DE2724217C2

DE2724217C2 - Verfahren zur Herstellung eines aromatenreichen Schweröls sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE2724217C2
Application number: DE2724217A
Authority: DE
Inventors: Yukio Nishinomiya Nakako; Shizuo Kobe Yokota
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1976-05-28
Filing date: 1977-05-27
Publication date: 1985-11-28
Also published as: CA1096798A; AU2554777A; DE2724217A1; AU506174B2; US4219403A

Description

zur Herstellung eines kohlenstoffhaltigen Materials, das jedoch aufgrund seiner Verfahrensparameter als aromatenreiches kohlenstoffhaltiges Material für die Metallurgie ungeeignet ist

Bei den bisherigen Verfahren zur Kohlehydrierung ist insbesondere die Ausbeute an Schwerölfraktion ungenügend, da in der abschließenden Behiiudlungsstufe mittels der Trenneinrichtung die Trennung von Feststoff und Schwerölfraktion aufgrund der Viskosität des zu trennenden Gemisches Schwierigkeiten bereitet- Um die Viskosität herabzusetzen, wird daher das nach der Hydrierungsbehandlung erhaltene Gemisch mit Leichtöl vermischt Hierbei ergibt sich zwar eine bessere Trennung von Feststoffen und Schwerölfraktionen; jedoch sind aber zusätzliche Maßnahmen und zusätzliche Hilfsmittel wie Leichtöl erforderlich, so daß sich nur eine verminderte Ausbeute an Schweröl ergibt. Wendet man eine Entspannungsdestillation an, so sind Reduzierventile zur Verminderung des Druckes einem starken Verschleiß ausgesetzt Auch bereitet die Trennung von Feststoffen, wie nicht umgesetzte Kohiefeinteile, Katalysatoren und Asche im Reaktionsprodukt bei der Hydrierung Schwierigkeiten, so daß man versucht hat, mehrere Hydrierungsreaktoren hintereinander zu schalten, was aber anlagetechnisch zu Verkomplizierungen führt. Eine weitere Problematik bei der Hydrierung hängt mit dem zur Hydrierung verwendeten Katalysator zusammen, der Umweltbelastungen mit sich bringt, wenn er bei der Hydrierung nicht vollständig ausgenutzt wird. Daher wird meist eine Rückgewinnung des .nicht genutzten Katalysators sowie dessen Wiederverwendung zur Zubereitung der Aufschlämmung angestrebt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines Schweröls für die Metallurgie und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, mit denen man das Schweröl für die Metallurgie mit verbesserter Ausbeute unter gleichzeiliger Vereinfachung einer zur Durchführung des Verfahrens bestimmten Vorrichtung gewinnen kann, wobei diese Vorrichtung trotz einer vereinfachten Auslegung auch betriebszuverlässig, d. h. wenig störungsanfällig arbeiten soll.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe verfahrenstechnisch mit den Maßnahmen nach Anspruch 1 gelöst.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt direkt nach der Hydrierung und einer Feststoff-Flüssigkeits-Trennung eine Dehydrierung und Dehydrocyclisierung der abgetrennten flüssigen Fraktion des bei der Hydrierung erhaltenen Gemisches. Bei dieser Behandlung wird Leichtöl katalysatorfrei mit Wasserstoff von geringem Partialdruck in einer Dehydrierung zu Schweröl umgewandelt; gleichzeitig wird ein Reaktionsprodukt, das durch Zusatz einer überschüssigen Menge an Wasserstoff naphthenische oder paraffinische Eigenschaften hai, dehydriert und dehydrocyclisiert Hierdurch ergibt sich eine verbesserte Ausbeute an Schweröl, das als aromatenreiches kohlenstoffhaltiges Material für die Metallurgie geeignet ist Das nach der Dehydrierung und Dehydroxyclisierung erhaltene Reaktionsgemisch ist feststofffrei und läßt sich daher ohne Schwerigkeiten von Schaden an Reduzierventilen und dgl. mit Hilfe einer Entspannungsdestillation weiterverarbeiten und trennen.

Vorzugsweise erfolgen die Dehydrierung und die Dehydrocyclisierung bei einer Temperatur im Bereich von 400—500⁰C und einem Druck zwischen 70 und 150 bar.

Bei der Weiterbildung des Verfairens nach dem Anspruch 2 wird erreicht, daß die Hyorierung und die erfindungsgemäß vorgesehene Dehydrierung in Verbindung mit der Dehydrocyclisierung in einem einzigen Reaktionsbehälter durchgeführt v» erden können. Hierzu wird die Aufschlämmung in den unteren Teil des Reaktors mit einer nach oben gerichteten Strömungsgeschwindigkeit derart eingeleitet, daß sich im Reaktionsbehälter, und zwar im unteren Abschnitt, eine feststoff reiche Schicht und im oberen Abschnitt desselben eine feststoffarme Schicht bildet Die Hydrierung der Aufschlämmung erfolgt in der feststoffreichen Schicht und die Dehydrierung und Dehydrocyclisierung erfolgen in der feststoffarmen Schicht Weiterbildungen dieses Verfahrens mit näheren Angaben über gewisse Verfahrensparameter sind in den Ansprüchen 3 und 4 wiedergegeben. Vorzugsweise liegt die nach oben gerichtete Strömungsgeschwindigkeit im Bereich von 10—400 m/h. In vorrichtungstechnischer Hinsicht wird die Aufgabe nach der Erfindung mit den Merkmalen des Anspruches 5 oder mit den Merkmalen des Anspruches 7 gelöst

Bei der Vorrichtung nach Anspruch 5 ist für die erfindungsgemäß vorgesehene Behandlungsstufe der Dehydrierung und Dehydrocyclisierung ein gesonderter Reaktor vorgesehen, und zwischen dem Reaktor für die Durchführung der Hydrierung und dem Reaktor für die Durchführung der Dehydrierung und Dehydrocyclisierung ist wenigstens eine Feststoff-Flüssigkeits-Trenneinrichtung vorgesehen. Bei der Weiterbildung der Vorrichtung nach Anspruch 6 ist eine solche Auslegung getroffen, daß ein Betreiben des Reaktors für die Dehydrierung und Dehydrocyclisierung kontinuierlich möglich ist, wozu im wesentlichen zwei vorgeschaltete Feststoff-Flüssigkeits-Trenneinrichtungen vorgesehen sind, die wechselweise genutzt werden können, wenn eine der Feststoff-Flüssigkeits-Trenneinrichtungen ausreichend Feststoffe angesammelt hat, die zur Beibehaltung der erforderlichen Trennleistung vor einer Weiterbenutzung dieser Feststoff-FIüssigkeits-Trenneinrichtung abgezogen werden müssen.

Bei einer alternativen Ausführung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung gemäß Anspruch 7 ist die Auslegung derart getroffen, daß sich zur vorrichtungstechnischen Vereinfachung die Hydrierungsreaktion und die erfindungsgemäße zusätzliche Behandlung der abgetrennten flüssigen Fraktion durch die Dehydrierung und die Dehydrocyclisierung in einem einzigen Reaktorbehälter durchführen lassen. Eine Weiterbildung dieser Vorrichtung ist im Anspruch 8 wiedergegeben.

Die Erfindung wird nachstehend an Beispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt

F i g. 1 ein Fließschema für die Durchführung der üblichen Hydrierung einer Aufschlämmung aus Kohlefeinteilen und einem Lösungsmittel auf Kohlenwasserstoffbasis,
Fig.2 eine schematische Ansicht einer Feststoff-Flüssigkeits-Trenneinrichtung,

F i g. 3 ein Fließschema für die Herstellung eines aromatenreichen kohlenstoffhaltigen Materials für die Metallurgie unter Verwendung von zwei Feststoff-Flüssigkeits Trenneinrichtungen, und

Fig.4 eine schematische Ansicht eines hierfür bestimmten Reaktors.

Beim üblichen Verfahren nach F i g. 1 wird in einem Behälter 1 eine Aufschlämmung aus Kohlefeinteilen und

einem Lösungsmittel auf Kohlenwasserstoffbasis mit einem Siedepunkt von größer als 15O⁰C, wie Athracenöl, gegebenenfalls durch Zugabe eines Katalysators zubereitet. Die so zubereitete Aufschlämmung wird mittels einer Pumpe 2 zu einem Vorerhitzer 3 befördert Hier wird ein wasserstoffreiches Hochdruckgas der Aufschlämmung zugeführL In einem Hydrierungsreaktor 4 wird dann die im Vorerhitzer 3 auf etwa 300 bis 500⁰C vorerwärmte und am Boden des Hydrierungsreaktors eingeleitete Aufschlämmung bei einer Temperatur von 300 bis 500⁰C und einem Druck von 50 bis 700 bar hydriert. Hierbei bildet sich ein Flüssigkeits-Feststoff-Gemisch an der Auslaßseite des Hydrierungsreaktors 4, das durch Abscheider 5, 6, 7 in seine Fraktionen getrennt wird. Die Abscheider 5, 6 und 7 sind in Reihe geschaltet. In den die Abscheider 5, 6, 7 verbindenden Leitungen sind Druckreduzierventile 8, 9 vorgesehen, die geöffnet werden, so daß der Druck nach und nach abfällt, um bei dieser Entspannungsdestillation Feststoffe und Flüssigkeit zu erhalten. Ein vom ersten Abscheider 5 oben abgezogener Gasstrom wird zur Verflüssigung gekühlt, und gegebenenfalls wird eine Leichtölfraktion in einer Destillationskolonne destilliert. Ein Gemisch von Leicht- und Mittelölen und ein am oberen Ende der Abscheider 6, 7 abgezogenes Lösungsmittel wird in einer Destillationskolonne destilliert, und dann wird das so gewonnene Lösungsmittel wieder zur Zubereitung der Aufschlämmung verwendet Eine am Boden des Abscheiders 7 abgezogene Schwerölfraktion enthält eine beträchtliche Menge an Feststoffen, die während einer Ascheentziehungsbehandlung abgetrennt werden.

Beim Verfahren nach den F i g. 2 und 3 ist eine Feststoff-Flüssigkeits-Trenneinrichtung i0 dem Hydrierungsreaktor 4 nachgeschaltet

Die Feststoff-Flüssigkeits-Trenneinrichtung 10 ist ein Zyclon 11. Der Boden des Zyclons 11 ist mit einem Feststoffsammelbehälter 12 verbunden. Mit dem oberen Teil des Zyclons 11 ist eine Gas-Auslaßleitung 13 für Gas und Flüssigkeit verbunden, in der ein Absperrventil 14 vorgesehen ist Eine Zuleitung 15 der Feststoff-Flüssigkeits-Trenneinrichtung 10 ist mit dem oberen Teil des Zyclons 11 unterhalb der Verbindungsstelle mit der Auslaßleitung 13 verbunden. In der Zuleitung 15 ist ein Absperrventil 16 vorgesehen. Ein Druckreduzierventil 17 ist mit dem oberen Teil des Feststoffsammelbehälters 12 verbunden. Eine Auslaßleitung 19 für Feststoff mit einem Absperrventil 18 ist mit dem Boden des Feststoffsammelbehälters 12 verbunden.

Nach F i g. 3 sind wenigstens zwei Feststoff-Flüssigkeits-Trenneinrichtungen 10,10' mit einer Gas-Flüssigkeits-Trenneinrichtung 20 über deren Fiüssigkeitsauslaß verbunden, die dem Hydrierungsreaktor 4 nachgeschaltet sind.

Die Auslaßleitungen für Gas und Flüssigkeit der Feststoff-Flüssigkeits-Trenneinrichtungen 10, 10' sind mit einer Zuleitung 22 verbunden, die mit dem Boden eines zur Dehydrierung und Dehydrocyclisierung bestimmten Reaktors 21 verbunden ist Eine Einleitungseinrichtung 23 für wasserstoffreiches Hochdruckgas ist mit dem Reaktor 21 verbunden. Eine mit dem Oberteil des zur Dehydrierung und Dehydrocyclisierung bestimmten Reaktors 21 verbundene Auslaßleitung 24 ist mit einer Gas-FIüssigkeits-Trenneinrichtung 5 verbunden.

Nach den Fi g. 2 und 3 wird das im Hydrierungsreaktor gebildete Gas-Flüssigkeits-Feststoff-Gemisch in die Gas-Flüssigkeits-Trenneinrichtung 20 unter einer Temperatur von etwa 300 bis 500⁰C und einem Druck von etwa 50 bis 700 bar eingeleitet. Gas wird vom oberen Teil der Gas-Flüssigkeits-Trenneinrichtung 20 und von ihrem Boden ein Feststoff-Gemisch abgezogen, das der Feststoff-FIüssigkeits-Trenneinrichtung 10 zugeführt wird. Das Feststoff-Flüssigkeits-Gemisch hat eine etwas geringere Temperatur und einen etwas geringeren Druck als nach dem Austritt aus dem Hydrierungsreaktor 4. Alle Absperrventile und Druckreduzierventile der Feststoff-Flüssigkeits-Trenneinrichtungen 10, 10' sind

ίο zunächst geschlossen. Dann werden das Absperrventil 16 in der Zuleitung 15 der Feststoff-Flüssigkeits-Trenneinrichtung 10 und das Absperrventil 14 in der Auslaßleitung 13 geöffnet. Dann wird von dem aus dem Hydrierungsreaktor 4 austretenden Gemisch die flüssige Fraktion abgetrennt. Die abgetrennte flüssige Fraktion

tritt über die Auslaßieitung i3 durch Überlauf in den zur Dehydrierung und Dehydrocyclisierung bestimmten Reaktor 21 ein.

Die abgetrennten Feststoffe werden in dem Feststoff-Sammelbehälter 12 gesammelt Wenn der Feststoff-Sammelbehälter 12 gefüllt ist, werden die Absperrventile 16' und 14' geöffnet, während die Absperrventile 16, 14 geschlossen werden, um den Gemischstrom der Feststoff-Flüssigkeits-Trenneinrichtung 10' zuzuleiten. Das der ersten Feststoff-Flüssigkeits-Trenneinrichtung 10 zugeordnete Druckreduzierventil 17 wird geöffnet, um den Druck auf Atmosphärendruck zu senken, sowie das Absperrventil 18, um die im Feststoff-Sammelbehälter 12 gesammelten Feststoffe über die Auslaßieitung 19 abzuziehen. Die abgezogenen Feststoffe werden zum Behälter 1 für die Zubereitung der Aufschlämmung zur Wiederverwendung zurückgeführt Dann werden die Absperrventile und Druckreduzierventile der Feststoff-Flüssigkeits-Trenneinrichtung 10 geschlossen. Sobald der Feststoff-Sammelbehälter 12' der zweiten Flüssigkeits-Feststoff-Trenneinrichtung 10' gefüllt ist, wird der Gemischstrom wieder der ersten Flüssigkeits-Feststoff-Trenneinrichtung 10 zugeleitet Beim kontinuierlichen Betrieb werden diese Vorgänge abwechselnd wiederholt ausgeführt

Dem zur Dehydrierung und Dehydrocyclisierung bestimmten Reaktor 21 wird die abgetrennte flüssige Fraktion etwa bei der gleichen Temperatur und dem gleichen Druck wie im Hydrierungsreaktor 4 zugeführt In dem Reaktor 21 erfolgt eine Dehydrierung und Dehydrocyclisierung ohne Katalysator in Gegenwart von Wasserstoff von geringem Partialdruck, der über die Einleitungseinrichtung 23 dem Reaktor 21 zugeführt wird. Zur Gewinnung eines aromatenreichen kohlen· stoffhaltigen Materials für die Metallurgie erfolgen die Dehydrierung und Dehydrocyclisierung im Reaktor 21 zweckmäßigerweise etwa bei 400 bis 500" C, einem Wasserstoffdruck zwischen 70 und 150 bar, und die Reaktionszeit ist zweckmäßigerweise gleich lang wie die Hydrierungsreaktion und beträgt z. B. 5 bis 90 min.

Im Reaktor 21 wird leichteres Öl oder ein Reaktionsprodukt mit naphthenischen oder nahezu paraffinischen Eigenschaften, die es durch Zusatz einer Überschußmenge an Wasserstoff erhalten hat bei der Dehydrierung und Dehydrocyclisierung in ein aromatenreiches kohlenstoffhaltiges Produkt umgewandelt, das bei der anschließenden Abscheidung als Schweröl gewonnen wird, so daß sich eine verbesserte Ausbeute an aromatenreichem kohlenstoffhaltigem Material von 1 bis 30%, bezogen auf die Ausgangsmenge von Kohlefeinteilen, erzielen läßt Mit dem oberen Teil des Reaktors 21 ist die Auslaßleitung 24 verbunden, die zur Gas-Flüssigkeits-Trenneinrichtung 5 führt, um das aromatenreiche

kohlenstoffhaltige Produkt bei der anschließenden Abscheidung als Schweröl zu gewinnen.

Bei dem vorstehend beschriebenen Verfahren wird die flüssige Fraktion des aus dem Hydrierungsreaktor 4 austretenden Reaktionsgemisches in Anwesenheit von Wasserstoff dehydriert und dehydrocyclisiert, um eine verbesserte Ausbeute des zu gewinnenden aromatenreichen kohlenstoffhaltigen Produkts zu erreichen. Feststoffe werden bei hoher Temperatur und Druck mit geringer Viskosität abgetrennt, so daß sich eine verbesserte Trennleistung und ein minimaler Aschegehalt ergeben.

In Fig.4 wird einem Hydrierungsreaktor 110 an seinem Boden über eine Einlaßleitung 113 die zubereitete

Hochdruckgas unter Druck über die Einlaßleitung 113 in den Hydrierungsreaktor 110 eingeleitet wird, so daß eine Grenzfläche zwischen der Schicht A und der Schicht B über das oben offene Ende des Rohrs 111 hinaus ansteigt.

In diesem Stadium wird das Ventil 115 geöffnet, um eine Verbindung des ersten Feststoffsammlers 112 mit dem Hydrierungsreaktor 110 herzustellen. Da im Feststoffsammler 112 und im Hydrierungsreaktor 110 etwa der gleiche Druck herrscht, tritt die Schicht B nicht in den Feststoffsammler 112 ein. Dann wird das Steuerventil 118 für die Gasdurchflußrate geöffnet, so daß Gas vom Feststoffsammler 112 mit einem Durchsatz abgelassen wird, der dem Durchsatz proportional ist, mit

Aufschlämmung und reduzierendes Hochdruckgas zu- 15 dem die Schicht B eintritt. Bei einem Feststoffgehalt der

geführt. An seinem Oberteil ist ein Auslaß 114 zürn Ab-

Aufschlämmung von 25 bis 40%, einer Zufuhrrate des reduzierenden Hochdruckgases von 14 bis 30 Nm³/h, einer Zufuhrgeschwindigkeit der Aufschlämmung von 50 bis 100 kg/h, einem Reaktorvolumen von 100 1, einer Reaktortemperatur von 400 bis 450⁰C und einem Druck von 70 bis 150 bar beträgt die Eintrittsgeschwindigkeit der Schicht B 3 bis 20 kg/h. So wird die Schicht B bei gegebener Strömungsgeschwindigkeit in den Feststoffsammler 112 eingeführt, so daß die Grenzfläche zwi-

zweiten Feststoffsammlers 112' sind mit den entsprechenden Bezugszeichen des ersten Feststoffsammlers durch Zufügen eines' bezeichnet.

Zum Betreiben des in F i g. 4 gezeigten Hydrierungsrcakiors 110 wird die Verbindung der Feststoffsammler 112,112' mit dem Hydrierungsreaktor 110 durch Schließen der Ventile 115,115' abgesperrt, und die Steuerventile 118, 118' für die Gasdurchflußrate sowie die Abziehen der feststoffarmen Schicht vorgesehen. In den Hydrierungsreaktor 110 ist ein Rohr 111 eingesetzt, das mil seinem unteren Ende über ein Ventil 115 mit einem Fesistoffsammler 112 verbunden ist. Am Oberteil des Feststoffsammlers 112 ist eine Einleitungseinrichtung 117 für wasserstoffreiches Hochdruckgas vorgesehen, die ein Einlaßventil 116 enthält. Ferner ist an seinem Oberteil ein Gasauslaß 119 mit einem Steuerventil 118

zur Einstellung der Gasdurchflußrate vorgesehen. Am 25 sehen der Schicht A und der Schicht B ein Gleichge-Boden des Feststoffsammlers 112 ist eine Auslaßleitung wicht in einer gegebenen Höhe erreicht mit der Folge, 112a für Feststoffe mit einem Absperrventil 120 vorge- daß sich ein Volumenverhältnis der Schicht A zur sehen. In Fig. 4 ist der untere Abschnitt des Rohrs 111 Schicht B von V₆ bis 2 ergibt (siehe F i g. 4). in zwei Zweigleitungen gegabelt, von denen jede mit Ist die Schicht B in den Feststoff sammler 112 in aus-

einem Feststoffsammler 112,112' verbunden ist, die par- 30 reichender Menge eingetreten, wird das Ventil 115' geallel zueinander angeordnet sind. Gleiche Teile des öffnet, das Ventil 115 geschlossen und der erste Feststoffsammler 112 wird vom Hydrierungsreaktor UO abgekoppelt, so daß die Schicht Sin den zweiten Feststoffsammler 112 eintritt. Die im ersten Feststoffsammler 35 112 gesammelte Schicht B wird durch öffnen des Steuerventils 118 der Entspannungsdestillation unterworfen, während Rückstandsfeststoffe über das offene Ventil 120 austreten. Darauf wird der Feststoff sammler 112 wiederum bis zum gleichen Druckwert wie im Hydriesperrventile 120, 120' werden zu Beginn geschlossen. 40 rungsreaktor 110 mit Druck beaufschlagt, um die Vor-Dann wird ein reduzierendes Hochdruckgas über die gänge wechselweise zu wiederholen. Einleitungseinrichtung 116, 116' bei etwa dem gleichen
Druck wie im Hydrierungsreaktor 110 eingeleitet Anschließend wird die Einleitungseinrichtung 116,116' geschlossen. 45

Die zubereitete Aufschlämmung mit dem reduzierenden Hochdruckgas, zuvor auf etwa 300 bis 500⁰C erwärmt, wird über die Einlaßleitung 113 in den Hydrierungsreaktor 110 mit einer Geschwindigkeit von 1 bis
3600 m/h, zweckmäßigerweise 10 bis 400 m/h eingelei- 50
tct. Im Hydrierungsreaktor 110 ist eine Temperatur von
etwa 300 bis 500⁰C und ein Drück von etwa 50 bis
700 bar vorhanden. Die so eingeleitete Aufschlämmung
mit dem Hochdruckgas wird in eine feststoffarme
Schicht A und eine feststoffreiche Schicht B getrennt, 55
die Asche, Katalysator, nicht-umgesetzte Kohlefeinteile
in gleichförmiger oder gründlich gemischter Form enthält. In der Schicht B verdichten und sammeln sich
Asche und Katalysatoren, so daß die Verflüssigungsreaktion gefördert wird. In der feststoffarmen Schicht A 60 GB-PS 12 89 158 angegeben der zweiten Hydrierungswird die sich hierbei ergebende flüssige Fraktion, wie stufe entsprechend ausreichend Wasserstoff zugeführt

wird.

Bei der Erfindung hingegen, bei der die flüssige Fraktion der ersten Hydrierungsstufe einer Dehydrierung

zur Verwendung als aromatenreiches kohlenstoffhalti- 65 und Dehydrocyclisierung in Gegenwart von Wasserges Material für die Metallurgie zu überführen. stoff von geringem Partialdruck unterworfen wird, er

hält man möglichst weitgehend eine schwere Fraktion, die ein hohes Molekulargewicht hat

Auch läßt sich der Durchmesser des Hydrierungsreaktors vergrößern sowie die Anzahl der Reaktoren verkleinern und die Strömungsgeschwindigkeit im Reaktor läßt sich ebenfalls herabsetzen, um das Absetzen der Feststoffe zu fördern, so daß der Reaktor die gleichen Vorteile wie ein schubweise durchströmter Reaktor bietet

Vergleichsuntersuchung

Die Arbeitsweise nach der GB-PS 12 89 158 wurde entsprechend den dortigen Angaben wiederholt und mit den erfindungsgemäßen Arbeitsangaben und Ergebnissen verglichen. Entsprechend dem in der GB-PS 12 89158 angegebenen Zielen erhält man durch die nochmalige Hydrierung des in der ersten Hydrierungsstufe erhaltenen schweren synthetischen Rohmaterials in der dort vorgesehenen zweiten Hydrierungsstufe soweit wie möglich eine Leichtölfraktion, wenn wie in der

eine Leichtölfraktion, zur Dehydrierung und Dehydrocyclisierung behandelt, um sie in Schweröl als zu gewinnendes aromatenreiches kohlenstoffhaltiges Produkt

Die Schicht A wird über den Auslaß 114 kontinuierlich abgezogen, während die Aufschlämmung mit dem

Demgemäß zeigt sich, daß das Verfahren zur Herstellung von einem aromatenreichen kohlenstoffhaltigen Material für die Metallurgie nach der Erfindung, insbesondere aufgrund der Dehydrierung und der Dehydrocyclisierung der flüssigen Fraktion des nach der Hydrierung erhaltenen Gemisches technisch abweichend von der GB-PS 12 89 158 geregelt und gesteuert wird und bei Verfolgung der angestrebten Ziele insbesondere einer möglichst großen Ausbeute an einer schweren Fraktion mit einem hohen Molekulargewicht, das als aromatenreiches kohlenstoffhaltiges Material für die Metallurgie geeignet ist, dem Verfahren nach der GB-PS 12 89 158 wesentlich überlegen ist, da dort soweit als möglich eine Leichtölfraktion gewonnen wird, die als Brennstoff, nicht aber als aromatenreiches kohlenstoff^ haltiges Material für die Metallurgie geeignet ist>

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

20

25

30

50

$5

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines aromatenreichen Schweröls, bei dem eine Aufschlämmung aus Kohlefeinteilen in einem Lösungsmittel auf Kohlenwasserstoffbasis mit einem Siedepunkt von größer als 150°C zubereitet wird, die Aufschlämmung mit einem wasserstoffreichen Hochdruckgas in Gegenwart eines Katalysators bei Temperaturen von 300—500°C und 50—700 bar unter Bildung eines Gas-Flüssigkeit-Feststoff-Gemisches hydriert und die flüssige Fraktion vom Reaktio.nsgemisch getrennt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die abgetrennte flüssige Fraktion mit Wasserstoff von geringem Partialdruck einer Dehydrierung und einer Dehydrocyclisierung bei 300-500°C und 50—700 bar unterworfen wird und daß die aromatenreiche Flüssigkeit bei der anschließenden Abscheidung in bekannter Weise als Schweröl gewonnen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufschlämmung in den unteren Teil eines Reaktors mit einer derart nach oben gerichteten Strömungsgeschwindigkeit eingeleitet wird, daß sich im unteren Abschnitt des Reaktors eine feststoffreiche und im oberen Abschnitt desselben eine feststoffarme Schicht bildet, wobei die Hydrierung der Aufschlämmung in der feststoffreichen Schicht und die Dehydrierung und Dehydrocyclisierung in der feststoffarmen Schicht erfolgt

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Volumenverhältnis von feststoffarmer Schicht zu feststoffreicher Schicht zwischen V₆ und 2 liegt.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die nach oben gerichtete Strömungsgeschwindigkeit im Bereich von 1—3600 m/h liegt

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einem Hydrierungsreaktor und einer nachgeschalteten Gas-FIüssigkeits-Trenneinrichtung, gekennzeichnet durch mit der Gas-Flüssigkeits-Trenneinrichtung (20) verbundene wenigstens zwei Feststoff-Flüssigkeits-Trenneinrichtungen (It, 11'), durch jeweils einen mit dem Boden der Feststoff-Flüssigkeits-Trenneinrichtungen (11, 11') verbundene Feststoffsammelbehälter (12, 12'), und durch einen zur Dehydrierung und Dehydrocyclisierung bestimmten Reaktor (21), der an seinem Bodenteil mit den Oberteilen der Feststoff-Flüssigkeits-Trenneinrichtungen (11, 11') verbunden ist, wobei das Oberteil des Reaktors (21) mit einer Gas-Flüssigkeits-Trenneinrichtung (5) verbunden ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Feststoff-FIüssigkeits-Trenneinrichtungen Zyclone sind.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 2 bis 4 mit einem Hydrierungsreaktor und einer nachgeschalteten Gas-Flüssigkeits-Trenneinrich'.ung, dadurch gekennzeichnet, daß der Hydrierungsreaktor (110) ein in ihn eingesetztes Rohr (111) mit einem oben offenen Ende hat, das mit seinem anderen Ende mit den Feststoffsammlern (112, 112') verbunden ist

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das offene obere Ende des Rohrs (111) in dem Reaktor (110) in einer Höhe angeordnet ist, die ^bh—V3 der Reaktorhöhe beträgt.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines aromatenreichen Schweröls gemäß Oberbegriff des Anspruehs 1 sowie auf eine Verrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß den Oberbegriffsteilen der Ansprüche 5 und 7.

Aus der GB-PS 12 89 158 ist ein Verfahren zur Umwandlung von kohlenstoffhaltigen Feststoffen, wie Fettkohle, Magerkohle, Moorkohle sowie Braunkohle zur Herstellung von wertvolleren Produkten bekannt, die feste, flüssige und gasförmige Brennstoffe und chemisch verwertbare Abfallprodukte umfassen. Dieses Verfahren basiert auf der Hydrierung und das Verfahren wird so geführt, daß man Produkte erhält, die ähnlich jenen sind, die man beim ölraffinieren erhält Ziel dieses Standes der Technik ist ein wirtschaftliches Verfahren zum Umwandeln von Kohle in Produkte zu schaffen, die normalerweise eine flüssige Phase haben. Nach einer Vorbehandlung des kohlenstoffhaltigen Feststoffmaterials, bei der eine Aufschlämmung des Feststoffmatcrials in einem flüssigen Trägerbreiöl zubereitet wird, wird die Aufschlämmung durch eine erste Stufe (eine Hydrierungsstufe) in Anwesenheit eines Hydrierungskatalysators geleitet, und es wird eine Hydrierung des festen kohlenstoffhaltigen Materials mit der Bildung einer Flüssigkeit und Kohle bei entsprechenden Temperatur- und Druckbedingungen durchgeführt Wenigstens ein Teil der flüssigen Fraktion wird in einer Hydrierungszone einer zweiten Stufe weiterhydriert. In dieser zweiten Hydrierungsstufe erhält man leichtere Produkte, und zwar flüssige Produkte, die im wesentlichen von Naphtha, Feuerungsöl und Schwergasöl gebildet werden. Dieses bekannte Verfahren zielt somit darauf ab, in mehreren Stufen kohlenstoffhaltige Feststoffmaterialien zu wertvollen flüssigen und gasförmigen Endprodukten umzuwandeln.

Aus der DE-OS 24 31 872 ist die Herstellung von aschearmen festen und flüssigen Kohlenwasserstoffbrennstoffen aus Ausgangskohlematerialien, wie subbituminöser Kohle oder Braunkohle, mittels Hydrierung bekannt, wobei mit Wasserstoff und einem Lösungsmittel bei erhöhter Temperatur in mehreren Stufen gearbeitet wird. Weiterhin ist aus der DE-OS 25 17 566 cm Verfahren zum Umwandeln fester kohlenstoffhaltiger Brennstoffe wie Anthrazit, Steinkohle oder auch Braunkohle, in ausschließlich flüssige Kohlenwasserstoffbrennstoffe mittels Hydrierung bekannt, wobei ein Lösungsmittel, Wasserstoff und ein Katalysator angewendet werden. Hierdurch soll die Ausbeute an flüssigen Produkten erhöht und vor allem die Bildung von Koks etc. vermieden werden.

Die DE-OS 24 56 575 beschreibt die Erzeugung von Petrolkoks für die Herstellung von Kohlenstoff- bzw. Graphitelektroden mit besonders niedrigem Asche- und Mineralgehalt aus Kohleausgangsmaterialien, wie bituminöser bzw. subbituminöser Kohle oder Braunkohle, wobei ebenfalls mit Lösungsmittel und bei erhöhter Temperatur gearbeitet wird. Das so erhaltene Petrolkokserzeugnis ist jedoch entsprechend der Herstellungsweise und nach den Eigenschaften kein für die Metall- und Eisengewinnung geeignetes aromatenreiches kohlenstoffhaltiges Raffinationsmittel.

Auch aus der DE-OS 24 31 949 ist die mehrstufige Herstellung von festen und flüssigen Kohlenwasscrstoffbrennstoffen aus Kohleausgangsmaterialien, wie bituminöser und subbituminöser Kohle, bekannt, wobei der Anteil an festen Brennstoffprodukten 50 bis 70% betragen soll.
Ferner beschreibt die DE-OS 25 22 772 ein Verfahren