DE2735257A1

DE2735257A1 - Kohleverfluessigungsverfahren

Info

Publication number: DE2735257A1
Application number: DE19772735257
Authority: DE
Inventors: William J Metrailer
Original assignee: Exxon Research and Engineering Co
Current assignee: ExxonMobil Technology and Engineering Co
Priority date: 1976-08-05
Filing date: 1977-08-04
Publication date: 1978-02-09
Also published as: JPS5341305A; AU2762777A; CA1108544A; ZA774523B; AU512389B2; FR2360653A1; BR7705071A; GB1584306A

Description

DR. BERG DirL. ING. STAPF DIPL.-ING. SCHWADE DR. DR. SANDMAIR

PATENTANWÄLTE Postfach 860245, 8000 München 86 £■ f 0 D Δ D f

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Anwaltsakte 28 3^6 "· 8· 1977

Be/Sch

Exxon Research and Engineering Company Linden, New Jersey / USA

'Kohleverflüssigungsverfahren¹

Diese Erfindung betrifft die Verbesserung der Qualität und Quantität der aus fester Kohle erhaltenen flüssigen Produkte. Im besonderen betrifft diese Erfindung ein Verflüssigungsverfahren, bei dem man das ganze flüssige Produkt aus der Kohleverflüssigung oder einen Teil desselben der Pyrolyse einem Pyrolysenreaktor, vorzugsweise einer Fluidverkokungszone unterwirft und die in dem Pyrolysenreaktor erhaltenen Flüssigkeiten zu der Kohleverflüssigungszone zur weiteren Behandlung und Umwandlung in Flüssigkeiten mit niederem Siedebereich zurückführt.

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Die Behandlung von fester Kohle zur Herstellung von Flüssigkeiten ist umfassend entwickelt und es sind eine Vielzahl von Kohleverflüssigungsverfahren beschrieben. Diese Verfahren beinhalten das Lösungsmittelraffinieren, die unmittelbare Hydrierung der Kohle, die katalytische oder nicht katalytische Hydrierung in Gegenwart eines Wasserstoffdonatorlösungsmittels und die katalytische oder nicht katalytische Hydrierung in Gegenwart eines Trägers oder Nichtdonatormaterials. Bei der Kohleverflüssigung wird die Umwandlung der Kohle normalerweise bei erhöhten Drücken und erhöhten Temperaturen, zum Beispiel über 15O⁰C, vorzugsweise über etwa 25O°C bewirkt, während die Lösungsmittelextraktion normalerweise bei Raumtemperatur oder Temperaturen bis zum Siedepunkt des verwendeten Lösungsmittels durchgeführt wird.

Es liegen viele Beschreibungen von Kohleverflüssigungsverfahren vor, bei denen eine Verkokungszone zur Behandlung des schwereren oder Sumpfteils der Flüssigkeiten aus dem Verflüssigungsreaktor vorgesehen ist. Dabei wird der Sumpfstrom der Fluidverkokungszone zugeführt, aus der leichte Gase, Flüssigkeiten und Koks gewonnen werden. In der Verkokungszone werden schwere Flüssigkeiten, zum Beispiel von 54O⁰C+ (1000°F+) aus einem Destillationsturm, der unmittelbar über der Verkokungszone gelegen ist, zur weiteren Umwandlung entfernt. Weil die Verkokungsprekursoren kondensierte ringaromatische Moleküle mit hohem Siedepunkt aufweisen, werden die Koksprekursoren zu der Verkokungszone im Kreislauf zurückgeführt. Es wurde jedoch nunmehr gefunden, daß durch Zurückführung dieser schweren Materialien zu der Verflüssigungszone, wo sie unter Hydrierbe-

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dingungen behandelt werden, die Ausbeute und Qualität der flüssigen Produkte des Verfahrens wesentlich verbessert werden.

Es betrifft demgemäß die vorliegende Erfindung ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von Flüssigkeiten aus fester Kohle, das im wesentlichen umfaßt eine Kohleverflüssigungszone und eine Pyrolysenzone, vorzugsweise eine Fluidverkokungszone, wobei in dem Verfahren eine wirksame Wechselwirkung zwischen den Zonen zur Verbesserung der Qualität und Quantität der brauchbaren flüssigen Produkte besteht und der aus der Verkokungszone gebildete Koks verringert wird. Es wird daher ein Strom mit hohem Siedebereich, vorzugsweise von 54-O⁰C+ (1000°F+) aus der Verkokungszone gewonnen und es wird wenigstens ein Teil dieses Stroms zu der Verflüssigungszone im Kreislauf zurückgeführt, wo er weiter unter Verflüssigungsbedingungen behandelt wird. Im Gegensatz zu den bisherigen Verfahren, bei denen der Strom mit hohem Siedebereich von der Verkokungsvorrichtung zu der Verko kungszone zur weiteren Umwandlung zurückgeführt wurde, wird nunmehr der Strom mit hohem Siedebereich im wesentlichen in der Verflüssigungszone aufgewertet, bevor er der Verkokungsvorrichtung wieder zugeführt wird. In der Verflüssigungszone wird der Strom mit hohem Siedebereich Verflüssigungsbedingungen unterworfen, die eine Umgebung zur Förderung von Hydrierreaktionen beinhalten. Als Folge davon wird dieser Strom mit hohem Siedebereich entweder zu wertvolleren Fraktionen mit niederem Siedebereich (die danach als flüssiges Produkt durch Destillation entfernt werden können) oder zu Fraktionen, die ein höheres Wasserstoff- zu Kohlenstoffverhältnis enthalten, umgewandelt. In jedem Falle wird jedoch die Koksbildung in der Verkokungs-

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ί"

zone meßbar verringert, weil die Flüssigkeiten mit hohem Siedebereich (die wesentliche Mengen an Koksprekursoren, die kondensierte ringaromatische Strukturen enthalten) abgebaut bzw. aufgespalten werden in nieder siedende Komponenten (und entfernt werden) oder in hydriertere Formen, die in geringem Maße zur Kokebildung neigen und zum Kracken in wertvollere flüssige Produkte geeigneter sind. Es werden dadurch Qualität und Quantität des flüssigen Produkts verbessert.

In den verschiedenen Ausführungsformen dieser Erfindung wird eine feste Kohle, die in geeigneter Weise aufbereitet ist, wie durch Mahlen und Trocknen, in einem Träger aufgeschlämmt, vorerhitzt und Verflüssigungsbedingungen unterworfen. Die Verflüssigung umfaßt im allgemeinen erhöhte Temperaturen und erhöhte Drücke und die Gegenwart von Wasserstoff, entweder in molekularer Form oder verfügbar aus einer Wasserstoffquelle, wie einem Wasserstoffdonatorverdünnungs- oder -lösungsmittel. Im allgemeinen sind Wasserstoffdonatoren bei der Kohleverflüssigung wirksamer, wenn etwas molekularer Wasserstoff ebenso vorhanden ist. Die Produkte der Verflüssigungszone, leichte Gase, Flüssigkeiten und nicht umgewandelte Kohle (einschließlich Asche) werden gewonnen. Im allgemeinen werden die Gase und ein oder mehrere flüssige Ströme getrennt gewonnen. Es kann daher ein Strom von flüssigem Produkt mit intermediärem Siedebereich, der leichte Flüssigkeiten, zum Beispiel Brennstoff (Benzin), Verdünnungsmittel für den Kreislauf und flüssiges Produkt zur weiteren Veredelung (wie durch Wasserstoffbehandlung, zum Beispiel durch Hydrokracken, Hydroentschwefein, Reformieren, usw.) enthält, ebenso getrennt gewonnen werden wie

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ein Sumpfstrom, der nicht umgewandelte oder nicht umgesetzte Kohle und schwere Flüssigkeiten enthält. Die Aufteilung zwischen dem intermediären flüssigen Strom und dem Sumpfstrom obliegt tatsächlich der Wahl, weil die Verkokungszone normalerweise nicht Materialien mit Siedebereichen unter etwa 4-30/ 455°C (800/85O⁰P) beeinflussen kann, aber ausreichend Flüssigkeit erforderlich ist, um den Sumpfstrom zu der Verkokungsvorrichtung (als Aufschlämmung) zu pumpen.

In der Pyrolyeenzone werden die überhitzten Dämpfe gewöhnlich teilkondensiert und leichte Gase, leichte Flüssigkeiten und Gasöle gewonnen. Schwere Flüssigkeiten werden, abhängig von dem gewünschten Schnitt, gewöhnlich zu der Pyrolysenzone zur weiteren Umwandlung im Kreislauf zurückgeführt. In einigen Fällen werden die schweren Flüssigkeiten, die abgezogen werden, gekühlt, in einem Skcttbber kondensiert und als Kühlmedium zum Kondensieren der Überkopfdämpfe von der Verkokungsvorrichtung im Kreislauf geführt. Das Kühlmittel dient weiterhin dazu, vorhandene Feststoffe zu fangen, die in den Überkopfdämpfen verblieben sind. Anstelle daß man die schweren Flüssigkeiten (mit oder ohne abgestreifte Feststoffe) dem inneren Kreislauf der Pyrolysenzone wieder zuführt, werden diese schweren Flüssigkeiten oder ein Teil derselben zu der Verflüssigungszone zur weiteren Behandlung unter Verflüssigungsbedingungen zurückgeleitet.

Im allgemeinen wird der Schnittpunkt der im Kreislauf geführten schweren Flüssigkeiten eine Sache der Wahl sein und er kann erhöht werden, wenn diese schweren Flüssigkeiten für

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einen begrenzten Marktwert als Ofenbrennstoff, für die Asphaltherstellung oder zur Disposition als schwere Heizöle, zum Beispiel als Bunkerheizöl haben, wenn sie mit leichteren Komponenten als Fluxmittel verdünnt sind. Im allgemeinen haben diese schweren Flüssigkeiten einen Siedepunkt über etwa 4-3O⁰C (800⁰F), beispielsweise über etwa 4-85⁰C (900⁰F). Normalerweise werden jedoch die schweren Flüssigkeiten Materialien mit Siedepunkten von 510⁰C+ (95O⁰F+) und vorzugsweise Materialien von 54-O⁰C+ (1000⁰F+) sein. Ein Teil der schweren Flüssigkeiten kann als Kühlmittel in einem im Kreislauf geführten Rundpumpsystem verwendet werden und kann dabei nicht umgewandelte Feststoffe enthalten. Im anderen Falle, d.h. mit oder ohne Feststoffe, wird wenigstens ein Teil und vorzugsweise wenigstens der größere Teil dieser schweren Flüssigkeiten zu der Verflüssigungszone zurückgeführt.

Die dem Verfahren zugeführte Kohle kann Kohle irgendeiner Art sein, wie bituminöse, unterbituminöse Kohle, Lignit, Braunkohle, usw. und sie wird im allgemeinen fein verteilt gemahlen. Kohlepartikel werden im allgemeinen eine Größe von 0,250 bis 0,044 mm (1/4-" bis 325 mesh) aufweisen. Die Verwendung von Partikeln von etwa 2,38 mm (8 mesh) oder kleiner wird, normalerweise bevorzugt. Eine typische Anweisung für Kohle, die zur Verwendung in dieser Erfindung geeignet ist, ist in der U.S.-Patentschrift 3 617 513, Tabelle I beschrieben, wobei hier auf diese Tabelle Bezug genommen wird.

Im allgemeinen kann jede Art von Verflüssigungsverfahren, d.h. sofern wesentliche chemische Reaktionen auftreten, verwendet

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werden. Es kann daher lösungsmittelraffinierte Kohle verwendet werden, wie sie beispielsweise durch das Pittsburgh and Midway Coal Company-Verfahren (PAMCO-Verfahren) erhalten wird oder wie sie durch katalytische oder nicht katalytische Verfahren unter Verwendung von Wasserstoffdonatorlösungsmitteln oder Nicht-Donatorlösungsmitteln erhalten wird. Eine Wasserstoffquelle ist erforderlich und Wasserstoff kann entweder als molekularer Wasserstoff oder aus einem Wasserstoffdonatorlösungsmittel, zum Beispiel Tetralin und verwandten Verbindungen, oder von beiden zugeführt werden. Die Verflüssigung wird im allgemeinen bei erhöhten Temperaturen und Drücken, zum Beispiel bei 315 bis 54C-⁰C (600 - 1000°F) und 36 bis 353 kg/cm² (500-5000 psig) durchgeführt und die Reaktion läuft so lange ab, bis ein wesentlicher Teil der Kohle (als Materialien, die in Methylethylketon löslich sind) verflüssigt ist, beispielsweise wenigstens etwa 2556 auf Feuchtigkeit- und aschenfreier Basis (m.a.f.), vorzugsweise wenigstens etwa 50$.

Ein bevorzugtes Kohleverflüssigungsverfahren ist das Wasserstoffdonatorlösungsmittelverfahren, das vorzugsweise in Gegenwart von Wasserstoff durchgeführt wird, d.h. etwa 0,1 bis 4 Gew.# Wasserstoff, bezogen auf der Verflüssigungszone zugeführte Kohle auf m.a.f.-Basis. Das Wasserstoffdonatorlösungsmittel weist im allgemeinen eine breite Siedefraktion auf, zum Beispiel 190 bis etwa 430°C (375 - 800⁰F). Der Siedebereich ist nicht kritisch, außer insofern, daß die Wasserstoffdonatormoleküle des Lösungsmittels in der Flüssigphase während der Verflüssigung erhalten bleiben. Vorzugsweise enthält das Lösungsmittel wenigstens etwa 30 Gew.^, insbesondere wenigstens etwa

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50 Gew.# Verbindungen, die als Wasserst off donat or en unter Verflüssigungsbedingungen bekannt sind. Es enthält demgemäß das Lösungsmittel sowohl Donator- als auch Nicht-Donatorverbindungen.

Zu bevorzugten Wasserstoffdonatorverbindungen gehören Indan, ^C10"^Ci2~"^Tetral:i"^ne' ^ci2~^C13~^Acenapn*^l:iene' ^Di~' Tetra- und Octahydroanthracen und Tetrahydroacenaphthen, sowie andere Derivate von teilgesättigten hydroaromatischen Verbindungen. Eine typische Aufzählung zur Kohleverflüssigung geeigneter Donatorlösungsmittel gibt die Tabelle II der U.S.-Patentschrift 3 617 513» auf die hier Bezug genommen wird.

Das Wasserstoffdonatorlösungsmittel wird in einem Gewichtsverhältnis von 1/1 bis 4/1, bezogen auf die der Verflüssigungszone zugeführte Kohle, vorzugsweise einem Verhältnis von 1/1 bis 2/1 verwendet.

Verflüssigungsbedingungen für das Donatorlösungsmittelverfahren können weit variieren, beispielsweise von 340 bis 540°C (650 - 1000⁰P), 22 bis 212 kg/cm² (300-3000 psig), vorzugsweise etwa 370 bis 485°C (7OO-9OO°P) und 85 bis 177 kg/cm² (1200 - 25OO psig). Die Produkte der Verflüssigungszone werden, ohne Rücksicht auf das verwendete Verflüssigungsverfahren, leichte Kohlenwasserstoffgase neben etwas H₅S, CO und CO₂ und eine Aufschlämmflüssigkeit, die nicht umgewandelte oder nicht umgesetzte Kohle enthält, umfassen. Die Aufschlämmflüssigkeit wird normalerweise durch Schnellabtrieb (der dazu dient, den Druck auf den Strom zu senken und durch Verdampfen

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einen Teil der darin enthaltenen Flüssigkeiten zu entfernen) und Destillation bearbeitet und es werden im allgemeinen drei flüssige Ströme gewonnen. Das heißt, es wird ein Produktstrom mit einem Siedebereich unter etwa 37O°C (700⁰F) gewonnen und zur Veredelung mittels normaler Raffinerieverfahren verwendet. Ein zweiter Strom mit einem Siedebereich zwischen etwa 370 und 540⁰C (700 - 1000⁰F) kann ebenso gewonnen werden und ein Teil dieses Stromes kann hydriert und zu der Verflüssigungszone als Wasserstoffdonatorlösungsmittel zurückgeführt werden. Das 54O°C Material (1OOO°F+) kann unmittelbar der Verkokungszone zugeführt werden. Dem Fachmann ist es klar, daß verschiedene Verfahrensabläufe für das flüssige Produkt aus der Verflüssigungszone durchgeführt werden können. Diese hängen ab von der Nachfrage nach den entsprechenden Produkten, dem im Kreislauf geführten Lösungsmittel, wirtschaftlichen Gesichtspunkten, usw. Es ist jedoch zur Herstellung eines 54-0⁰C+ Stroms ein Vakuumdestillationsturm erforderlich. Der Schnittpunkt bei dem Vakuumdestillationsturm kann ausgewählt werden, je nachdem, ob man ausreichend Flüssigkeit hat, den Bodenstrom zu der Verkokungszone zu pumpen und ob Arbeitsabläufe das Kracken von einem Teil der schweren Flüssigkeiten aus der Verflüssigungszone erforderlich machen. Es könnte daher die Beschickung zur Verkokungszone ebenso ein 425⁰C+ (8CO⁰F+) Strom, vorzugsweise ein 480⁰C+ (900⁰F+) Strom, insbesondere ein 510⁰C+ (95O⁰F+) Strom oder höher, zum Beispiel 54O⁰C+ (1OOO°F+) Strom sein.

Die Pyrolysenzone kann irgendeine Art von thermischer Krackzone sein, wie ein "Delayed Coker", ist aber vorzugsweise eine Fluidverkokungszone. "Fluid Coker" sind relativ konventionelle

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Vorrichtungen und sind in der Literatur beschrieben. Die Sumpfstromaufschlämmung wird unmittelbar in die Verkokungszone eingeführt, in der ein Bett von erhitzten Kokspartikeln in verwirbelt em Zustand gehalten wird. Die dampf- und gasförmigen Produkte werden überkopf als Cokerdestillat entfernt und fraktioniert destilliert.

Wärme für die Verkokungsreaktion wird kontinuierlich zugeführt unter Entfernung eines Teils des Cokers aus der Verkokungszone und Verbrennen eines Teils des Cokers mit Luft in einem Koksbrenner. Die verbleibenden erhitzten Kokspartikel werden zu der Verkokungszone zurückgeführt bei einer Temperatur, die etwa um 56⁰C (100⁰F) höher ist als die Arbeitstemperaturen der Verkokungszone. Die Arbeitsbedingungen der Verkokungszone können variieren von 480 bis 700°C (900 - 1300⁰F) oder höher bei

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Drücken von 0 bis 6,25 kg/cm (0-75 psig). Eine Oberflächengasgeschwindigkeit von 0,15 bis 1,2 m/Sekunde (0,5 - 4,0 feet/ sec.) hält das Koksbett unter Verwirbelungsbedingungen. Die Partikelgröße des Cokers liegt im Bereich von etwa 10 bis 1000/um bei einer Wirbelbettdichte von etwa 24-0 bis 961 kg/nr (15 - 60 pounds per cubic foot) und einer Durchsatzgeschwindigkeit von etwa 0,1 bis 10 Gew./Std./Gew. Der Koksbrenner arbeitet bei ähnlichen Drücken und Gasgeschwindigkeiten, wobei aber die Temperaturen leicht höher sind als in der Verkokungszone, um Wärme für die endotherme Verkokungsreaktion zur Verfügung zu haben.

Unter Bezugnahme auf die Zeichnung wird partikelförmige Kohle mittels der Leitung 100 in einen Mischer 102 eingeführt, wo sie

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mit einem im Kreislauf geführten Donatorlösungsmittelstrom, der mittels der Leitung 104 eingeführt wird, unter Bildung einer Kohle/Lösungsmittelaufschlämmung gemischt wird mit einem Gewichtsverhältnis von etwa 1,2 Lösungsmittel pro Gewicht Kohle. Die Aufschlämmung wird mittels der Leitung 106 der Verflüssigungszone 108 bei typischen Verflüssigungsbedingungen von 449°C (840°F) und einem Druck von 106 kg/cm² (I5OO psig) zugeführt. Wasserstoff (etwa 2 Gew.%, bezogen auf Kohle m.a.f.-Basis) wird über die Leitung 110 eingeführt. In der Verflüssigungszone 108 wird der Wasserstoff zu der Kohle und den Sumpfprodukten der Pyrolysenzone des im Kreislauf geführten Donatorlösungsmittels überführt. Weiterer Wasserstoff kann erforderlich werden, weil der Wasserstoff sowohl an die im Kreislauf geführten Sumpfprodukte als auch an die Kohle abgegeben wird. Es werden daher etwa 2 Gew.% Wasser, bezogen auf die im Kreislauf geführte Flüssigkeit, hinreichend sein.

Das flüssige Produkt, einschließlich der nicht umgesetzten Kohle, wird als Schlämme über die Leitung 111 entfernt und der Fluidverkokungsvorrichtung 114 zugeführt. Das Flashgefäß 112 wird verwendet, um den Druck zwischen der Verflüssigungszone 108 und der Fluidverkokungsvorrichtung 114 zu senken. Die durch Schnellabtrieb erhaltenen Flüssigkeiten werden als Produkt über die Leitung 113 entfernt und der Rest wird der Verkokungsvorrichtung über die Leitung II7 zugeführt. Der Flashbehälter 112 kann ein unter atmosphärischen Bedingungen arbeitender Destillationsturm sein, kann aber ebenso ein unter atmosphärischen und Vakkumbedingungen arbeitender Destillationsturm sein, worin die leichteren Komponenten entfernt werden.

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Der Schnittpunkt des Materials kann, wie erwähnt, ausgewählt werden, ist aber vorzugsweise 485°C+ (9OO°F+), insbesondere 51O°C+ (95O°F+) oder höher, zum Beispiel 54O°C+ (100O⁰F+).

Die Aufschlämmbeschickung wird in der Verkokungsvorrichtung 114 Krackbedingungen bei etwa 565°C bis 595°C (1050 - 1100°F) unterworfen. Das Koksbett wird unter Wirbelbedingungen mittels Dampf gehalten, der über die Leitung 116 eingeführt wird. Ein Teil des Cokes aus der Verkokungsvorrichtung 114 wird über die Leitung 118 abgezogen und durch die Leitung 120 durch einen Transportstrom wie Dampf in der Leitung 122 bewegt und in den Koksbrenner 126 eingeführt. Die Luft in der Leitung 128 hält das Koksbett in verwirbeltem Zustand und kann ebenso verwendet werden, um einen Teil des Kokses in dem Brennerkessel 126 zu verbrennen. Rauchgas wird über die Leitung I30 entfernt, während heiße Kokspartikel über die Leitung 132 entfernt in einem Gasstrom, wie Dampf, über die Leitung 134 gefördert und in die Verkokungsvorrichtung 114 über die Leitung 136 eingeführt werden.

Die dampfförmigen Produkte aus der Verkokungsvorrichtung 114 durchlaufen den Zyklonabscheider 140 aufwärts, wo nahezu der gesamte mitgeführte Koks abgetrennt und durch den Zyklon-Eintauchaustrag zu dem Wirbelbett der Verkokungsζone zurückgeführt wird. Die dampfförmigen Produkte werden in einer Destillationskolonne (die zweckmäßigerweise unmittelbar über dem Verkokungsgefäß angebracht ist) fraktioniert und eine schwere Flüssigkeit, vorzugsweise mit einem Siedebereich bei 540⁰C+ (1000°F+) , wird als Dampf über die Leitung 141 abgezogen, mittels einem außen

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liegenden Wärmeaustauscher 144 (der ein Skrubber sein kann und als Kühlmittel wirkt) gekühlt und es wird ein Teil der gekühlten kondensierten schweren Flüssigkeit zu der Verkokungsfraktioniervorrichtung über der Verkokungsvorrichtung 114 zurückgeführt, um als Kühlmittel für die Überkopf abgezogenen dampfförmigen Produkte zu wirken. Ein weiterer Teil der kondensierten schweren Flüssigkeit wird zu der Verflüssigungszone 108 über die Leitung 146 zur weiteren Behandlung unter Hydrierbedingungen, wie vorausgehend erwähnt, zurückgeführt.Es kann auch ein Teil der schweren Flüssigkeiten in die Verkokungszone zur weiteren Verkokungsbehandlung über die Leitung 158 wieder eingeführt werden.

Die Fraktionierung kann ebenso verwendet werden zur Herstellung eines 37O/54O°C (700/1000°F) Gasölstroms in Leitung 138, eines Kraftstoff-(Benzin)-Stroms mit einem Siedebereich bis zu etwa 2O5°C (400⁰F) in Leitung 148 und eines Gasstroms in Leitung 150. Ein Rückflußlösungsmittelstrom mit einem Siedebereich von etwa 205 bis 37O⁰C (400 - 700⁰F) wird über die Leitung 152 entfernt und es wird wenigstens ein Teil dieses Stromes zur Verwendung als Wasserstoffdonatorlösungsmittel über die Leitung 154 zurückgeführt. Produkt kann in Leitung 156 zur weiteren Bearbeitung gewonnen werden.

Das im Kreislauf geführte Lösungsmittel wird in der Hydrierzone 160 mit Wasserstoff aus der Leitung 162 in Gegenwart eines geeigneten Hydrierkatalysators, zum Beispiel Kobaltmolybdat geträgert auf einem Aluminiumoxidträger, unter Hydrierbedingungen, wie einer Temperatur von etwa 340 bis 454⁰C

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(650 - 85O⁰F), zum Beispiel 37O°C (700⁰F) und Drücken im Bereich von etwa 46 bis 142 kg/cm² (650 - 2000 psig), zum Beispiel 96 kg/cm (1350 psig), bei einer Durchsatzgeschwindigkeit von etwa 1 bis 6 Gew./Std./Gew. und einer Wasserstoffbe-

3 3 3

Schickung pro nr Beschickung von etwa 237 bis 2375 m /m

(1000 - 10 000 scf/barrel), zum Beispiel 1187 m⁵/m⁵ (5000 scf/ barrel). Hydriertes Lösungsmittel wird über die Leitung 164 entfernt und kann durch eine Flashtrennzone 166 zur Entfernung des Wasserstoffs und Vorlaufs über die Leitung 168 geleitet werden. Die Flüssigkeit wird dann in der Leitung 169 zur Abstrippvorrichtung 190 überführt, wo Kraftstoff (Benzin) über die Leitung 191 entfernt wird. Das Lösungsmittel verläßt die Abstrippvorrichtung über die Leitung 104 und wird im Kreis lauf dem Mischer 102 wieder zugeführt.

Wenn gewünscht, können gasförmige Produkte aus der Verflüssigungszone 108 über die Leitung 170 entfernt, durch einen Abscheider 172 geleitet und als Gasstrom über die Leitung 174 entfernt werden. Leichte Kohlenwasserstoffe können aus dem Gasstrom über die Leitung I76 entfernt und in den Fraktionierturm über der Fluidverkokungsvorrichtung 114 zur Fraktionierung neben den Produkten der Cokerei weggeführt werden.

In einer weiteren, nicht gezeigten, Ausführungsform kann ein Teil des Kokses und der Verkokungsvorrichtung oder dem Koksbrenner entfernt und mit Dampf zur Herstellung von Wasserstoff umgesetzt werden, der dann innerhalb des Verfahrens in der Verflüssigungszone 108 und in der Lösungsmittelhydrierzone 160 verwendet werden kann.

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In einer weiteren Ausfuhrungsform, die ebenfalls nicht gezeigt ist, können die schweren Verkokungsflüssigkeiten vielmehr mit frischer Kohlebeschickung gemischt als unmittelbar in die Verflüssigungszone eingeführt werden. Das plastische Gemisch könnte dann der Verflüssigungszone oder der Mischzone zugeführt werden und es kann dies eine wünschenswerte Möglichkeit sein, frische Kohle kontinuierlich in den Hochdruckbehälter, zum Beispiel in die Verflüssigungszone einzuführen.

Beispiel

Die Sumpfprodukte (540°C+ (1000°F+) Material, CSKB-7501 bezeichnet) einer Microlubedestillation von Flüssigkeiten, die durch die Verkokung von Verflüssigungssumpfprodukten erhalten wurden (hergestellt von Verflüssigung von Illinois-Kohle, in Gegenwart von Wasserstoff und Tetralin, einem Donatorverdünnungslösungsmittel) wurden in einer Röhrenbombe verflüssigt. Die Verflüssigungsbedingungen der Röhrenbombe waren:

2 Tetralin/Feststoffbeschickung

427⁰C (800°F)

130 Minuten Verweilzeit

1,6 Gew.% Wasserstoffgas

106 kg/cm² (1500 psig) Enddruck

Das erhaltene Yerflüssigungsprodukt war eine homogene Lösung mit geringer Viskosität. Es wurden 0,14 Gew.jS Wasserstoffgas verbraucht. Die Ausbeute der Verflüssigung war:

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H₂O 2,61 j*

Gas

^COx

C₁-C 2,06#

fester Rückstand
Flüssigkeit

Der feste Rückstand war in Cyclohexan unlöslich. Um das Cyclohexan unlöslich mit dem Material 540°C+ (1000°F+) zu vergleichen, wurde eine Cyclohexanlöslichkeitsblindprobe der festen Beschickung durchgeführt. Die Blindprobe zeigt, daß 5,0 Gew.% der festen Beschickung Cyclohexan löslich sind. Es wurde daher das Material 54O⁰+ (1000⁰F+) errechnet als 41,5 + 5,0 = 46,5# und die Ausbeute an Flüssigkeit als 53,13 - 5,0 ■ 48,13#·

Bei Analyse des Produkts wurden drei verschiedene Verfahren angewendet:

Anfangs 540⁰C" (1000°F~) Hergestellte Material in der Beschik- Flüssigkeit

	kung Gew.%	Beschickung	Gew Be- sch kun	.% (F	Gew 540 (100	T₊
Cyclohexan Wachs	8	,2	53	,1	48	,9
GC Destillation	13		48	»0	40	,0
Mass ensp ektromet er Analyse	29	,0	62	,1	46	,6

Bei einer vorsichtigen Einschätzung können unter den oben erwähnten Verflüssigungsbedingungen 40 Gew.# weitere Flüssigkeit aus den Microlube-Destillationssumpfprodukten der Flüssigkeiten der Fluidverkokung gewonnen werden. Die umgewandelten Flüssig keiten stellen etwa 3,0 Gew.$ frieche Kohlebeschickung dar.

709886/0963 -Patentansprüche-

Claims

Patentansprüche :

1. Verfahren zur Herstellung von Flüssigkeiten aus einer Kohlebeschickung, dadurch gekennzeichnet, daß man die Kohle in einer Verflüssigungszone unter Verflüssigungsbedingungen einschließlich der Gegenwart von Wasserstoff und/oder einem Wasserstoffdonatormaterial verflüssigt, ein flüssiges Sumpfprodukt, das nicht umgewandelte Kohle und von Kohle abstammende Flüssigkeiten aus der Verflüssigungszone enthält, gewinnt, wenigstens einen Teil dieses Sumpfprodukte in einer Verkokungszone verkokt, einen Strom mit hohem Siedebereich aus der Verkokungszone gewinnt und wenigstens einen Teil dieses Stroms zur Verflüssigungszone zurückführt.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Strom mit hohem Siedebereich aus der Verkokungszone einen Siedebereich über etwa 43O⁰C (800⁰F, vorzugsweise über etwa 510°C (95O⁰F) hat.

3. Verfahren gemäß einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man als Verkokungszone eine Fluidverkokungszone verwendet.

4. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man den Strom mit hohem Siedebereich aus der Verkokungszone außerhalb der Verkokungszone kondensiert und einen Teil zu der Verkokungszone als Kühlstrom für das dampfförmige Überkopfprodukt aus der Verkokungszone zurückführt.

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ORIGINAL INSPECTED

5. Verfahren gemäß einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man den Strom mit hohem Siedebereich mit frischer Kohlebeschickung in der Verflüssigungszone mischt.

6. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß man den Strom mit hohem Siedebereich mit frischer Kohlebeschickung vor der Einführung in die Verflüssigungszone mischt.

7- Verfahren zur Herstellung von Flüssigkeiten aus Kohle im wesentlichen wie vorausgehend unter besonderem Hinweis auf die Zeichnung und das Beispiel beschrieben.

8. Kohleflüssigkeiten, sofern sie nach dem Verfahren gemäß einem der vorausgehenden Ansprüche hergestellt sind.

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