlenwasserstoffen ab. Die bei dieser Temperatur gebildeten
flüssigen Kohlenwasserstoffe sind aromatischer Natur, über
7O4°C bestehen die Reaktionsprodukte weitestgehend aus gasförmigen
Kohlenwasserstoffen, wobei sämtliche noch gebildeten flüssigen Kohlenwasserstoffe praktisch ausschließlich
aromatische Kohlenwasserstoffe sind. Die bevorzugte Temperatur zur Gewinnung flüssiger, zu Benzin und Leiehtölfraktionen
raffinierbarer Kohlenwasserstoffe beträgt etwa 426° bis
538°C.
Bei niedrigeren Temperaturen, beispielsweise bei Temperaturen unterhalb 5380C, ist es von wesentlicher Bedeutung, in
Gegenwart eines Hydrierkatalysators zu arbeiten. Hierbei handelt es sich in der Regel um Schwermetallverbindungen in
Form von Schwermetalloxiden und -sulfiden. Diese Katalysatoren sind dem Fachmann bekannt und brauchen deshalb nicht
im einzelnen beschrieben zu werden. Allgemein gesagt, kann es sich hierbei um Kobalt-, Molybdän-, Eisen-, Zinn und/
oder Nickelverbindungen oder Verbindungen anderer Metalle und Mischungen hiervon handeln. Der jeweilige Katalysator
kann auf die Kohle in Form einer wäßrigen Lösung aufgesprüht werden oder in Form eines Festbetts oder einer Wirbelschicht
zum Einsatz gelangen. Wenn der Katalysator direkt auf die Kohle aufgesprüht wird, kann er, bezogen auf das Gewicht
der Kohle, in einer Menge von etwa 0,1 bis 1 Gew.-% Metall zum Einsatz gebracht werden.
Im folgenden wird die Erfindung aihand der Zeichnungen näher
erläutert. Im einzelnen zeigen:
509819/0982
Fig. 1 einen Teil eines Fließbildes eines nach dem Erfindungsprinzip
arbeitenden verbesserten Kohleverflüssigungsverfahrens und
Fig. 2 den Rest des Fließbildes, in dem insbesondere die zur
Erzeugung des heißen Gasstroms zum Kontaktieren der Kohle dienenden Einrichtungen herausgestellt sind.
Bei den in den Figuren dargestellten Fließbildern gelangt die
Kohle durch eine Leitung 1 in unter Druck gesetzte Kohleeinspeiseinrichtungen 2 und J5. Bei einer bevorzugten Kohleeinspeiseinrichtung
wird pulverisierte Kohle bei vollem Systemdruck ohne Verlust an unter Druck gesetztem Gas und ohne zusätzliche
Schritte, bei denen ein mechanisches Komprimieren von ggf. Kohlepartikel enthaltendem verschmutzten Gas eingespeist.
Eine derartige Einspeiseinrichtung ist in der US-PS 3 762 775 beschrieben. Nachdem sich die Kohle in der Einspeiseinrichtung
2 befindet und diese geschlossen'ist, wird sie durch
öffnen eines Ventils 4 unter Druck gesetzt. Das Ventil ^öffnet
den Gasfluß durch eine Leitung 5* so daß ein Druckausgleich
zwischen der Einspeiseinrichtung und dem Hydriersystem hergestellt wird. Die Einspeiseinrichtungen 2 und J können
durch geeignete Umschaltung der Ventile und Steuereinrichtungen abwechselnd geschaltet werden.
Die Kohle für die Hydrierreaktion gelangt beispielsweise aus der Einspeiseinrichtung 2 durch eine Leitung 6, ein Ventil 7
und eine Leitung 8 in eine Leitung 9 am unteren Ende eines Reaktors 10. Die Fließgeschwindigkeit wird über eine Schraube
oder einen Schüttelzuführer 11 oder durch andere geeignete Maßnahmen gesteuert.
Ein Teil des Hp zur Hydrierung wird im Reaktor 10 erzeugt.
Im Reaktor 10 wird auch die Kohle in flüssige und gasförmige
Kohlenwasserstoffe überführt. Bei dem Reaktor 10 handelt
erforderlich ist,"
509819/0982
es sich um ein Stahlgefäß, das die erforderlichen Betriebsdrucke
und -temperatures d. h. Drucke zwischen etwa 70 kg/cm2 und 703 kg/cm und Temperaturen von etwa 3980 bis 8l6°C, auszuhalten
vermag. Ein eine hohe Temperatur aufweisendes und Wasserstoff, Kohlenmonoxid und Dampf enthaltendes Gas strömt
in den Reaktor 10 durch die Leitung 9 am unteren Ende des Reaktors ein. Das Verfahren zur Bildung des durch di-e Leitung
9 (in den Reaktor 10) einströmenden Wasserstoffs wird später noch eingehender beschrieben werden. Bei den jeweiligen
Temperaturen und Drucken (vorzugsweise in Gegenwart eines Katalysators) wird das Kohlegefüge aufgespalten, wobei
der vorhandene und in situ gebildete Wasserstoff mit den Kohlebruchstücken zu kleineren Molekülen, d. h. flüssigen
und gasförmigen Kohlenwasserstoffen, reagiert. Gleichzeitig reagiert der Sauerstoff in der Kohle mit C oder Wasserstoff
unter Bildung von CO2 oder HpO, der Schwefel und
der Stickstoff reagieren mit Wasserstoff unter Bildung von HpS und NH^. Bei sämtlichen gebildeten Verbindungen, COp,
HpO, H3S und NH.,, handelt es sich unter den im Reaktor herrschenden
Bedingungen um Gase.
Eine beträchtliche Menge C0? bildet sich im Reaktor 10 in
der Reaktionszone, wodurch der Wasserstoffpartialdruck reduziert wird. Kalk (CaO) oder andere geeignete feste alkalische
Materialien können entsprechend der Gleichung: CaO + COp >
CaCO., zurReaktion mit CO2 verwendet werden.
Hierdurch kommt es zu einer Entfernung von CO2 aus
der Gasphase und zu einer Erhöhung des Wasserstoffpartialdrucks. Bei der Entfernung des CO2 wird ferner entsprechend
der Gleichung CO + HgO >
CO2 + H2 die Bildung
von weiterem H2 aus CO begünstigt. Bei Entfernung des CO2
verschiebt sich bei der angegebenen Gleichung die Reaktion nach rechts. Pulverisierter Kalk kann zusammen mit der Kohle
mit Hilfe von nicht dargestellten Einrichtungen in die unter Druck stehenden jCohleeinspeiseinrichtungen 2 und 3
eingeführt werden.
5098 19/0982
Es wurde festgestellt, daß es zweckmäßig ist, bei niedrigeren Temperaturen die Reaktion zwischen Wasserstoff und Kohle
im Reaktor 10 durch Mitverwendung eines Katalysators zu begünstigen. Der Katalysator, beispielsweise Molybdän, kann
in der Weise zum Einsatz gebracht werden, daß das Molybdän
zunächst in eine wasserlösliche Verbindung, z. B. Ammoniummolybdat, überführt und dann die erhaltene Lösung in üblicher
-bekannter und in dem Fließbild nicht dargestellter Weise in geeigneter Konzentration auf die Kohle aufgesprüht wird.
Der Katalysator kann ferner in Form von Pellets in einer Grösse, die sich zum Aufbau einer Wirbelschicht oder eines wallenden
Betts im Reaktor 10 eignet, verwendet werden. In diesem Falle sollten die Pellets so groß sein, daß sie durch den
entstehenden Gasstrom nicht aus dem Reaktor 10 ausgetragen werden. Schließlich kann im Reaktor 10 auch noch ein Festbett
aus Katalysatormaterial vorgesehen sein.
Beim Festbett oder der Wirbelschicht geht während des Verfahrensablaufs
(nur) wenig Katalysator verloren. Wenn der Katalysator auf die Kohle aufgesprüht wird, wird er aus dem Reaktor
10 ausgetragen und erscheint dann hauptsächlich in der Kohleasche. Wenn merkliche Mengen an teuren Katalysatoren
verwendet werden, kann es folglich 2weckmäßig sein, den Katalysator
aus der Asche rückzugewinnen. Maßnahmen zur Rückgewinnung des Katalysators sind bekannt und erscheinen
folglich nicht in dem Fließbild.
Wenn der Katalysator auf die Kohle aufgesprüht wird, kann das.durch die Leitung 9 zugeführte Gas, wie dargestellt, in
den Reaktor 10 an seinem unteren Ende eintreten. Andererseits kann es aber auch, in nicht dargestellter Weise, am oberen
Ende des Reaktors 10 zugeführt werden. Die Kohle kann am oberen Ende des Reaktors 10 zugeführt werden oder, wie dargestellt, mit dem Gasstrom vom unteren Ende her in den Reaktor
10 eingefüllt werden. Die Kohle kann in dem Gasstrom einge-
509819/0982
schlossen oder als Wirbelschicht in der Reaktionszone vorhanden
sein. Am entgegengesetzten Ende der Gaseintrittsstelle ist beim Reaktor 10 eine Auslaßleitung 12 vorgesehen.
Wenn der Katalysator in der Reaktionszone als Bett oder Schicht von aufgewirbelten Pellets vorliegt, muß das Gas
in den Reaktor 10 an seinem unteren Ende einströmen. Die Kohle kann vom oberen Ende her oder mit dem Gasstrom am
unteren Ende zugeführt werden. Die den Reaktor 10 verlassende Auslaßleitung 12 ist dann, wie dargestellt, am oberen
Ende des Reaktors 10 vorgesehen.
Bei Festbettkatalysatoren kann (können) das Gas und/oder die Kohle am oberen oder unteren Ende in den Reaktor eintreten,
die Abgase, Flüssigkeiten und Feststoffe verlassen dann den Reaktor am entgegengesetzten Ende.
Die Gase, das öl und die Feststoffe verlassen den Reaktor
durch die Leitung 12 und treten in einen Wärmetauscher 14 ein, in welchem ihre Temperatur durch indirekten Wärmetausch
mit Wasser auf etwa 205°C erniedrigt wird. Hierbei scheiden sich die Feststoffe und eine gewisse Menge Schwerteere aus.
Dieses Material wird über eine Leitung 15 ausgetragen und mittels einer Pumpe 16 in einen Teerreaktor 17 überführt.
In diesem wird es durch Kontaktieren mit heißen Dampf und Wasserstoff enthaltenden und Über eine Leitung 18 zugefUhrten
Gasen hydriert. Selbstverständlich kann man sich innerhalb des geschlossenen Kreissystems auch anderer Methoden
und Maßnahmen zum Abtrennen und Hydrieren des Teers bedienen.
Die Temperatur der den Dampf und Wasserstoff enthaltenden Gase in den Leitungen 9 und 18 kann beispielsweise etwa
704°C betragen. Diese Temperatur reicht in der Regel aus,
509819/0982
um in den Reaktoren 10 und 17 eine Hydriertemperatur von etwa ■
468 C aufrechtzuerhalten.
Der Ablauf aus dem Teerreaktor 17 verläßt diesen durch eine
Leitung 19 und gelangt zu einem Zyklonenscheider 20, in welchem die Peststoffe von den Ölen und Gasen getrennt werden. Die
Peststoffe werden über eine Druckerniedrigungseinrichtung
und eine Leitung 22 abgezogen.
Die Gase und öle verlassen den Zyklonscheider 20 über eine
Leitung 23 und vereinigen sich mit dem Produkt in einem vom Wärmetauscher 14 kommenden Strom 24. Diejin einer Leitung 25
vereinigten Ströme treten in einen Wärmetauscher 26 ein, in dem durch weitere Kühlung mittels indirektem Wärmetaüsch mit
Wasser die Temperatur auf etwa 380C erniedrigt wird. Die
öle werden aus diesem Wärmetauscher über eine Leitung 27 und
eine Druckerniedrigungseinrichtung 28 abgezogen und gelangen
zu einem Öl/Gas-Scheider 29. Die öle gelangen zur Raffination über eine Leitung 30. Die in dem öl gelösten und dann
rückgewonnenen Gase werden über eine Leitung 31 und einen
Kompressor 32 zum Hydriersystem rückgeführt. Bei den Gasen handelt es sich hauptsächlich um Wasserstoff und Methan.
Die aus dem Wärmetauscher 26 stammenden Gase, die Wasserstoff, Methan, Kohlenmonoxid, Kohlendioxid, Schwefelwasserstoff und
Ammoniak enthalten, gelangen bei Systemdruck durch eine Leitung 33 zu einem Wasserwaschturm 34. In dem Wasserwaschturm
34 gelangt das Wasser in direktem Kontakt mit den Gasen.
Bei diesen hohen Drucken (über etwa 70 kg/cm ) entfernt das
Wasser das H2S aus dem Gas auf eine Konzentration von unter
0,1 y"ol.-# und den Hauptteil des COp. Das über eine Leitung
35 ausströmende Gas besteht hauptsächlich aus H2 und geringen
Mengen an CH2, und CO. In typischer Weise liegt die Wasserstoffkonzentration
in diesem Gas über etwa 70 % und die
Methankonzentration in der Größenordnung von 5 bis 15 %·
509819/0 982
- i4 -
Die in der Leitung 35 befindlichen Gase können teilweise über eine Leitung 35(a) aus dem System ausgelassen und ggf. anderen
Verwendungszwecken zugeführt werden. Hierdurch läßt sich eine Ansammlung von Inertgasen in dem Rückführstrom verhindern
und das Volumen des Rückführgases steuern.
Das über eine Leitung 36 abfließende Waschwasser gelangt
durch eine Druckreduziereinrichtung 37 und eine Leitung 38
zu einer Gasabstreifeinrichtung 39. Die die Gasabstreifeinrichtung 39 über eine Leitung 40 verlassenden Gase bestehen aus H2S und CO2. Diese Gase werden in einer Claus-Anlage 41 behandelt, um das HgS in festen oder flüssigen Schwefel zu
überführen. Das CO2 wird abgeblasen. Das entgaste Wasser verläßt die Gasabstreifeinrichtung 39 über eine Leitung 42 und kann nach dem Kühlen und Filtrieren zu dem Wasserwaschturm
34 rückgeführt werden.
durch eine Druckreduziereinrichtung 37 und eine Leitung 38
zu einer Gasabstreifeinrichtung 39. Die die Gasabstreifeinrichtung 39 über eine Leitung 40 verlassenden Gase bestehen aus H2S und CO2. Diese Gase werden in einer Claus-Anlage 41 behandelt, um das HgS in festen oder flüssigen Schwefel zu
überführen. Das CO2 wird abgeblasen. Das entgaste Wasser verläßt die Gasabstreifeinrichtung 39 über eine Leitung 42 und kann nach dem Kühlen und Filtrieren zu dem Wasserwaschturm
34 rückgeführt werden.
Es wurde festgestellt, daß die den Wasserwaschturm 34 über
die Leitung 35 verlassenden Gase hauptsächlich aus H2 und
etwas CHn und CO bestehen. Es ist von wesentlicher Bedeutung, daß dieses Gas trotz Abkühlung nahezu vollständig auf Systemdruck ist. Schätzungsweise beträgt das Druckgefälle
über die Vorrichtungsteile 10, 14, 17, 20, 26 und 34 weniger als 10,5 kg/cm .
die Leitung 35 verlassenden Gase hauptsächlich aus H2 und
etwas CHn und CO bestehen. Es ist von wesentlicher Bedeutung, daß dieses Gas trotz Abkühlung nahezu vollständig auf Systemdruck ist. Schätzungsweise beträgt das Druckgefälle
über die Vorrichtungsteile 10, 14, 17, 20, 26 und 34 weniger als 10,5 kg/cm .
Das Gas aus der Leitung 35 wird über einen Rückführkompressor
43, in dem der ursprüngliche Betriebsdruck wiederhergestellt wird, in das System rUckgeführt. Zu diesem Zweck
wird nur eine relativ geringe Energiemenge benötigt.
Das Gas verläßt den Rückftihrkompressor 43 über eine Leitung
44, worauf eine geringe Menge über die Leitung 5 zur Aufrechterhaltung des Drucks in den Kohleeinspeiseinrichtungen
2 und 3 strömen gelassen wird.
509819/0982
Wie aus Fig. 2 hervorgeht, kann der Rest des Rückführgases
aus der Leitung 44 durch eine Leitung 45 und ein Ventil
zur Vereinigung mit den Rückführgasen aus dem Kompressor gebracht werden. Die vereinigten Rückführgase strömen dann
über eine Leitung 47 zu einem Wärmetauscher 48, in welchem
sie auf eine Temperatur von etwa 426° bis 482°C erhitzt werden. Die heißen Rückführgase strömen dann über eine Leitung
49 zu-einer Reformiereinrichtung 50.
Hierbei handelt es sich um ein mit feuerfestem Material ausgekleidetes und von einem Wassermantel umgebenes Gefäß,
das bei einer Temperatur oberhalb etwa 982°, vorzugsweise
nahe l427°C, arbeitet * In diesem Gefäß wird das Gas mit über eine Leitung 51 zugeführtem Sauerstoff und über eine
Leitung 52 zugeführtem überhitzten Dampf (Maximaltemperatur: etwa 649°C) reagieren gelassen. Es ist von wesentlicher
Bedeutung, daß die Dampfmenge in der Reformiereinrichtung
50 größer ist als sie zur Bildung von CO und H
aus sämtlichen Kohle- und Kohlewasserstoffmaterialien in
der Vergasungszone benötigt wird. Hierbei wird mindestens die doppelte stöchiometrische Menge an Dampf, wie sie zur
Auffrischung und Ergänzung des Wasserstoffs in dem geschlossenen Kreissystem erforderlich ist, zugeführt. Die Kohle
zur Lieferung von Wärmeenergie und zum Ergänzen bzwf Auffrischen
von Wasserstoff kann in der Reformiereinrichtung über eine Leitung 53 von einer unter Druck gesetzten KohlezufUhreinrichtung,
wie sie beispielsweise unter 2 und 3 dargestellt ist, zugeführt werden.
In der Gasreformiereinrichtung liegt das Gleichgewicht für die Reaktionen:
(1) C + H2O >
CO + H2
(2) 2C + H2O + 1/2 O2 >
2CO + H2
509819/0982
-löC + CO2 » 2CO
(4) 2 CH4 + H2O 1/2 O2 >
2CO +
mit zunehmender Temperatur stark auf der rechten Seite, d.h.
die Existenz von CO und H2 wird begünstigt. Die Reaktionen
2 und 4 sind exotherm, die Reaktionen 1 und 3 endotherm. Die zugesetzten Reaktionsteilnehmer werden so aufeinander abgestimmt,
daß die erforderliche Gesamtexothermizität zur Gewährleistung einer Temperatur oberhalb 9820C sichergestellt
ist. Folglich werden das CO und H2 in den Rückführgasen durch
den Sauerstoff nicht verbraucht; statt dessen findet die Reaktion vornehmlich zwischen CH4(und anderen Kohlenwasserstoffen),
Kohle, Op und Dampf statt, wobei mehr CO und H2 geliefert
wird. Bei diesen hohen Temperaturen wird in der Reformiereinrichtung 50 kein Katalysator benötigt.
Die Hp und CO sowie überschüssigen Dampf enthaltenden und
eine hohe Temperatur aufweisenden Gase verlassen die Gasreformier einrichtung 50 über eine Leitung 54 und gelangen
in den Wärmetauscher 48. An dieser Stelle können die Gase eine Temperatur von etwa 1204°C aufweisen. Im Wärmetauscher
48 wird die Temperatur der Gase so weit erniedrigt, daß sie gerade ausreicht, um im Reaktor 10 die erforderliche Hydriertemperatur
zu gewährleisten. So können beispielsweise die Dampf und Wasserstoff enthaltenden Gase in der Leitung 55$
die die Leitungen 9 und l8 speist, eine Temperatur von etwa 7O4°C aufweisen. Ein Teil der Rückführgase aus Leitung
44 können über eine ^Leitung 56 und ein Ventil 57 in die Gase
in Leitung 54 eingespeist werden. Dies stellt eine weitere
Maßnahme zur Steuerung der Temperatur und der Gasbestandteile in dem sich zum Reaktor 10 bewegenden Strom dar.
In dem Reaktor 10 reagiert die große Menge an vorhandener Kohle mit dem gesamten restlichen, eine hohe Temperatur
5098 1 9/0982
aufweisenden Dampf unter Bildung von HU und CO oder CO . Diese Reaktion ist stark endotherm, so daß die Temperatur
der ankommenden Gase rasch erniedrigt wird. Der Kohlestrom und die Temperatur und der Gasstrom in den Reaktor müssen
so gesteuert werden, daß die Temperatur in der Reaktionszone im Reaktor 10 oberhalb etwa 3980C, beispielsweise zwischen
426 und 538OC, liegt. Unter diesen Umständen bildet
sich zusätzlich zu dem durch die Leitung 9 ankommenden H2 .
durch Umsetzung der Kohle mit Dampf und die Reaktion des CO mit Dampf weiterer Wasserstoff. Die in der Reformiereinrichtung
50 und im Reaktor 10 ablaufenden Reaktionen er-
„zeugen den zur Hydrierung der Kohle erforderlichen Wasserstoff.
An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, daß dauernd ein großes Volumen an überschüssigem Wasserstoff durch das
unter hohem Druck stehende geschlossene System zirkuliert.
Als wesentlich wurde festgestellt, daß einige der Wasserstoff
erzeugenden Reaktionen im Gefäß 10 an der Grenzfläche
Kohle/Gas ablaufen und daß elementarer oder naszierender Wasserstoff vorhanden ist. Elementarer Wasserstoff ist im
Hinblick auf eine Hydrierung der Kohle wesentlich wirksamer als molekularer Wasserstoff.
Der in dem System benötigte überhitzte Dampf kann von einem,
wie dargestellt, kohlebefeuerten Dampfkessel 58 zugeführt
werden. Dieser Dampf läßt sich bekanntlich ohne weiteres bei
Drucken oberhalb 70 kg/cm und einer Maximaltemperatur von
etwa 649°C erzeugen. Zweckmäßigerweise wird der überhitzte Dampf dem System mit einer Temperatur oberhalb 426 C zugeführt.
Ein Teil des Dampfes wird in die Leitung 52 einge-
50 speist und in der Reformiereinrichtung/weiter erhitzt und teilweise umgesetzt. Ein anderer Teil des Dampfes kann
über eine Leitung 59 als Energielieferant für die Sauerstoffanlage
60 dienen. Die Sauerstoffzufuhr erfolgt ebenfalls bei Systemdruck.
509819/0982
Das Verfahren der Erfindung sei nun daraufhin geprüft, bei
welchen Stufen oder Verfahrensmaßnahmen sich die üblicherweise benötigten Kapitalkosten verringern oder vermeiden
lassen.
Zunächst gibt es keine Niederdruckgastrennung oder -scheidung, da das Gas aus dem Verfahren zur Gewinnung von Wasserstoff
bei Systemdruck rückgeführt wird.
Auf die Kohlevergasungseinrichtung kann praktisch verzichtet werden, da der Hauptteil des Wasserstoffs aus eine sehr
hohe Temperatur aufweisendem Dampf und Rückführgas im Hydrierreaktor und in der Reform Je reinrichtung gebildet
wird.
Eine Wasserstoffkompression wird vermieden, da die Kohle, der Dampf, der Sauerstoff und das Rückführgas bei vollem
Systemdruck zugeführt werden. Auf diese Weise ist, wenn überhaupt, eine höchstens geringfügige Gaskompression erforderlich.
Die Bildung von reinem Wasserstoff (für die Bildung flüssiger Kohlenwasserstoffe) wird vermieden, da
sowohl Hp als auch CO im Hydrierreaktor Verwendung finden.
Das CO erzeugt entsprechend der folgenden Gleichung:
CO + H2O > CO2 +
durch Reaktion mit Dampf weiteren Wasserstoff. Diese Reaktion wird bei Temperaturen zwischen 426° und 59j5°C begünstigt
.
Die Wasserstoffkompression erforderte etwa 77 % des Gesamtenergieaufwands
bei den bekannten, industriell durchgeführten Verfahren. Da sich beim Verfahren gemäß der Erfindung
die Wasserstoffkompression vermeiden läßt, läßt sich die Kraftanlage auf etwa 'l/5 seiner ursprünglichen Größe ver-
509819/0982
ring era..
Die Betriebsmittel und die allgemeinen Anlagen lassen sich ebenfalls schätzungsweise auf die Hälfte verringern, da weniger
und einfachere Verfahrensstufen erforderlich sind.
Das Verfahren gemäß der Erfindung erfordert unter Druck stehende
·Kohlezuführeinrichtungen; auch Sauerstoff muß in das Verfahren gemäß der Erfindung bei hohem Druck eingeführt
werden. Die Sauerstoffkompression kann erfolgen,während sich
der Sauerstoff in flüssiger Form befindet. Auf diese Weise läßt sich die hierzu erforderliche Anlage relativ klein halten.
Die unter Druck stehenden Kohlezuführeinrichtungen erhöhen schätzungsweise die Kapitalkosten um 3 oder H- %', die
Sauerstoffkompression erhöht die Kapitalkosten um etwa 1 #.
Die Nettokapitaleinsparungen werden jedoch insgesamt auf mindestens 65 bis 75 % geschätzt.
Ferner lassen sich auch die Betriebskosten erniedrigen. Durch die Senkung der benötigten Energie kann die Menge an benötigter
Kohle vermindert werden. Die Arbeits- und Wartungskosten lassen sich durch Weglassen einer Kompressionsvorrichtung
und anderer Einrichtungen in der Gesamtanlage senken.
Das folgende Beispiel soll das Verfahren der Erfindung näher veranschaulichen.
Pro Stunde wurden erfindungsgemäß 120 t feuchtigkeits- und aschefreie Steinkohle bei einem Druck von 281 kg/cm und
einer Temperatur von etwa 454°C in Kohlenwasserstoffprodukte
überführt. Zur Erzeugung von elektrischer Energie und Dampf waren weitere JO t Kohle pro Stunde erforderlich.
Die Analyse der Kohle betrug letztlich 5,3 % H; 80,6 % C,
509819/0982
2,0 % N, 10,0 % 0 und 2,1 $ S. Zunächst enthielt die Kohle
8 % Feuchtigkeit und 6,2 % Asche. Der Heizwert auf feuchtigkeits-
und aschefreier Basis betrug 29 Millionen Btu pro Tonne.
Die Kohle wurde zunächst gewaschen und in eine Fraktion hohen Aschegehalts und eine Fraktion niedrigen Aschegehalts
aufgetrennt. Die Fraktion hohen Aschegehalts wurde in der elektrischen Energieanlage und zur Dampferzeugung verwendet.
Die Fraktion niedrigen Aschegehalts wurde beim Hydrierverfahren eingesetzt.
Die zur Hydrierung verwendete Kohle wurde auf einen Feuchtigkeitsgehalt
von etwa 3 bis 4 % getrocknet und so stark pulverisiert, daß etwa 70 % durch ein Sieb einer Maschenweite von
0,074 mm fielen. Zur kontinuierlichen Zufuhr der Kohle zu
demHydrierreaktor wurden unter hohem Druck stehende Kohlezuführeinrichtungen
verwendet. Der Wasserstoffgehalt der Kohle im Reaktor erhöhte sich von 5*3 % auf 13 oder l4 %, Die
Produktausbeute betrug etwa 63 m pro Stunde an Mittel- und
Leichtölen.
Es sei darauf hingewiesen, daß die benötigten Wasserstoffmengen größer sind als der Unterschied zwischen dem Wasserstoff
im Produkt (etwa 14 %) und dem Wasserstoff in der Kohle (5,3$).
Zusätzlicher Wasserstoff wird zur Überführung des Schwefels in H2S und des Stickstoffs in NH5 benötigt. Der Sauerstoff
in der Kohle wird teilweise als CO2 und zum Rest als HgO entfernt
.
Die zur Hydrierung dienende Kohle wird mit dem heißen Gasstrom aus der Gasreformiereinrichtung kontaktiert. Der Gasstrom
enthält WasserstofJjjfcohlenmonoxid und eine größere Dampfmenge,
als Sie zur Gewinnung des erforderlichen Wasserstoffs für die Kohlehydrierungsreaktion erforderlich ist. Die benö-
509819/0982
tigte Gesamtmenge an Dampf betrug etwa 170 t pro Stunde. Die
Temperatur des kombinierten Gas-/Dampf-Stroms aus der Reformiereinrichtung
wurde auf etwa 7O4°C eingestellt. Diese Gase erhitzten die Kohle und lieferten die erforderliche Wärmeenergie
zur Bildung von Wasserstoff aus Kohlenmonoxid, Kohle und Dampf. Hierdurch wurde die Temperatur des Gases und Dampfes
erniedrigt; gleichzeitig erhöhte sich die Temperatur der Kohle auf etwa 454°C. Gegebenenfalls ließ sich die Temperatur
des ankommenden Gasstroms erhöhen oder erniedrigen, um die genannte Temperatur im Reaktor aufrechtzuerhalten. Das Ergebnis
der Umsetzungen in dem Hydrierreaktor waren flüssige Kohlenwasserstoffe.
Das Abkühlen und die Trennung des Öls von den Gasen erfolgte in der im Zusammenhang mit dem Fließbild gemäß Fig. I5,
beschriebenen Weise. Das öl wurde vornehmlich im Wärmetauscher 26 und im Ölscheider 29 entfernt. Das erhaltene öl
ließ sich unmittelbar weiterraffinieren.
Pro Tonne Kohle wurden etwa 0,42 nr öl gebildet. Der thermische
Wirkungsgrad des Verfahrens lag über 65 %, bezogen auf die Wärmeenergie in den Produkten dividiert durch den
Heizwert der gesamten feuchtigkeits- und aschefreien Kohle (120 + 50 t).
509819/0982
Claims (1)
- PATENTANSPRÜCHE.1, Verfahren zum Hydrieren von Kohle und/oder anderen festen kohleartigen Substanzen, dadurch gekennzeichnet, daß man kontinuierlich durch ein eine Hydrier- und eine Reformierzone enthaltendes, geschlossenes Kreissystem bei Kohlehydrierdruck einen Strom wasserstoff· haltiger Gase zirkulieren läßt; daß man Kohle und/oder andere kohleartige feste Substanzen unter Systemdruck in die Hydrierzone einträgt und dort die Kohle und/oder die (anderen) kohleartigen Substanzen durch den Kontakt mit den betreffenden Gasen unter Bildung flüssiger und gasförmiger Kohlenwasserstoffe in dem zirkulierenden Strom hydriert;zirkulierendendaß man die flüssigen Kohlenwasserstoffe aus demVStrom ohne merkliche Erniedrigung seines Drucks entfernt; daß.man den restlichen, gasförmige Kohlenwasserstoffe und Wasserstoff enthaltenden Gasstrom in die Reformierzone leitet; daß man der Reformierzone bei Systemdruck Sauerstoff und Dampf zuführt, um diese einerseits mit den gasförmigen Kohlenwasserstoffanteilen des Gasstroms zu Kohlenmonoxid und Wasserstoff umzusetzen und um andererseits die Temperatur des Gasstroms auf Kohlehydriertemperatur zu erhöhen, wobei man die der Reformierzone zugeführte Dampfmenge größer hält, als sie zur Reformierreaktion benötigt wird, und daß man den Gasstrom zur Schließung des Kreises und zur Gewinnung von Dampf, Kohlenmonoxid und Wasserstoff für die Reaktion in der Hydrierzone aus der Reformierzone in die Hydrierzone leitet.2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man den Druck in dem geschlossenen Kreissystem zwischen etwa 70 und 552 kg/cm und die Temperatur in der Hydrierzone zwischen etwa 398° und 6770C hält.509819/0982J>, Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man •in der Reformierζone eine solche Hitze erzeugt, daß der
Gasstrom eine zur Erhitzung der Kohle in der Hydrierzone
auf Hydriertemperatur ausreichende Temperatur erhält.4". Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Hydrierung der Kohle in Gegenwart eines Hydrierkatalysato'rs durchführt,5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Temperatur in der Hydrierzone zur Bildung von hauptsächlich flüssigen Kohlenwasserstoffprodukten aus der Kohle zwischen etwa 426° und 538°C hält.6. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß man den überschüssigen Dampf und die Gase in der Reformierzone auf eine Temperatur über etwa 9820C erhitzt, um hierdurch eine in der Hydrierzone ausnutzbare Wärmeenergie (Hitze) zu erzeugen.7· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man der Reformierzone Dampf in der mindestens doppelten Menge, als sie für die Reformierreaktion erforderlich ist, bei
einem Druck oberhalb etwa 70
oberhalb etwa 426°G zuführt.einem Druck oberhalb etwa 70 kg/cm und einer Temperatur8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man dem geschlossenen Kreissystem in der Reformierzone zur
Reaktion mit dem (darin befindlichen) Dampf und Sauerstoff für die Bildung von Kohlenmonoxid und Wasserstoff sowie
zur Gewinnung von Wärmeenergie (Hitze) bei Systemdruck eine kleine Menge Kohle zuführt./-für die Temperaturerhöhung der Gase509819/09829. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man den aus der Hydrierzone abgezogenen Produktstrom durch indirekten Wärmetausch zur Kondensation von Teeren und Peststoffen kühlt; daß man die Teere und Peststoffe zusammen . mit einem Teil der Dampf, Wasserstoff und Kohlenmonoxid enthaltenden Gase aus der Reformierzone bei Systemdruck in einen Teerreaktor überführt; daß man die Teere zu flüssigen und gasförmigen Kohlenwasserstoffen hydriert; daß man aus dem Produktstrom aus dem Teerreaktor die Feststoffe ohne Druckerniedrigung (des Produktstroms) entfernt und daß man den Produktstrom aus dem Teerreaktor mit dem Hauptproduktstrom vereinigt.10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man den zirkulierenden Gasstrom nach Entfernung der flüssigen Kohlenwasserstoffe vor der Rückführung zur Reformierzone zur Entfernung von HpS und COp bei Systemdruck mit Wasser kontaktiert.11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Kohle dem System über Eihspeisvorrichtungen zuführt, die mittels eines Teils der in dem geschlossenen Kreissystem kontinuierlich umlaufenden wasserstoffhaltigen Gase unter Druck gesetzt sind.12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Hydrierung der Kohle in Gegenwart von Kalk durchführt, um das CO2 aus den in der Hydrierzone gebildeten Gasen zu entfernen,13· Verfahren zum Hydrieren von Kohle, dadurch gekennzeichnet, daß man die Kohle bei einem Hydrierdruck von etwa 70 bis 352 kg/cm in eine Hydrierzone einführt; daß man die Kohle in der Hydrierzone mit einem Wasserstoff, Dampf und509819/09822U9531Kohlenmonoxid enthaltenden und eine zur Erhöhung der Temperatur der Kohle in der Hydrierzone auf über etwa 398°C ausreichende Temperatur aufweisenden heißen Gasstrom kontaktiert; daß man die Kohle in der Hydrierzone mit dem in dem heißen Gasstrom enthaltenen Wasserstoff und mit in situ in Kontakt mit der Kohle durch Dampf/Kohlereaktionen gebildeten Kohlenwasserstoff unter Bildung flüssiger und gasförmiger Kohlenwasserstoffe hydriert; daß man die flüssigen Kohlenwasserstoffe aus dem Produktstrom ohne merkliche
Druckerniedrigung auf die Gase in dem Strom entfernt; daß man den erhaltenen Gasstrom ohne merkliche Druckerniedrigung zur Entfernung von H„S und COp mit Wasser wäscht und daß man mindestens einen Teil des gereinigten Gasproduktstroms bei Hydrierdruck zusammen mit überhitztem Dampf,
Sauerstoff und ebenfalls bei Hydrierdruck zugeführter weiterer Kohle einer Reformiereinrichtung zuführt, um (darin) den heißen Gasstrom zur Einleitung in die Hydriereinrichtung zu gewinnen.509 8 19/0982
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US412026A US3926775A (en) | 1973-11-01 | 1973-11-01 | Hydrogenation of coal |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2449531A1 true DE2449531A1 (de) | 1975-05-07 |
Family
ID=23631268
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19742449531 Withdrawn DE2449531A1 (de) | 1973-11-01 | 1974-10-17 | Verfahren zum hydrieren von kohle |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US3926775A (de) |
JP (1) | JPS5743117B2 (de) |
CA (1) | CA1030470A (de) |
DE (1) | DE2449531A1 (de) |
Families Citing this family (25)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5344184B2 (de) * | 1974-10-16 | 1978-11-27 | ||
US4011153A (en) * | 1975-04-01 | 1977-03-08 | The United States Of America As Represented By The United States Energy Research And Development Administration | Liquefaction and desulfurization of coal using synthesis gas |
US4007108A (en) * | 1975-06-02 | 1977-02-08 | Arnold Marcel Leas | Converting solid fuels to gaseous and liquid fuels |
AU517024B2 (en) * | 1976-09-20 | 1981-07-02 | Kobe Steel Limited | Coking low ranking coals |
US4331530A (en) * | 1978-02-27 | 1982-05-25 | Occidental Research Corporation | Process for the conversion of coal |
US4226698A (en) * | 1978-08-04 | 1980-10-07 | Schroeder Wilburn C | Ash removal and synthesis gas generation from heavy oils produced by coal hydrogenation |
US4206033A (en) * | 1978-08-14 | 1980-06-03 | Exxon Research & Engineering Co. | CO2 Pretreatment prevents calcium carbonate formation |
US4266083A (en) * | 1979-06-08 | 1981-05-05 | The Rust Engineering Company | Biomass liquefaction process |
US4366045A (en) * | 1980-01-22 | 1982-12-28 | Rollan Swanson | Process for conversion of coal to gaseous hydrocarbons |
DE3114766A1 (de) * | 1980-04-15 | 1982-06-16 | Rollan Dr. 89316 Eureka Nev. Swanson | Verfahren zum umwandeln von kohle oder torf in gasfoermige kohlenwasserstoffe oder fluechtige destillate oder gemische hiervon |
DE3377360D1 (en) * | 1982-03-29 | 1988-08-18 | Asahi Chemical Ind | Process for thermal cracking of carbonaceous substances which increases gasoline fraction and light oil conversions |
JPS5936191A (ja) * | 1982-08-24 | 1984-02-28 | Asahi Chem Ind Co Ltd | 炭素質物質の処理方法 |
JPS59124990A (ja) * | 1983-01-04 | 1984-07-19 | Asahi Chem Ind Co Ltd | 石炭の水添熱分解法 |
US4468316A (en) * | 1983-03-03 | 1984-08-28 | Chemroll Enterprises, Inc. | Hydrogenation of asphaltenes and the like |
DE3322784A1 (de) * | 1983-06-24 | 1985-01-03 | Ruhrkohle Ag, 4300 Essen | Verfahren zur behandlung von prozessabwaessern und abwaessern bei der hydrierung von kohle |
US4578175A (en) * | 1984-04-02 | 1986-03-25 | Conoco Inc. | Combined process for coal pyrolysis and char gasification |
EP0177676B1 (de) * | 1984-09-13 | 1992-03-04 | Ruhrkohle Aktiengesellschaft | Verfahren zur Prozesseinstellung mit Wärmerückgewinnung für die Sumpfphasehydrierung mit integrierter Gasphasehydrierung |
DE3438606A1 (de) * | 1984-10-20 | 1986-04-24 | Ruhrkohle Ag, 4300 Essen | Verfahren fuer mehrphasen-reaktoren mit exothermer waermetoenung, speziell fuer hydrierreaktoren in der sumpfphase |
JP3198306B2 (ja) | 1999-08-19 | 2001-08-13 | 経済産業省産業技術総合研究所長 | 低品位炭の改質方法 |
US8603430B2 (en) * | 2002-02-05 | 2013-12-10 | The Regents Of The University Of California | Controlling the synthesis gas composition of a steam methane reformer |
AU2003215059B2 (en) * | 2002-02-05 | 2007-03-22 | The Regents Of The University Of California | Production of synthetic transportation fuels from carbonaceous materials using self-sustained hydro-gasification |
US8349288B2 (en) | 2006-12-06 | 2013-01-08 | The Regents Of The University Of California | Process for enhancing the operability of hot gas cleanup for the production of synthesis gas from steam-hydrogasification producer gas |
US20080031809A1 (en) * | 2006-07-18 | 2008-02-07 | Norbeck Joseph M | Controlling the synthesis gas composition of a steam methane reformer |
US20080021119A1 (en) * | 2006-07-18 | 2008-01-24 | Norbeck Joseph M | Operation of a steam methane reformer by direct feeding of steam rich producer gas from steam hydro-gasification |
JP2009035946A (ja) * | 2007-08-02 | 2009-02-19 | Taisei Corp | 柱状構造物の動揺防止構造、柱状構造物の設置システム及び柱状構造物の設置方法 |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3194644A (en) * | 1965-07-13 | Production of pipeline gas from | ||
US2840462A (en) * | 1955-05-12 | 1958-06-24 | Consolidation Coal Co | Production of high btu-content gas from carbonaceous solid fuels |
US3556749A (en) * | 1968-07-05 | 1971-01-19 | Gen Electric | Apparatus and method for the hydrogenation of coal |
US3527691A (en) * | 1968-12-31 | 1970-09-08 | Shell Oil Co | Process for conversion of coal |
US3708269A (en) * | 1970-11-12 | 1973-01-02 | Inst Gas Technology | Fossil fuel hydrogasification process for production of synthetic pipeline gas |
US3755137A (en) * | 1971-03-24 | 1973-08-28 | Hydrocarbon Research Inc | Multi-stage ebullated bed coal-oil hydrogenation and hydrocracking process |
US3823084A (en) * | 1972-06-30 | 1974-07-09 | W Schroeder | Hydrogenation of coal |
-
1973
- 1973-11-01 US US412026A patent/US3926775A/en not_active Expired - Lifetime
-
1974
- 1974-10-08 CA CA210,971A patent/CA1030470A/en not_active Expired
- 1974-10-17 DE DE19742449531 patent/DE2449531A1/de not_active Withdrawn
- 1974-11-01 JP JP49126499A patent/JPS5743117B2/ja not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS5075202A (de) | 1975-06-20 |
CA1030470A (en) | 1978-05-02 |
JPS5743117B2 (de) | 1982-09-13 |
US3926775A (en) | 1975-12-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE2449531A1 (de) | Verfahren zum hydrieren von kohle | |
DE1667668A1 (de) | Verfahren zur Herstellung eines wasserstoffreichen Gases von hohem Druck | |
DE2461153C3 (de) | Verfahren zur Reduktion von Eisenerz mittels Reduktionsgas in einem Schachtofen | |
DE2342085A1 (de) | Verfahren zur herstellung eines stark reduzierenden gases | |
EP3008218B1 (de) | Hochofen und verfahren zum betrieb eines hochofens | |
DE2654635B2 (de) | Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Kohlenwasserstoffölen aus Kohle durch spaltende Druckhydrierung | |
DE2312350A1 (de) | Zweistufige vergasung von vorbehandelter kohle | |
DE2460901A1 (de) | Verfahren zur herstellung eines methanreichen gases | |
DE2633832A1 (de) | Kontinuierliches verfahren zur hydrierung eines fliessfaehigen gemisches von festen und fluessigen fossilen brennstoffen | |
DE3306707A1 (de) | Verfahren fuer die katalytische loesungsmittelraffination von kohle mit eisenoxid-pyrit-co-katalysatoren | |
DE3145622A1 (de) | "verfahren zur verfluessigung von kohlenstoffhaltigen materialien" | |
DD147851A5 (de) | Integriertes kohleverfluessigungs-vergasungsverfahren | |
DE2945947A1 (de) | Herstellung von heizgas durch fluessigphasen-hydrierung von kohle | |
DE202011105262U1 (de) | Anlage zur kohlendioxidarmen, vorzugsweise kohlendioxidfreien Erzeugung eines flüssigen kohlenwasserstoffhaltigen Energieträgers und/oder zur Direktreduktion von Metalloxiden | |
DE3503455A1 (de) | Herstellungsverfahren fuer ein reduktionsgas | |
DE2335659C2 (de) | Verfahren zur Erzeugung eines methanhaltigen Gases | |
DE2220617A1 (de) | Verfahren zur herstellung von wasserstoff | |
DD144788A5 (de) | Kombiniertes verfahren zur kohleverfluessigung und-vergasung | |
DE2167259C2 (de) | Verfahren zum Pyrolysieren von kohlenstoffhaltigen Materialien | |
DD147677A5 (de) | Integriertes kohleverfluessigungs-vergasungs-schwerbenzinreformingverfahren | |
DE2844252A1 (de) | Hydrierende verfluessigung von sub-bituminoeser und lignitischer kohle zu schwerpech | |
DD144787A5 (de) | Kombiniertes kohleverfluessigungs-vergasungsverfahren | |
DE2460792A1 (de) | Verfahren zur herstellung eines methanreichen gases | |
DD147679A5 (de) | Kohleverfluessigungsverfahren mit verbessertem schlammrueckfuehrungssystem | |
EP4298187A1 (de) | Anlage und verfahren zur herstellung von synthetischen kraftstoffen ohne kohlendioxidemission |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
8128 | New person/name/address of the agent |
Representative=s name: KERN, R., DIPL.-ING., PAT.-ANW., 8000 MUENCHEN |
|
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |