DE2530072A1

DE2530072A1 - Verfahren zum betreiben einer hydrieranlage

Info

Publication number: DE2530072A1
Application number: DE19752530072
Authority: DE
Inventors: Helmut Dr Ing Wuerfel
Original assignee: Saarbergwerke AG
Current assignee: Saarbergwerke AG
Priority date: 1975-07-05
Filing date: 1975-07-05
Publication date: 1977-01-27
Also published as: GB1536030A

Description

"Verfahren zum Betreiben einer Hydrieranlage" Zusatz zu Patent 2 444 82 7 (Patentanmeldung P 24 44 82 7.9)

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Hydrieranlage, insbesondere zum gemeinsamen Hydrieren von Kohle mit Schweröl und/oder Rückstand aus der Erdölverarbeitung nach Patent 2 444 827 (Patentanmeldung P 24 44 827.9).

Nach dem Vorschlag des Hauptpatents (der Hauptanmeldung) können in einer Hydrieranlage, solange Erdöl ausreichend vorhanden und wirtschaftlich ist, schwere Erdölprodukte in bekannter Weise zu mittleren und leichten Produkten hydriert werden, und es wird Kohle hinzugenommen bzw. allein hydriert, wenn das Erdöl knapp oder zu teuer wird. Die gemeinsame Hydrierung ist insofern von besonderer Wichtigkeit, als man sich mit ein und derselben Anlage auf Erdölverknappungen verschiedenen Ausmasses einstellen kann und nicht eine in vielen Beziehungen umständliche Arbeitsteilung unter verschiedenen örtlich auseinanderliegenden An-

lagen vornehmen muss, die teils Erölprodukte hydrieren und teils auf Kohle umgestellt sind, oder gar sonst ungenutzte Hydrieranlagen speziell für Kohle bereithalten muss.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nutzung einer gemeinsamen Hydrieranlage für Erdölprodukte und Kohle weiter vorteilhaft auszugestalten, insbesondere die Verarbeitung der Ausgangsprodukte zu erleichtern und die Qualität der erzeugten Produkte zu verbessern.

Gemäss der Erfindung ist vorgesehen, dass in einer zweistufigen Hydrieranlage bei kleinerem Kohleanteil in den Ausgangsprodukten in beiden Stufen der Hydrieranlage ein Gemisch der Kohlekomponente mit der ölkomponente hydriert wird, dass bei grösserem Kohleanteil in der einen Stufe die ölkomponente und in der anderen Stufe die Kohlekomponente hydriert wird und dass bei noch grösserem Kohleanteil in der einen Stufe ein Gemisch von Kohlekomponente mit ölkomponente und in der anderen Stufe nur Kohlekomponente hydriert wird.

Die Verfahrensweise lässt auch dann, wenn der zu verarbeitende Kohleanteil grosser ist, immer nur einen kleineren Teil Kohlekomponente mit der Erdölkomponente direkt zusammenkommen. Dadurch wird die Neigung zum Ausfällen von die Anlage, vor allem die Reaktoren und die Destillierkolonnen, verschmutzenden Asphaltenen verringert, die in den wasserstoffreicheren erdölstämmigen ölen nur schwerer in Lösung gehalten werden können als in den aromatischen kohlestämmigen ölen.

Ferner hat die erfindungsgemässe Verfahrensweise den Vorteil, dass im ganzen weniger vergleichsweise minderwertiges Mitteldestillat anfällt. Das aus Kohle unmittelbar entstehende Mitteldestillat hat mit einer Cetanzahl von etwa 5 gegenüber 35-45 von Mitteldestillat aus Erdölprodukten schlechte Verbrennungseigenschaften; vor allem neigt es zum Rußen. Das nach der Erfindung bei nur begrenzter Kohlezumischung gewonnene Mitteldestillat kann noch durch Zumischen von unmittelbaren Erdöl-

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destillaten ("straight-run"-Produkten) dahin gebracht werden, dass es als leichtes Heizöl verwendbar ist. Soweit dabei Dieselöl als die andere übliche Verwendungsform von Mitteldestillat anfällt, steht dieses durch Austausch mit sonst als leichtem Heizöl verwendetem Mitteldestillat aus der unmittelbaren Erdöldestillation zur Verfügung. Wird nach der Erfindung ein grösserer Kohleanteil getrennt von den Erdölprodukten hydriert, so ist die Qualität des gesamten aus den letzteren entstehenden Mitteldestillats unbeeinträchtigt und kann es bleiben, da das kohlestämmige Mitteldestillat absolut unabhängig davon für die Vorbehandlung der Kohle wiederverwendet werden kann. Man führt dann die Reaktionen zweckmässig so, dass aus der Erdölkomponente möglichst viel Mitteldestillat und weniger Naphtha und aus der Kohlekomponente möglichst wenig Mitteldestillat und viel Schweröl und Naphtha erzeugt wird, so dass weitgehend ein Ausgleich im Sinne der - ja weitgehend gleich gebliebenen - Bedürfnisse erzielt wird.

Für ausschliessliche Erdölhydrierung ist die nach der Erfindung notwendige Zweistufigkeit der Anlage kein Nachteil. Zweistufige Anlagen lassen sich leichter und flexibler fahren und liefern einen grösseren Anteil an erwünschtem Naphtha.

Die bei stärkeren Erdölverknappungen durch die erfindungsgemässe Verwendung anderen Verwendungszwecken, vor allem industriellen Feuerungen, eventuell vorenthaltenen schweren Erdölprodukte können durch dasjenige Schweröl ersetzt werden, das durch die Hydrierung von Kohle allein bzw. in Mischung mit ölprodukten erzeugt wird. Aus der Kohle lässt sich verhältnismässig viel Schweröl gewinnen.

Der anfallende Rückstand kann zur Wasserstofferzeugung vergast, im Falle reiner ölproduktehydrierung, bei der keine festen Rückstände auftreten, auch als schweres Heizöl verwendet werden. Letzteres ist insofern vorteilhaft, als dieses Schweröl einen schwefelarmen und daher umweltfreundlichen Brennstoff darstellt.

Die erwähnten Produktumverteilungen werden in der Regel alle

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werksintern durchgeführt werden können, da man eine erfindungsgemässe Anlage normalerweise einer Raffinerie angliedern wird.

Um die Erfindung anhand von Zahlen weiter zu verdeutlichen, sei als Beispiel angegeben, dass man ungefähr bei einem Kohleanteil von bis zu 40 Gew.-i in beiden Stufen ein Gemisch der beiden Komponenten hydrieren kann, bei einem Kohleanteil von 40-70 I in der einen Stufe die eine und in der anderen Stufe die andere Komponente und bei einem Kohleanteil über 70 I in der einen Stufe Gemisch und in der anderen Stufe nur Kohlekomponente. Die im jeweiligen Einzelfall günstigsten Grenzen richten sich jedoch nach den Ausgangsprodukten, dem gewünschten Mengenverhältnis zwischen den Endprodukten sowie nach anderen Umständen, die der Fachmann regelmässig in Betracht zieht.

Für die Hydrierung im Gemisch mit Kohle eignet sich als ölkomponente besonders Rückstand aus einer Vakuumdestillation oder Entasphaltierung der kohleähnlicher ist als Schweröl und/oder Rückstand aus atmosphärischer Destillation. Auch Kracköle und Krackrückstände sind besonders geeignet.

Im Falle der gemeinsamen Hydrierung von Kohle und Erdölprodukten ist es vorteilhaft, in der zweiten Stufe einen im Vergleich zur ersten schärfer spaltenden, also mehr auf Naphtha hin arbeitenden, Katalysator zu verwenden. Ein solcher Katalysator ist zwar meist teurer. Er kann es hier aber sein, da die zweite Hydrierstufe weitgehend frei von den Katalysator schädigenden Rückständen bleibt, die Lebensdauer des Katalysators also vergleichsweise lang ist. In der ersten Stufe wird man dann ausserdem meist einen verhältftismässig billigen Katalysator nehmen können.

Das gilt insbesondere, wenn die im Gemisch mit der Kohle zu hydrierende Erdölkomponente vorher im Vakuum destilliert und dabei in Vakuumrückstand und Vakuumgasöl zwrlegt wird und man in der ersten Stufe den Vakuumrückstand und die Kohle einsetzt und in der zweiten Stufe das Vakuumgasöl und ein in der ersten Stufe erzeugtes Zwischenprodukt. In diesem Falle eignet sich für

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die zweite Stufe besonders ein Festbettreaktor. Für die gemeinsame Hydrierung von Kohle und Erdölprodukten, insbesondere von Kohle und Vakuumrückstand, ist die Verwendung eines verlorenen Katalysators in Kombination mit einem wallenden Bett aus mehr oder weniger inaktivem Material im Reaktor besonders vorteilhaft. Das wallende Bett bringt eine umfassende und bis ins kleinste gehende Durchmischung zustande. Im Gegensatz zum Festbett und zu der bekannten Sumpfphase entstehen starke Bewegungen auch in seitlichen Richtungen, und die Kohlepartikel behalten durch die ständigen Umlenkungen an den Teilchen des wallenden Bettes weitgehend eine freie Oberfläche. Zugleich bringt die Materialdurchmischung einen ausserordentlich guten Wärmeausgleich mit sich; es können durch die exotherme Reaktion keine örtlichen Oberhitzungen auftreten, die die Hydrierbedingungen verschlechtern würden.

Schliesslich wird vorgeschlagen, zur Abtrennung von durch die Hydrierung von Kohle gewonnenem schweren öl von Hydrierrückständen (nicht destillierbarer Anteil des Produkts) einen für andere Zwecke bekannten Dünnschicht verdampfer anzuwenden und damit die Destillierkolonne vor stärkeren Verschmutzungen zu bewahren.

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Betreiben einer Hydrieranlage, insbesondere zum gemeinsamen Hydrieren von Kohle mit Schweröl und/oder Rückstand aus der Erdölverarbeitung nach Patent 2 444 82 7 (Patentanmeldung P 24 44 827.9), dadurch gekennzeichnet, dass in einer zweistufigen Hydrieranlage bei kleinerem Kohleanteil in den Ausgangsprodukten in beiden Stufen der Hydrieranlage ein Gemisch der Kohlekomponente mit der ölkomponente hydriert wird, dass bei grösserem Kohleanteil in der einen Stufe die ölkomponente und in der anderen Stufe die Kohlekomponente hydriert wird und dass bei noch grösserem Kohleanteil in der einen Stufe ein Gemisch von Kohlekomponente mit ölkomponente und in der anderen Stufe nur Kohlekomponente hydriert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Kohleanteil von bis zu 40 Gew.-I in beiden Stufen ein Gemisch der beiden Komponenten hydriert wird, bei einem Kohleanteil von 40-70 I in der einen Stufe die eine und in der anderen Stufe die andere Komponente und bei einem Kohleanteil über 70 % in der einen Stufe Gemisch und in der anderen nur Kohlekomponente.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass dem aus einem Gemisch von Kohlekomponente mit ölkomponente gewonjenen Mitteldestillat unmittelbares Erdölmitteldestillat zugemischt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass aus Kohlekomponente allein gewonnenes Mitteldestillat für die Vorbehandlung der Kohle wiederverwendet wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass im Falle der getrennten Hydrierung der beiden Komponenten in je einer Stufe der Anlage die Reaktionen so

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geführt werden, dass aus der Erdölkomponente verhältnismässig viel Mitteldestillat und weniger Naphtha erzeugt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass zur Abtrennung von durch die Hydrierung von Kohle gewonnenem schweren öl von Hydrierrückständen ein Dünnschichtverdampfer angewendet wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, dass für die Hydrierung im Gemisch mit Kohle als ölkomponente Rückstand aus einer Vakuumdestillation verwendet wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, dass für die Hydrierung im Gemisch mit Kohle als ölkomponente Rückstand aus einer Entasphaltierung verwendet wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, dass für die Hydrierung im Gemisch mit Kohle als ölkomponente Kracköle und/oder Krackrückstände verwendet werden.

10. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die ölkomponente durch Vakuumdestillation in Vakuumrückstand und Vakuumgasöl zerlegt wird und in der einen Stufe der Hydrieranlage der Vakuumrückstand und die Kohle und in der anderen Stufe das Vakuumgasöl und ein in der ersten Stufe erzeugtes Zwischenprodukt eingesetzt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die ölkomponente durch Entasphaltierung in Rückstand und entasphaltiertes öl zerlegt wird und in der einen Stufe der Hydrieranlage der Rückstand und die Kohle und in der anderen Stufe das entasphaltierte öl und ein in der ersten Stufe erzeugtes Zwischenprodukt eingesetzt wird.

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