DE2810479A1 - Verfahren zur thermischen dehydratisierung von braunkohle - Google Patents
Verfahren zur thermischen dehydratisierung von braunkohleInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur thermischen Dehydratisierung von Braunkohle, durch das eine ausgezeichnete
Wärmerückgewinnung erreicht werden kann. Das Verfahren umfaßt folgende Stufen: Vermischen von Rohbraunkohle mit einem Lösungsmittel
zu einer Aufschlämmung, Vorerhitzen dieser Aufschlämmung
in einem Wärmeaustauscher und anschließendes Erhitzen auf eine Temperatur von 1oo bis 3oo C, Hindurchführen der Aufschlämmung
durch einen Gas/Flüssigkeitsseparator, um diese in eine wasserdampfhaltige Dampfphase und in eine dehydratisierte
Aufschlämmung zu zerlegen, und Wiedergewinnung der dehydratisierten
AufschläiTimung, während die wasserdampf haltige Dampfphase
als Wärmemedium zur Vorerhitzung der Aufschlämmung in den
Wärmeaustauscher zurückgeführt wird.
Die Erfindung bezieht sich somit auf ein Verfahren zur thermischen Dehydratisierung von Braunkohle, durch das eine
ausgezeichnete Wärmewiedergewinnung erreicht werden kann.
Kohlen sind bisher entweder als Brennstoffe verwendet worden oder aber hydriert und in einzelne Fraktionen für
vielerlei Anwendungsmöglichkeiten zerlegt worden. Im Fall bestimmter Kohlearten mit einem hohen Feuchtigkeitsgehalt,
insbesondere bei bestimmten Braunkohlen, die normalerweise über 60 % Feuchtigkeit enthalten, ist der thermische Wirkungsgrad
völlig unzureichend, wenn sie unmittelbar einer Hydrierung oder Verflüssigung unterworfen werden oder wenn sie als
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Brennstoffe verwendet werden. Es ist deshalb notwendig, daß solche Kohlearten vorher auf einen Feuchtigkeitsgehalt
von ca. 1o % dehydratisiert werden. Bisher ist zum Trocknen der Kohle zumeist die Entspannungstrocknung angewandt worden.
Dabei wird die Braunkohle z.B. fein zerkleinert und einem heißen Gasstrom ausgesetzt, um das Wasser zu verdampfen.
Bei diesem bekannten Verfahren ist jedoch die Wärmemenge, die zum Erhitzen des Gasstroms auf eine für die
Dehydratisierung der Braunkohle erforderliche Temperatur notwendig ist, bereits ca. 25 % des Wärmewerts der Braunkohle,
bezogen auf die Menge der zu behandelnden Braunkohle. Dies bedeutet, daß eine beachtliche zusätzliche Menge von Braunkohle
unwiederbringlich verbraucht wird, so daß dieses Verfahren kostenmäßig außerordentlich ungünstig ist. Im allgemeinen wird
bei diesem Trocknungsverfahren der Heißgasstrom durch Verbrennung eines Luft/Brennstoff-Gemisches erzeugt. In diesem
Fall oxydiert der überschüssige Sauerstoff in dem Heißgasstrom die Braunkohlenkörner und erzeugt einen Oxydfilm auf deren
Oberfläche. Wenn die Aufschlämmung einer Hydrierung oder Verflüssigung unterworfen wird, wirkt sich dieser Oxydfilm
in beträchtlichem Maß auf die Reaktion aus. Weil außerdem die Temperatur des Heißgasstroms bei ca. 9oo°C liegt, werden die
flüchtigen Bestandteile der Braunkohle teilweise zersetzt, vergast und mit dem Heißgasstrom weggetragen, woraus sich eine
verminderte Produktausbeute bei der Reaktion ergibt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nun, die
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vorstehend erwähnten Kachteile zu beseitigen und ein Verfahren zur wirkungsvollen und wirtschaftlichen Dehydratisierung von
Braunkohle zu finden, die als Rohmaterial für eine Brennstoffauf schlämmung aus feiner Kohle und Kohlenwasserstoffen oder
als Einsatzkohle für ein Kohlehydrierungsverfahren verwendet
werden kann.
Diese Aufgabe wird beim erfindungsemäßen Verfahren
durch verschiedene Ausführungsformen gelöst.
In einer ersten Ausführungsform umfaßt das erfindungsgemäße Verfahren die Vermischung von Rohbraunkohle mit
flüssigen Kohlenwasserstoffen zu einer Aufschlämmung, das
Vorerhitzen dieser Aufschlämmung in einem Wärmeaustauscher und das anschließende Erhitzen auf eine Temperatur im Bereich
von 1oo bis 3oo°C> vorzugsweise zwischen 11o und 25o°C, das Einbringen der erhitzten Aufschlämmung in einen Gas/
Flüssigkeitsseparator, wobei sie in eine wasserdanipfhaltige
Dampfphase und in eine dehydratisierte Aufschlämmung fraktioniert
wird, und das Wiedergewinnen dieser Aufschlämmung, während die
wasserdanpfhaltige Dampfphase als Kärmenedium zur Vorerhitzung
der Aufschlämmung in den Wärmeaustauscher zurückgeführt wird.
In einer zweiten Ausführungsform umfaßt das erfindungsgemäße
Verfahren bei dem vorstehend beschriebenen Verfahren nach der ersten Ausführungsform folgende Verfahrensschritte:
Hindurchführen der Braunkohlen-Kohlenwasserstoff-Aufschlämmung
durch einen ersten oder stromabwärts gerichteten Wärmeaustauscher
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zum Vorerhitzen der Aufschlänr.ung und anschließendes Erhitzen
der vorerhitzten Aufschlämmung auf eine Temperatur im Bereich
von 1oo bis 3oo°C, vorzugsweise 11o bis 25o°C, Einbringen der
erhitzten Aufschlämmung in einen Gas/Flüssigkeitsseparator,
wo sie in eine wasserdarapfhaltige Dampfphase und in eine dehydratisierte Aufschlämmung zerlegt wird und Wiedergewinnung
cti" dehydratisierten Aufschlämmung, während die wasserdampfhaltige
Dampfphase zu dem zweiten Wärmeaustauscher zwecks Vorerhitzung der Aufschlämmung zurückgeführt wird.
Gemäß einer drtten Ausführungsform umfaßt das erfindungsgemäße
Verfahren bei dem vorstehend beschriebenen Verfahren gemäß der zweiten Ausführungsforru das Zurückführen der wasserdampf
haltigen Dampfphase, die bereits in den zweiten Wärmeaustauscher eingespeist worden ist, weiterhin in einen ersten
Wärmeaustauscher.
In einer vierten Ausführungsform wird das erfindungsgemäße Verfahren so geführt, daß bei der vorstehend beschriebenen
zweiten oder dritten Ausführungsform die aus der Gas/Flüssigkeitstrennung
zurückgewonnene wasserdampfhaltige Dampfphase durch einen Heißwasserskrubber hindurchgeführt und zu dem zweiten
Wärmeaustauscher zwecks Vorerhitzung der Aufschlämmung zurückgeführt
wird, während das aus diesem zweiten Wärmeaustauscher abgezogene Kondensat als Waschmedium für die wasserdampfhaltige
Dampfphase in den Heißwasserskrubber zurückgeführt wird.
Gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung wird bei dem Verfahren nach der vierten Ausführungsform ein Teil des Kondensats, das als Waschmedium verwendet
wird, in den ersten Wärmeaustauscher zur Vorerhitzung der Aufschlämmung rückgeführt.
Gemäß einer sechsten Ausführungsform der Erfindung werden die in dieser wasserdampfhaltigen Dampfphase enthaltenen
Kohlenwasserstoffe mit niedrigem Siedepunkt zurückgewonnen und
für die Herstellung der Aufschlämmung wiederverwendet.
Gemäß einer siebten Ausführungsform wird die in dem Gas/Flüssigkeitsseparator wiedergewonnene dehydrierte Aufschlämmung
zur Verwendung in einem Kohlehydrierungsverfahren bei erhöhtem Druck wiedererhitzt.
Gemäß einer achten Ausführungsform wird das erfindungsgemäße
Verfahren so geführt, daß in der siebten Ausführungsform die flüssigen Kohlenwasserstoffe aus Kohlenwasserstoffen
mit niedrigem und hohem Siedepunkt bestehen, wobei die Kohlenwasserstoffe
mit niedrigem Siedepunkt aus der wasserdampfhaltigen Dampfphase zurückgewonnen worden sind, während die
Kohlenwasserstoffe mit hohem Siedepunkt durch eine Destillationsstufe des Kohlehydrierungsverfahrens wiedergewonnen worden sind.
Gemäß einer neunten Ausführungsform sind die Rohbraunkohle
und die flüssigen Kohlenwasserstoffe vermischt und so aufeinander eingestellt, daß diese Braunkohlen-Kohlenwasserstoff-Aufschlämmung
eine Viskosität von nicht mehr als 2oo cps bei einer Temperatur
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unterhalb 15ο C aufweist.
Die Erfindung soll nun anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den anliegenden Zeichnungen näher erläutert
v/erden, wobei die Figuren 1 und 2 Fließbilder von bevorzugten Ausführungsformen darstellen.
Gemäß dem Fließbild der Fig. 1 werden Rohbraunkohle und geeignete flüssige Kohlenwasserstoffe durch eine entsprechende
Mischeinrichtung 1, wie z.B. eine Kugelmühle, zusammengemischt und in einen Aufschlämmtank 2 verrührt, wobei eine Kohlen-Kohlenwasserstoff-Auf
schlämmung hergestellt wird. Mithilfe einer Schlammpumpe 3 wird die vorstehend beschriebene Aufschlämmung
in einen Wärmeaustauscher 4 eingespeist, wo die Aufschlämmung durch Wärmeaustausch mit dem aus dem Gas/Flüssigkeitsseparator,
der später beschrieben werden wird, zurückgewonnenen Dampf vorerhitzt wird.Die vorerhitzte Aufschlämmung wird durch eine Erhitzungseinrichtung
5 auf eine Temperatur im Bereich von ca. 1oo bis 3oo°C, vorzugsweise zwischen 11o und 25o°C, erhitzt
und dann durch einen Gas/Flüssigkeitsseparator 6 bei einem ausreichend hohen Druck, um eine entsprechende Verdampfung
der Feuchtigkeit bei der genannten Temperatur zu erreichen, hindurchgeführt, wobei die Aufschlämmung einerseits in eine
dampfförmige Fraktion, bestehend aus Wasserdampf und den Dämpfen der leichten Kohlenwasserstoffe, und andererseits in eine
dehydratisierte Aufschlämmung getrennt wird. Die dehydratisierte
Aufschlämmung wird vom Boden dieses Gas/Flüssigkeitsseparators
6 zurückgewonnen und kann entweder als einzuspeisende Auf-
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schlämmung für einen Hydrierungsprozeß oder als aufgeschlämnter
Brennstoff verwendet werden. Andererseits wird die wasserdampfhaltige Dampfphase, die vom Kopf des Gas/Flüssigkeitsseparators
6 abgezogen wurde, durch einen Verdichter 7, wie z.B. ein Gebläse, komprimiert, um eine Kondensationstemperatur zu
erreichen, bei der sich ein Wärmeaustausch mit der im Wärmeaustauscher 4 zu erhitzenden Aufschlämmung durchführen läßt.
Dabei zirkuliert der Dampf durch den Wärmeaustauscher 4 und erhitzt im Wärmeaustausch die Aufschlämmung. Durch diesen
Wärmeaustausch im Wärmeaustauscher 4 wird der Dampf abgekühlt und kondensiert, wobei dieses Kondensat in einen Öl/Wasserseparator
8 eingespeist wird, wo es entspannt und in ein Abgas, ein Abwasser und eine Kohlenwasserstoffraktion mit
niedrigem Siedepunkt aufgespalten wird. Die Kohlenwasserstofffraktion
mit dem niedrigen Siedepunkt wird bei der Herstellung der Aufschlämmung wiederverwendet.
Die flüssigen Kohlenwasserstoffe, die mit der Rohbraunkohle
vermischt werden, können irgendwelche Kohlenwasserstoffe sein, mit denen sich eine Aufschlämmung von geeigneter Viskosität
während des gesamten thermischen Dehydratisierungsprozesses
erzielen läßt. Hier seien z.B. aromatische Kohlenwasserstoffe, z.B. Benzol, Toluol, Xylol etc; paraffinische Kohlenwasserstoffe,
naphthalinische Kohlenwasserstoffe, Anthracenöl, Creosotöl, Leichtöl etc. erwähnt. Zum Zweck der Herstellung einer Aufschlämmung
zur Verwendung in einem Hydrierungsprozeß können vorteilhaft hochsiedende Kohlenwasserstoffe (wie z.B. Kohlenwasserstoffe
mit einem Siedepunkt zwischen 25o und 42o C)
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angewandt werden, die für die Hydrierungsreaktion geeignet sind. Wenn die Verwendung von solchen hochsiedenden Kohlenwasserstoffen
allein eine Aufschlämmung mit einer außerordentlich hohen Viskosität ergibt, kann sie mit einem geeigneten Anteil
von einem oder mehr niedrigsiedenden Kohlenwasserstoffen,
wie z.B. von Kohlenwasserstoffen mit einem Siedepunkt zwischen 11o und 22o C, vermischt werden.
Weil hier keine bestimmte Grenze für das Mischungsverhältnis
von Rohbraunkohle zu flüssigen Kohlenwasserstoffen besteht, können diese Materialien in solchen Proportionen
vermischt werden, daß die gewonnene Aufschlämmung eine Viskosität
von nicht i"ehr als 2oo cps bei einer Temperatur unterhalb
15o°C aufweist, vorzugsweise eine Viskosität von ca. 5 bis 1o cps bei dieser Temperatur. Beispielsweise kann eine
geeignete Aufschlämmung durch Vermischung von Rohbraunkohle, hochsiedenden Kohlenwasserstoffen und niedrigsiedenden Kohlenwasserstoffen
bei einem Mischungsverhältnis von 1o : 8-12 : ο ^8,
jeweils auf das Gewicht bezogen, erhalten werden.
Zur Herstellung einer Aufschlämmung für einen Kohlehydrierungsprozeß
kann ein notwendiger Katalysator bereits vorher dieser Aufschlämmung zugemischt werden.
Die Rohbraunkohle und die flüssigen Kohlenwasserstoffe
werden mithilfe eines Brechmischers, wie z.B. einer Kugelmühle,
vermischt; diese Mischung wird in einen Aufschlämmtank zur
Herstellung einer Aufschlämmung geleitet. Dieser Aufschlämiu-
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Vorgang muß bei Temperaturen durchgeführt werden, die Viskositäten ergeben, die einen stabilen Transport der
Aufschlämmung erlauben. Wenn dieser Temperaturbereich überschritten
wird, findet in der Schlammpumpe durch die Verdampfung der höheren Kohlenwasserstoffe eine Kavitation statt.
Deshalb wird der Aufschlämmvorgang normalerweise bei einer Temperatur unterhalb 1oo C, vorzugsweise bei einer zwischen
der Raumtemperatur und ca. 6o°C liegenden Temperatur, je nach der Art der verwendeten flüssigen Kohlenwasserstoffe durchgeführt.
Wie bereits vorstehend beschrieben, wird das aufgeschlämmte
Kohlen-Kohlenwasserstoff-Gemisch bei seinem Durchgang durch den Wärmeaustauscher vorerhitzt und dann auf eine
Temperatur oberhalb 1oo°C erhitzt. Wenn diese Temperatur übermäßig hoch ist, werden Kohlendioxyd und Kohlenwasserstoffe
aus der Braunkohle freigesetzt und verdampft und erzeugen eine beachtliche Verminderung des Wärmeaustauschgrades im
Wärmeaustauscher mit der wasserdampfhaltigen Dampfphase, die aus dem Separator zurückgewonnen wurde, wie im folgenden
detailliert beschrieben werden soll. Wenn die Erhitzungstemperatur über 3oo°C liegt, machen die Gase aus der Braunkohle
ca. 1,5 Vol.-% der gesamten Dampfphase aus; demzufolge wird der Wärmeaustausch-Koeffizient im Wärmeaustauscher auf ca.
80 % abfallen. Aus diesem Grund soll die obere Temperaturgrenze beim Erhitzen der Aufschlämmung nicht über 3oo°C, vorzugsweise im
Bereich zwischen II0 und 25o C,liegen. Die erhitzte Aufschlämmung
wird einer Gas/Flüssigkeitstrennung bei einem Druck unterworfen, der zu einer ausreichenden Verdampfung der Feuchtigkeit in
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diesem Temperaturbereich führt, und dadurch in einen Dampf
(Wasserdampf), der die Dämpfe der niedrigsiedenden Kohlenwasserstoffe enthält, und in eine dehydratisierte Aufschlämmung
getrennt.
Der abgetrennte Dampf wird wiedergewonnen und zu dem Wärmeaustauscher als Wärmemedium für die Vorerhitzung der
wärmezubehandelnden Aufschlämmung zurückgeführt. Um einen wirkungsvollen
Wärmeaustausch zwischen der Aufschlämmung und dem Dampf sicherzustellen, wird der Dampf vor seinem Einleiten in
den Wärmeaustauscher vorzugsweise verdichtet, bis er eine Temperatur erreicht hat, die einen angemessenen Wärmeaustausch
erlaubt. Im Wärmeaustauschprozeß wird dann dieser Dampf in einem Wärmeaustausch mit der Aufschlämmung kondensiert;
das erhaltene Kondensat führt stromabwärts einen weiteren Wärmeaustausch mit der Aufschlämmung bei einer niedrigeren
Temperatur durch, bevor es endgültig vom Boden des Wärmeaustauschers abgezogen wird.
Durch Ausnutzung der Abdampfwärme wird die Temperatur der Aufschlämmung auf den Siedepunkt des Wassers erhöht, das
in der Aufschlämmung unter den Betriebsbedingungen enthalten ist. Dabei wird der größte Teil der Feuchtigkeit verdampft, so daß
beinahe die gesamte für den thermischen Dehydratisierungsprozeß notwendige thermische Energie zurückgewonnen wird.
Die in der dehydratisierten Aufschlämmung enthaltene
Braunkohle, die durch die vorstehend erwähnte Gas/Flüssigkeits-
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trennung erhalten worden ist, ist auf einen Feuchtigkeitsgehalt von ca. 1o % hinreichend getrocknet worden und kann vorteilhaft
entweder so wie sie ist oder nach einer geeigneten Vorbehandlung für irgendeinen anderen Anwendungsfall weiterverwendet werden.
Insbesondere wenn die dehydratisierte Aufschlämir.ung
als Speiseschlamm für eine Hydrierungsreaktion verwendet wird, wird sie bei erhöhtem Druck weitererhitzt, um für die nachfolgende
Hydrierung eine unter Druck stehende Aufschlämmung mit hoher Temperatur zu erhalten. Beispielsweise soll der Druck
bei 15o Atmosphären und die Temperatur bei ca. 4oo C oder höher liegen.
In einem modifizierten Verfahren der vorliegenden
Erfindung wird ein Paar von Wärmeaustauschern in Reihe geschaltet,
wobei die wasserdampfhaltige Dampfphase, die im Gas/Flüssigkeitsseparator
abgetrennt worden ist, in einen zweiten oder stromabwärts angeordneten Wärmeaustauscher (wenn notwendig, wird
der Dampf vor seiner Einbringung in diesen Wärmeaustauscher erhitzt) und anschließend in einen ersten oder stromaufwärts
angeordneten Wärmeaustauscher eingespeist wird, so daß die Aufschlämmung in zwei Stufen vorerhitzt wird. In einer bevorzugten
Ausfuhrungsform, die in Fig. 2 dargestellt ist, ist ein
Heißwasserskrubber 18 zwischen dem Gas/Flüssigkeitsseparator
und dem zweiten Wärmeaustauscher 15 angeordnet, so daß die wasserdampfhaltige Dampfphase zur Entfernung von Nebeln
(Flüssigöl) und von mitgeführten Feststoffpartikelchen durch
den Skrubber 18 geführt wird, bevor sie in den zweiten Wärme-
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austauscher eingespeist wird. Da die wasserdampfhaltige,
vom Kopf des Gas/Flüssigkeitsseparators 17 abgezogene Dampfphase eine gewisse Menge an Nebeln (Flüssigöl) und initgeführten
Feststoffpartikelchen enthält, wird sich, wenn diese Dampfphase
unmittelbar in den zweiten Wärmeaustauscher eingespeist wird, der Nebel auf den Wärmeaustauscherflächen ansammeln und den
Wärmeaustauschwirkungsgrad reduzieren, was zu einer beachtlichen Verminderung der Wärmeaustauschwirkung führt. Wenn darüberhinaus
ein Verdichter, beispielsweise ein Gebläse vor dem Wärmeaustauscher angeordnet ist, wird die Funktion auch dieses Gebläses
negativ beeinflußt. Deshalb wird die Dampfphase aus dem Gas/ Flüssigkeitsseparator 17 zunächst durch den Heißwasserskrubber
hindurchgeführt, um den genannten Nebel zu entfernen, und dann durch das Gebläse 19 verdichtet, um eine Temperatur zu erreichen,
die für einen wirkungsvollen Wärmeaustausch mit der Aufschlämmung in dem zweiten Wärmeaustauscher 15 förderlich ist. Die
Dampfphase wird dann bei dieser erhöhten Temperatur in den vorstehend erwähnten Wärmeaustauscher 15 eingespeist, wo sie
einem Wärmeaustausch mit der Aufschlämmung unterworfen wird und letztere vorerhitzt. Während ihres Durchgangs durch den
zweiten Wärmeaustauscher 15 wird.der Dampf abgekühlt und fällt als Kondensat an, das in einem Kondensatreservoir 2o gelagert
wird, von wo aus es durch eine Heißwasserpumpe 21 an den Heißwasserskrubber 18 zur Verwendung als Waschmedium geleitet
wird. Das überschüssige Heißwasser wird in den ersten Wärmeaustauscher 14 zurückgeführt, wo es als Vorheizmedium für
die Aufschlämmung verwendet wird, und dann in einen Öl/Wasserseparator 23 geleitet, wo es entspannt und in Abgas, Abwasser,
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niedrigsiedende Kohlenwasserstoffe und andere Fraktionen aufgetrennt wird. Die niedrigsiedende Kohlenwasserstofffraktion
wird zur Herstellung der Aufschlämmung wiederverwendet.
Die folgenden Beispiele sollen dazu dienen, die Erfindung zusätzlich zu beschreiben.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Verfahren wurde eine gewünschte dehydratisierte Braunkohlenaufschlämmung unter
folgenden Bedingungen hergestellt.
Es wurden 1ooo kg Rohbraunkohle (Feuchtigkeitsgehalt 6o %), 8oo kg einer Kohlenwasserstoffraktion mit einem Siedepunkt
von 25o bis 42o°C und 15o kg einer Kohlenwasserstofffraktion mit einem Siedepunkt von 11o bis 22o°C miteinander
vermischt und dieses Gemisch in einer Kugelmühle 1 gut vermählen
und dann an einen Aufschlämmtank 2 weitergeführt, wo es bei 4o C aufgeschlämmt wurde. Diese Aufschlämmung wurde dann durch
eine Schlammpumpe 3 in einen Wärmeaustauscher 4 bei einem Druck von ca. 6,2 Atmsophären eingespeist und durch Wärmeaustausch
mit dem Dampf in der nachfolgend beschriebenen Weise vorerhitzt. Nachdem die Feuchtigkeit durch den Wärmeaustausch
verdampft worden ist, wurde die Aufschlämmung bei einer
vorgegebenen linearen Geschwindigkeit durch einen Erhitzungsofen 5 geschickt, wo sie auf ca. 15o°C erhitzt wurde. Die
erhitzte Aufschlämmung wurde dann in einen Gas/Flüssigkeits-
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separator 6 eingespeist, wo sie in eine Dampfphase und in eine dehydratisierte Aufschlämmung zerlegt wurde. Der Feuchtigkeitsgehalt
der zerkleinerten Braunkohle in dieser dehydratisierten Aufschlämmung lag bei ca. 1o %. Die nach vorstehender
Beschreibung abgetrennte Dampfphase (die hauptsächlich aus Wasserdampf mit niedrigsiedenden Kohlenwasserstoffen bestehen,
die den Rest ausmachen) wurde dann durch das Gebläse 7 auf ca.
7 Atmosphärenverdichtet und der gewonnene Hochtemperaturdampf
in den Wärmeaustauscher 4 zum Wärmeaustausch mit der Aufschlämmung eingeführt. Durch diese Erhitzung der Aufschlämmung
im Wärmeaustausch wurde die Abwärme der Dampfphase wiedergewonnen. Die so zurückgewonnene Wärmeenergie betrug ca. 8o % der gesamten
für den Dehydratisierungsprozeß erforderlichen Wärmemenge, was bedeutet, daß dieselbe Wärmemenge eingespart worden ist.
Nach dem Wärmeaustausch wurde der Abdampf, der eine Temperatur von ca. 5o C aufwies, in einen Öl/Wasserseparator
8 eingespeist, wo eine niedrigsiedende Kohlenwasserstofffraktion aus diesem Dampf zur Wiederverwendung zurückgewonnen
wurde.
Durch das in Fig. 2 dargestellte Verfahren wurde eine Kohlenaufschlämmung für Hydrierungszwecke unter den folgenden
Bedingungen hergestellt:
Es wurden 1ooo kg Rohbraunkohle (Feuchtigkeitsgehalt 6o %) ,
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8oo kg Kohlenwasserstoffe mit einem Siedepunkt von 25o bis 42o°C,
15o kg Kohlenwasserstoffe mit einem Siedepunkt von 11o bis 22o° und als Katalysator 1,5 % (Gew.-%, bezogen auf das Trockengewicht
von Braunkohle) Eisenoxyd zusammen vermischt, in einer Kugelmühle 11 gut vermählen und in einen Aufschlammtank 12 eingebracht,
wo sie bei 4o C verschlämmt wurden. Diese Aufschlämmung wurde durch eine Schlammpumpe 13 bei 6,2 Atmosphären zu einem
ersten Wärmeaustauscher 14 transportiert. In diesem Wärmeaustauscher
wurde die Aufschlämmung durch Wärmeaustausch mit dem vom Heißwasserskrubber 18, wie nachstehend beschrieben,
zurückgewonnenen heißen Wasser vorerhitzt. Diese vorerhitzte Aufschlämmung wurde dann in einen zweiten Wärmeaustauscher
15 eingebracht, wo sie einem Wärmeaustausch mit dem Dampf, der durch den Heißwasserskrubber 18 entnebelt worden ist, unterworfen
und dadurch zusätzlich auf eine höhere Temperatur vorerhitzt wurde. Diese vorerhitzte Aufschlämmung wurde dann
in den oberen Bereich eines Wärmeofens 16-2 eingespeist und dann bei ihrem Herunterströmen bei einer vorgegebenen linearen
Geschwindigkeit auf ca. 15o°C vorerhitzt. Diese Aufschlämmung
wurde schließlich . in einen Gas/Flüssigkeitsseparator 17 eingebracht , der diese Aufschlämmung in einen Dampf und
eine dehydratisierte Aufschlämmung auftrennte. Der Feuchtigkeitsgehalt
der Braunkohleteilchen in dieser dehydratisierten Aufschlämmung lag bei ca. 1o %. Diese dehydratisierte Aufschlämmung
wurde dann durch eine Hochdruckschlammpumpe 22 bei 15o Atmosphären zu einem Wärmeofen 16-1 geleitet und auf
42o C erhitzt. Durch diese Maßnahme wurde eine Aufschlämmung
mit hoher Temperatur und hohem Druck erhalten. Diese Auf-
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schläinmung enthielt ausreichend dehydratisierte Braunkohlenteilchen
als auch hochsiedende Kohlenwasserstoffe und einen Katalysator in einem bestimmten Verhältnis und könnte unmittelbar
in einem Hydrierungsreaktionssystem verwendet werden. Diese Aufschlämmung mit hoher Temperatur und hohem Druck,
in die vor der Wärmebehandlung der Aufschlämmung in dem Erhitzungsofen 16-1 ein Reduziergas eingebracht worden ist,
wird dann in einen Reaktor 24 eingespeist, um dort die Aufschlämmung
einer Verflüssigung oder Hydrierung zu unterwerfen. Dann wird diese Aufschlämmung durch einen Feststoff/Flüssigkeitsseparator 25 und eine Destillationskolonne 26 hindurchgeleitet.
In der Destillationskolonne 26 wird die Aufschlämmung in eine schwere Fraktion, die als Produkt gewonnen wird, und in
flüssige Kohlenwasserstoffe mit hohem Siedepunkt fraktioniert. Die rückgewonnenen Kohlenwasserstoffe mit hohem Siedepunkt
werden zu der Kugelmühle als Medium für die Herstellung der Aufschlämmung zurückgeführt.
Der durch den Gas/Flüssigkeitsseparator 17 abgetrennte Dampf (der hauptsächlich aus Wasserdampf mit kleineren
Anteilen von Dampf und Nebel der niedrigsiedenden Kohlenwasserstoffe
besteht) wurde in einen Heißwasserskrubber 18 eingespeist, wo der Nebel aus dem Dampf entfernt wurde. Der entnebelte
Dampf wurde dann durch einen Verdichter 19 auf ca. 7 Atmosphären verdichtet und der so erhaltene Hochtemperaturdampf
dann durch den zweiten Wärmeaustauscher 15 hindurchgeführt, wo er in einer weiteren Stufe zur Vorerhitzung der Aufschlänmung
verwendet wurde. Das im Wärmeaustauscher 15 erhaltene Heiß-
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wasserkondensat wurde in einem Kondensatreservoir 2o gespeichert,
von wo aus es durch eine Heißwasserpumpe 21 zum Heißwasserskrubber
18 geführt und dort als Kaschmedium verwendet wurde,
wobei ein Teil davon in den ersten Wärmeaustauscher 14 zur Wiederverwendung als Wärmemedium für die Vorerhitzung der
Aufschlämmung zurückgeführt wurde. Die in diesem ersten und
zweiten Wärmeaustauscher 14, 15 in Form von Dampf und Heißwasser
für die Vorerhitzung der Aufschlämmung zurückgewonnene Abfallwärme entsprach ca. 8o % der gesamten für den Erhitzungsprozeß
erforderlichen Wärmemenge.
Das bei dem vorstehend beschriebenen Wärmeaustausch verwendete Heißwasser (mit ca. 5o C) wurde dann in einen
Öl/Wasserseparator 23 eingeführt, wo es in Wasserdampf und in eine niedrigsiedende Kohlenwasserstoffraktion aufgetrennt
wurde, die für die Herstellung der Aufschlämmung wiederverwendet wurde.
Da die Rohbraunkohle in Form einer Aufschlämmung dehydratisiert wurde, wird sie bei dem vorliegenden erfindungsgemäßen
Verfahren nicht der Atmosphäre ausgesetzt, so daß hier die Nachteile der bekannten Entspannungstrocknungsverfahren
vermieden werden. Da darüberhinaus der im Dehydratisierungsverfahren erzeugte Dampf als Wärmemedium für die Vorerhitzung
der Aufschlämmung verwendet und so die Abfallwärme wiedergewonnen
wird, ist die erforderliche thermische Energie für das Dehydratisierungsverfahren beträchtlich vermindert, so daß
man sagen kann, daß eine ausreichend dehydratisierte Braunkohle
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in Form einer Aufschlämmung mit zufriedenstellendem thermischen Wirkungsgrad erhalten werden kann.
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Claims (12)
1. Verfahren zur thermischen Dehydratisierung von Eraunkohle,
dadurch gekennzeichnet, daß durch Vermischung von Rohbraunkohle mit flüssigen Kohlenwasserstoffen eine Aufschlämmung
hergestellt wird; daß diese Aufschlämmung zwecks Vorerhitzung
durch einen Wärmeaustauscher geführt und anschließend auf eine Temperatur im Bereich von 1oo bis 3oo°C erhitzt wird; daß diese
vorerhitzte Aufschlämmung einer Gas/Flüssigkeitstrennung unterworfen wird, wobei sie in eine wasserdampfhaltige Dampfphase
und in eine dehydratisierte Aufschlämmung fraktioniert wird;
und daß diese dehydratisierte Aufschlämmung wiedergewonnen wird,
während die wasserdampfhaltige Dampfphase als Wärmemedium zur
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Vorerhitzung der Aufschlämmung in den Wärmeaustauscher rückgeführt
wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Braunkohle und das Lösungsmittel so zusammengemischt
werden, daß sie eine Aufschlämmung mit. einer Viskosität von
nicht mehr als 2oo cps bei einer Temperatur unterhalb 15o°C bilden.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die vorerhitzte Aufschlämmung auf
eine Temperatur im Bereich von 11o bis 25o°C erhitzt wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß durch Vermischung von Rohbraunkohle
mit flüssigen Kohlenwasserstoffen eine Aufschlämmung hergestellt wird; daß diese Aufschlämmung zwecks Vorerhitzung durch
einen ersten Wärmeaustauscher und anschließend zur weiteren Vorerhitzung durch einen zweiten Wärmeaustauscher geführt wird;
daß diese vorerhitzte Aufschlämmung auf eine Temperatur im Bereich von 1oo bis 3oo°C erhitzt wird und dann einer Gas/
Flüssigkeitstrennung unterworfen wird, wobei sie in eine wasserdampfhaltige Dampfphase und in eine dehydratisierte Aufschlämmung
fraktioniert wird; und daß die dehydratisierte Aufschlämmung wiedergewonnen wird, während die wasserdampfhaltige
Dampfphase als Wärmernedium zur Vorerhitzung der Aufschlämmung
in den zweiten Wärmeaustauscher zurückgeführt wird.
809837/09SS
ORfGfNAL fWSPECTED
_ 3 _ 28
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die in den zweiten Wärmeaustauscher zurückgeführte
wasserdainpfhaltige Dampfphase außerdem noch als Wärmemedium
zur Vorerhitzung der Aufschlämmung in den ersten Wärmeaustauscher zurückgeführt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die aus der Gas/Flüssigkeitstrennung zurückgewonnene wasserdainpfhaltige Dampfphase über einen Heißwasserskrubber
zu dem zweiten Wärmeaustauscher geführt und dort als Wärmemedium für die Vorerhitzung der Aufschlämmung verwendet wird;
und daß ein von diesem zweiten Wärmeaustauscher abgezogenes Kondensat als Waschmedium zur Entfeuchtung der wasserdarr.pfhaltigen
Dampfphase in den Heißwasserskrubber zurückgeführt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil dieses Waschmediums als Wärmemedium zur Vorerhitzung
der Aufschlämmung in den ersten Wärmeaustauscher zurückgeführt wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Gas/Flüssigkeitstrennung erhaltene dehydratisierte Aufschlämmung zur Verwendung
in einem Kohlehydrierungsverfahren bei erhöhtem Druck wiedererhitzt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufschlämmung einen Katalysator enthält.
609837/0-966
-A-
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
insbesondere in Verbindung mit Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß die flüssigen Kohlenwasserstoffe sich aus Kohlenwasserstoffen
mit niedrigem und mit hohem Siedepunkt zusammensetzen.
11. Verfahren nach Anspruch 1o, dadurch gekennzeichnet, daß die Kohlenwasserstoffe irit niedrigem Siedepunkt aus der
wasserdampfhaltigen Dampfphase wiedergewonnen v/erden, während die Kohlenwasserstoffe mit hohen Siedepunkt durch einen
Destillationsschritt des Kohlehydrierungsverfahrens wiedergewonnen werden.
12. Verfuhren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Kohlenwasserstoffe mit niedrigem Si*, „epunkt in dieser wasserdampfhaltigen Dampfphase zur
Herste!_ung der Aufschlännnung wiedergewonnen und wiederverwendet
werden.
ft M 4 H 3 7 / 0 Q 3
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