DE2748755A1 - Verfahren zur gewinnung von fluessigen kraft- und brennstoffen aus kohle - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von flüssigen Kraft- und Brennstoffen aus Kohle unter Einsatz der Hochdruckhydrierung der Kohle und der Gewinnung von niedriger siedenden Kohlenwasserstoffgemischen aus den hochsiedenden Hydrierrückständen.

Angesichts der zu erwartenden Verknappung von Erdöl, das bisher überwiegend als Basis für die Gewinnung von flüssigen Kraft- und Brennstoffen dient, sind in neuer Zeit verstärkt Bestrebungen im Gang, anstelle von Erdöl Kohle als Ausgangsstoff für die Herstellung der genannten Produkte zu benutzen. Bekannt ist z. B. die Hydrierung von in einem schweren öl aufgeschlämmter Kohle nach dem Bergius-Verfahren, bei der unter hohem Druck Wasserstoff an die Kohlensubstanz angelagert und so flüssige Kohlenwasserstoffgemische gewonnen werden. Ein weiteres bekanntes Verfahren ist die Umsetzung des durch Vergasung von Kohle gewonnenen Kohlenmonoxid und Wasserstoff enthaltenden Synthesegases nach dem Fischer-Tropsch-Verfahren, wobei neben Kohlenwasserstoffgemischen im allgemeinen auch größere Mengen an sauerstoffhaltigen Verbindungen erhalten werden. Beide Verfahren sind wegen der zur Zeit herrschenden Marktsituation nicht rentabel durchführbar. Es wurden daher Überlegungen angestellt, wie die Wirtschaftlichkeit der Verfahren erhöht werden kann. So wurde in neuester Zeit vorgeschlagen, die Kohlehydrierung und die Fischer-Tropsch-Synthese zu kombinieren. Dabei soll Kohle bei erhöhtem Druck mit Wasserstoff umgesetzt werden. Die ölhaltigen Rückstände dieser Hydrierung sollen nach möglichst weitgehender Entfernung der ölanteile in einer Vakuumdestillation einer Vergasung unter partieller Oxidation zur Gewinnung von Gas zugeführt werden, das teilweise auf Wasserstoff für die Hydrierung, teilweise auf das für die Fischer-Tropsch-Synthese benötigte Synthesegas in üblicher Weise aufgearbeitet wird. Wenn mit dem vorgeschlagenen Verfahren auch die Wirtschaftlichkeit der Erzeugung von Kraft- und Brennstoffen '

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aus Kohle erhöht werden kann, so treten jedoch erhebliche technische Probleme auf, die den Wert des Verfahrens wieder mindern. Diese liegen insbesondere in der destillativen Aufarbeitung der Rückstände aus der Kohlehydrierung sowie in der Umwandlung des Destillationsrückstands in die gewünschten Gase.

Es wurde nun gefunden, daß man in einfacher Weise die genannten Schwierigkeiten umgehen und das Verfahren noch wirtschaftlicher gestalten kann, wenn man das Verfahren zur Gewinnung von flüssigen Kraft- und Brennstoffen aus Kohle durch Hydrierung von Kohle unter erhöhtem Druck, Aufarbeitung des Rückstands aus der Hydrierung unter Einschaltung einer Vergasung in Gegenwart von Sauerstoff unter Gewinnung von Wasserstoff und einem Wasserstoff und Kohlenmonoxid enthaltendem Synthesegas und Gewinnung von Kohlenwasserstoffgemischen und sauerstoffhaltigen Verbindungen aus dem Synthesegas mit Hilfe des Fischer-Tropsch-Verfahrens derart durchführt, daß man den nach Abtrennung von gasförmigen und flüssigen Kohlenwasserstoffen verbleibenden asche- und ölhaltigen Rückstand der Hydrierung bei Temperaturen von ca. 3OO-7OO°C verschwelt, den dabei anfallenden Schwelrückstand in Gegenwart von Sauerstoff und Wasserdampf und/oder Kohlendioxid als Vergasungsmittel unter erhöhtem Druck vergast, das so erhaltene Gasgemisch teilweise zu Wasserstoff, teilweise zu einem Wasserstoff und Kohlenmonoxid enthaltendem Synthesegas aufarbeitet, den Wasserstoff in die Hydrierung und das Synthesegas in das Fischer-Tropsch-Verfahren einsetzt und die in den Verfahrensstufen anfallenden gasförmigen und flüssigen Kohlenwasserstoffe in bekannter Weise zu Kraft- und Brennstoffen aufarbeitet.

In dem Verfahren können sowohl Braunkohle als auch Steinkohle eingesetzt werden. Die Hydrierung wird unter erhöhtem Druck, z. B. bei 200-1000 bar, und erhöhter Temperatur, z. B. 300-600 C, in an sich bekannter Weise, vorteilhaft in Gegenwart eines Katalysators, z. B. Eisenoxid, durchgeführt. Dabei wird das kohlenstoffhaltige Material nach entsprechender Vorberei-

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tung durch Trocknen und Mahlen zweckmäßig in einem bei der Hydrierung erhaltenen schweren Öl aufgeschlämmt und in dieser Form in die Hydrierreaktoren gebracht. Der weitgehend von flüssigen Kohlenwasserstoffen befreite asche- und ölhaltige Hydrierrückstand wird einer Schwelung zugeführt, um möglichst hohe ölanteile aus dem Hydrierrückstand zu gewinnen. Besonders geeignet ist hierfür z. B. eine Kurzzeit-Verschwelung mit umlaufendem Wärmeträger, die gegebenenfalls unter erhöhtem Druck betrieben wird. Dabei kann man gewünschtenfalls zusätzlich Kohle in die Verschwelung einsetzen. Der Schwelrückstand wird bei etwa 750-1400°C einer Vergasung in Gegenwart von Sauerstoff und Wasserdampf und/oder Kohlendioxid als Vergasungsmittel unterworfen, wobei z. B. die bekannten Druckvergasungsverfahren unter partieller Oxidation des Einsatzstoffs benutzt werden können. Je nach dem gewünschten Verhältnis von Wasserstoff zu Synthesegas wird das in der Vergasungsanlage erhaltene Gasgemisch aufgearbeitet, wobei in bekannter Weise z. B. eine Konvertierung, z. B. an einem Eisenoxid-Katalysator, von Kohlenmonoxid mit Wasserdampf zu Wasserstoff und Kohlendioxid bei z. B. 4OO-55O°C sowie entsprechende Gaswäschen eingesetzt werden. Der so gewonnene Wasserstoff wird der Kohlehydrierung zugeführt. Aus dem Synthesegas werden nach entsprechender Einstellung des Verhältnisses von Kohlenmonoxid zu Wasserstoff in bekannter Weise mit Hilfe des Fischer-Tropsch-Verfahrens Kohlenwasserstoffe sowie sauerstoffhaltige Verbindungen synthetisiert. Dabei werden überwiegend flüssige Kohlenwasserstoffgemische des Benzin-Siedebereichs erhalten. Es gelingt so, den Anfall an den erwünschten Produkten gegenüber dem bekannten Verfahren zu erhöhen und die Wirtschaftlichkeit zu verbessern.

Selbstverständlich ist es möglich, aus Kohle durch eine übliche Vergasung und Gasaufarbeitung weitere Mengen an Wasserstoff oder Synthesegas zu gewinnen. Auch in diesem Fall wird man in Gegenwart von Sauerstoff, d. h. mit partieller Oxidation des Kohlenstoffs zur Gewinnung von bei der Vergasung benötigter

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Wärme, arbeiten. Die Kohle kann gegebenenfalls gemeinsam mit dem Koks aus der Schwel-Anlage vergast werden. Die zur Vergasung vorgesehene Kohle kann auch zunächst in bekannter Weise bei Temperaturen von etwa 3OO-7OO°C geschwelt und der Schwelrückstand zur Vergasung gebracht werden. Es kann von Vorteil sein, die hochsiedenden Schwelteer-Anteile in die Hydrierung einzusetzen.

Die Aufarbeitung der gewonnenen gasförmigen und flüssigen Produkte, vom Methan bis zum schweren öl bzw. Teer, zu den gewünschten Erzeugnissen kann in üblicher Weise, wie sie in der Raffinerie-Technik zur Verfügung steht, erfolgen.

In der Figur ist beispielhaft eine Möglichkeit zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben, wobei zur Vereinfachung auf die Wiedergabe von Nebeneinrichtungen verzichtet wurde.

In der Hydrieranlage I wird Braunkohle bei 350 bar und ca. 45O°C unter Anlagerung von Wasserstoff umgesetzt. Nach Abtrennung der gebildeten gasförmigen und flüssigen Kohlenwasserstoffe wird der verbliebene asche- und ölhaltige Rückstand zusammen mit Kohle einer Schwel-Anlage II zugeführt, in der weitere gasförmige und flüssige Kohlenwasserstoffe anfallen. Der Schwelrückstand gelangt in die Vergasungsanlage III. Hier wird er unter Zusatz von Sauerstoff und von Wasserdampf als Vergasungsmittel bei ca. 13OO-14OO°C vergast. Das erhaltene Gasgemisch wird in der Gasaufarbeitung IV in üblicher Weise unter Einschaltung von Gaswäschen bzw., soweit erforderlich, einer katalytischen Konvertierung von Kohlenmonoxid mit Wasserdampf zu Wasserstoff und Kohlendioxid teilweise zu Wasserstoff, teilweise zu einem Gasgemisch aus zur Hauptsache Kohlenmonoxid und Wasserstoff verarbeitet. Dabei anfallendes Kohlendioxid wird aus dem Prozeß entfernt. Der Wasserstoff gelangt in die Hydrieranlage I. Das Gasgemisch aus Kohlenmonoxid und Wasserstoff wird in die Fischer-Tropsch-Synthese-Anlage V eingeführt, in der in bekannter Weise Kohlenwasserstoffe bzw. sauerstoffhaltige Verbindungen

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gewonnen werden. In die Schwel-Anlage II wird zusätzlich Kohle eingesetzt. Der in dieser erhaltene hochsiedende Teer wird in die Hydrieranlage I eingeführt.

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Claims (3)

1. Wesseiing, 18.10.1977 Unsei Zeichen: UK 306

   Verfahren zur Gewinnung von flüssigen Kraft- und Brennstoffen aus Kohle

   Patentansprüche: ,

   Verfahren zur Gewinnung von fltTSäigen Kraft- und Brennstoffen aus Kohle durch Hydrierung von Kohle unter erhöhtem Druck, Aufarbeitung des Rückstands aus der Hydrierung unter Einschaltung einer Vergasung in Gegenwart von Sauerstoff unter Gewinnung von Wasserstoff und einem Wasserstoff und Kohlenmonoxid enthaltendem Synthesegas und Gewinnung von Kohlenwasserstoffgemischen und sauerstoffhaltigen Verbindungen aus dem Synthesegas mit Hilfe des Fischer-Tropsch-Verfahrens, dadurch gekennzeichnet, daß man den nach Abtrennung von gasförmigen und flüssigen Kohlenwasserstoffen verbleibenden asche- und ölhaltigen Rückstand der Hydrierung bei Temperaturen von ca. 3OO-7OO°C verschwelt, die dabei anfallenden Schwelrückstände in Gegenwart von Sauerstoff und Wasserdampf und/oder Kohlendioxid als Vergasungsmittel unter erhöhtem Druck vergast, das so erhaltene Gasgemisch teilweise zu Wasserstoff, teilweise zu einem Wasserstoff und Kohlenmonoxid enthaltenden Synthesegas aufarbeitet, den Wasserstoff in die Hydrierung und das Synthesegas in das Fischer-Tropsch-Verfahren einsetzt und die in den Verfahrensstufen anfallenden gasförmigen und flüssigen Kohlenwasserstoffe in bekannter Weise zu Kraft- und Brennstoffen aufarbeitet.
2. 2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man den bei den Schwelungen erhaltenen Teer ganz oder teilweise in die Hochdruckhydrierung einsetzt.
3. 3) Verfahren nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man den Rückstand der Hydrierung gemeinsam mit Kohle verschwelt.

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