DE2853011A1 - PRODUCTION OF HYDROGEN CARBONS - Google Patents

PRODUCTION OF HYDROGEN CARBONS

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pyrolysis
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Bruce L Winter
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Description

OCCIDEMTM. PETROLEUM CORPORATION, 10889 Wilshire Boulevard,OCCIDEMTM. PETROLEUM CORPORATION, 10889 Wilshire Boulevard,

Los Angeles, California 9ΟΟ24, U.S.A.Los Angeles, California 9-24, U.S.A.

Herstellung von hydrierten KohlenwasserstoffenProduction of hydrogenated hydrocarbons

Die Erfindung betrifft ein - Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von hydrierten Kohlenwasserstoffen aus einem kohlehaltigen Beschickungsmaterial durch Pyrolyse des kohlehaltigen Materials.The invention relates to a - method for continuous Production of hydrogenated hydrocarbons from a carbonaceous feedstock by pyrolysis of the carbonaceous feedstock Materials.

Bei der Pyrolyse von festen, kohlehaltigen Stoffen, wie z.B. Kohle oder Ölschiefer, entstehen meist Kohlenwasserstoffe yon geringem ökonomischen Wert aufgrund ihres hohen Kohlenstoff : Wasserstoff -Verhältnisses. Sie neigen wegen des hohen Gehalts an ungesättigten Alkenen und Alkinen zur Selbstpolymerisation. Konsequenterweise wird versucht, die Wirtschaftlichkeit solcher Pyrolyseprozesse zu verbessern, indem die minderwertigen Kohlenwasserstoffe in einem HydrierungsreaktorIn the pyrolysis of solid, carbonaceous substances, such as Coal or oil shale, mostly hydrocarbons are formed of little economic value due to their high carbon: hydrogen ratio. They tend because of the high Content of unsaturated alkenes and alkynes for self-polymerization. Consequently, attempts are made to improve the economic viability of such pyrolysis processes by the inferior hydrocarbons in a hydrogenation reactor

Büro Buaaoni / Biemen Office:
Posuadi/ RO. Box 10 7127
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BDEHMEKE & BQEKMSRTBDEHMEKE & BQEKMSRT

mit Wasserstoff hydriert werden, nachdem sievaus dem Produktstrom der PyrolysereaKtionszone-isbliert wurden. Falls katalytische Hydrierung henutzt wird, werden Peststoffe wie die kohlehaltigen Reste der Pyrolyse und alle Ascheverunreinigungen von sehr kleiner Korngröße gener'ell von den flüssigen Produkten in einem Feststoff-Abtrennungsschritt getrennt.hydrogenated with hydrogen after leaving the product stream the pyrolysis reaction zone. If catalytic When hydrogenation is used, pesticides such as the carbonaceous remains of pyrolysis and any ash contaminants become of very small grain size generally from the liquid ones Products separated in a solids separation step.

Aus dem US-PS 38 55 O7o ist ein HydropyroLyseprozeß bekannt, bei dem hochgeheizte Kohle und Wasserstoff in einen Flüssigkeitsreaktor gegeben werden, in dem die Kohle zu Koks und Kohlenwasserstoffen pyrolysiert wird, während die Kohlenwasserstoffe gleichzeitig hydriert werden. Die Temperatur des Flüssig-Bettes wird praktisch durch das Umlaufen von kleinen Feststoffpartikelchen, z.B. Koks, zwischen einem Bereich oberhalb des Flüssig-Bettes und einer Vorrichtung zum Heizen oder Kühlen der feinen Teilchen, konstant gehalten, je nachdem, ob die Hydropyrolysereaktion exo- oder endotherm verläuft. Der für das Verfahren benötigte Wasserstoff kann aus den gasförmigen Produkten der Hydropyrolyse stammen oder durch Vergasung von bei der Hydrolyse hergestelltem Koks mit einem Vergasungsmittel, eingeschlossen Sauerstoff, hervorgebracht werden.From US-PS 38 55 O7o a hydropyroLysis process is known, in which highly heated coal and hydrogen in a liquid reactor in which the coal is pyrolyzed to coke and hydrocarbons, while the hydrocarbons are hydrogenated at the same time. The temperature of the liquid bed is practically by circulating small Solid particles, e.g., coke, between an area above the liquid bed and a device for heating or cooling the fine particles, kept constant, depending on whether the hydropyrolysis reaction is exothermic or endothermic. The hydrogen required for the process can come from the gaseous products of hydropyrolysis or by gasifying coke produced by hydrolysis with a gasifying agent including oxygen will.

Die Herstellung des notwendigen Wasserstoffgases durch einen Wasserstoff generator ist teuer und die Investitions- und Betriebskosten für einen weiteren Hydrierungsreaktor sind sehr hoch. Weiterhin werden in diesem Fall die minderwertigen Kohlenwasserstoffe manchmal nicht hydriert, bevor sie nicht durch ein Produkt-Sammel-Verfahren heruntergekühlt und kondensiert sind, danach müssen diese Kohlenwasserstoffe in einem sehr teuren und wärmeenergieverschwendenden Wiedererhitzungsschritt nochmals erwärmt werden. Eine so verlaufende Hydrierung ist thermisch ineffizient. Die Wirtschaftlichkeit eines Verfahrens hängt weiterhin von Feststoff-Abtrennschritten ab, die sehr von der "Qualität" der Flüssigkeiten abhängen; die TrennungThe production of the necessary hydrogen gas by a Hydrogen generator is expensive and the investment and operating costs for another hydrogenation reactor are very high. Furthermore, in this case, the inferior hydrocarbons sometimes not hydrogenated before being cooled down and condensed by a product collection process are, then these hydrocarbons must be in a very expensive and heat-wasting reheating step be heated again. Such a hydrogenation is thermally inefficient. The economy of a process continues to depend on solids separation steps, the very depend on the "quality" of the fluids; the separation

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BOEHMERT & BOEHM2RTBOEHMERT & BOEHM2RT

wird leichter und die Wirtschaftlichkeit verbessert sich, wenn die "Qualität" der Flüssigkeiten ansteigt.becomes lighter and the economy improves as the "quality" of the liquids increases.

Die Aufgabe der Erfindung ist somit, ein Verfahren zur Hydropyrolyse von festen, kohlehaltigen Stoffen zur Herstellung von hydrierten Kohlenwasserstoffen, insbesondere jenen der wertvollen "Mittelfraktion", zu schaffen, wobei die Verwendung einer externen Wasserstoffquelle umgangen werden sollte, um unnötige Trennschritte, insbesondere flüssig/fest7 zu umgehen. The object of the invention is thus to create a process for the hydropyrolysis of solid, carbonaceous substances for the production of hydrogenated hydrocarbons, especially those of the valuable "middle fraction", whereby the use of an external hydrogen source should be avoided in order to avoid unnecessary separation steps, especially liquid / fixed 7 to bypass.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst, indem ein Verfahren derart angegeben wird, daß es Oxidation in Gegenwart einer Sauerstoffquelle zur Herstellung von heißem, kohlehaltigem Restmaterial und einem Verbrennungsgas, wobei zumindest ein Teil des teilchenförmigen, kohlehaltigen Rests aus der Pyrolyse des kohlehaltigen Beschickungsmaterials stammt; Reaktion von zumindest einem Teil des teilchenförmigen, kohlehaltigen Restes mit Wasserdampf bei praktischer Abwesenheit von nichtpyrolysiertem kohlehaltigem Material zur Wasserstoffbildung; gleichzeitige Pyrolyse und Hydrierung der Pyrolyse-Produkte des kohlehaltigen Materials durch Zusammenbringen von gasförmigem Wasserstoff, aus dem teilchenförmigen, kohlehaltigen Rest gebildet, dem kohlehaltigen Beschickungsmaterial und einer teilchenförmigen Wärmequelle, die mindestens einen Teil des heißen, kohlehaltigen Restes enthält, in einer Blitz-Pyrolyse-Reaktionszone mit Temperaturen zwischen 315 bis 395°C (600 bis 2000°F), einem Druck bis etwa 6,89 χ 107 N/m2 (10 000 psig) und einer Feststoffverweilzeit kleiner als 5 Sekunden, zur Herstellung eines Pyrolyseproduktstromes, der teilchenförmige, kohlehaltige Pyrolysereste, die teilchenförmige Wärmequelle und eine Gasmischung, bestehend aus verflüchtigten Kohlenwasserstoffen, einschließlich der Mittelfraktion und nicht verbrauchtes Wasserstoff gas enthält,* kondensierbare Kohlenwasserstoffe, die die Mittelfraktion desAccording to the invention, this object is achieved by providing a method such that there is oxidation in the presence of an oxygen source for the production of hot, carbonaceous residual material and a combustion gas, wherein at least a portion of the particulate, carbonaceous residue originates from the pyrolysis of the carbonaceous feed material; Reacting at least a portion of the particulate carbonaceous residue with water vapor in the practical absence of unpyrolysed carbonaceous material to form hydrogen; simultaneous pyrolysis and hydrogenation of the pyrolysis products of the carbonaceous material by bringing together gaseous hydrogen, formed from the particulate carbonaceous residue, the carbonaceous feed material and a particulate heat source containing at least a portion of the hot, carbonaceous residue, in a flash pyrolysis Reaction zone with temperatures between 315 to 395 ° C (600 to 2000 ° F), a pressure of up to about 6.89 χ 10 7 N / m 2 (10,000 psig) and a solids residence time less than 5 seconds to produce a pyrolysis product stream which particulate, carbonaceous pyrolysis residues, the particulate heat source and a gas mixture consisting of volatilized hydrocarbons, including the middle fraction and unused hydrogen gas, * condensable hydrocarbons, which contains the middle fraction of the

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BOEHMERT & BOEHMERTBOEHMERT & BOEHMERT

Gasgemisches enthalten, aufweist.Contain gas mixture, has.

Die Oxidation und die Generation von Wasserstoffgas aus dem kohlehaltigen Rest kann in getrennten Oxidations- und Konversionszonen durchgeführt werden. In diesem Fall wird mindestens ein Teil des teilchenförmigen, kohlehaltigen Restes der Pyrolyse in eine Oxidationszone eingebracht, um heiße, teilchenförmige, kohlehaltige Reste und ein Verbrennungsgas hervorzubringen, diese Produkte werden über eine Trennzone, in der der heiße, teilchenförmige, kohlehaltige Rest vom Verbrennungsgas getrennt wird, geschickt, mindestens ein Teil des abgetrennten heißen, teilchenförmigen kohlehaltigen Restes wird zu einer Konversionszone weitergeführt, in der er zur Bildung von Wasserstoffgas verwendet wird.The oxidation and the generation of hydrogen gas from the carbonaceous residue can take place in separate oxidation and conversion zones be performed. In this case, at least a portion of the particulate carbonaceous residue undergoes pyrolysis introduced into an oxidation zone to produce hot, particulate, To bring forth carbonaceous residues and a combustion gas, these products are passed through a separation zone in which the hot, particulate, carbonaceous residue is separated from the combustion gas, sent at least part of the separated hot, particulate carbonaceous residue is passed on to a conversion zone, in which it is used Formation of hydrogen gas is used.

Alternativ dazu, können diese Reaktionen gleichzeitig in einer kombinierten Oxidations-Konversionszone durchgeführt werden: In diesem Fall wird mindestens ein Teil des teilchenförmigen, kohlehaltigen Rests der Pyrolyse mit einer Sauerstoffquelle und Wasserdampf in einer Oxidations-Konversionszone in Abwesenheit nicht-pyrolysierten kohlehaltigen Materials zusammengebracht, um heißen, teilchenförmigen, kohlehaltigen Rest und Verbrennungsgas durch zumindest teilweise Oxidation des Kohlenstoffs im kohlehaltigen Rest und gleichzeitige Produktion von Wasserstoffgas durch Reaktion von Wasserdampf mit Kohlenstoff im kohlehaltigen Rest zu ermöglichen. Bei dieser Anordnung wird vorzugsweise praktisch reiner Sauerstoff in der Oxidations-Konversionszone eingesetzt.Alternatively, these reactions can be carried out simultaneously in a combined oxidation-conversion zone Be: In this case, at least a portion of the particulate, carbonaceous residue is pyrolysed with an oxygen source and water vapor in an oxidation conversion zone in the absence of non-pyrolyzed carbonaceous material brought together to hot, particulate, carbonaceous residue and combustion gas through at least partially Oxidation of the carbon in the carbonaceous residue and simultaneous production of hydrogen gas by reaction of Allow water vapor with carbon in the carbonaceous residue. This arrangement is preferably practically purer Oxygen used in the oxidation conversion zone.

Wasserdampf und/oder Kohlendioxid kann in die PyroIyse-Reaktionszone eingebracht werden, um mit dem heißen, teilchenförmigen, kohlehaltigen Restmaterial, das sich darin befindet, zu reagieren um zusätzliches Wasserstoffgas für die Hydrierung der verflüchtigten Kohlenwasserstoffe, die bei der Pyrolyse des kohlehaltigen Materials entstehen, hervorzubringen. Steam and / or carbon dioxide can enter the pyrolysis reaction zone be introduced in order to with the hot, particulate, carbonaceous residual material that is located therein, to react to provide additional hydrogen gas for the hydrogenation of the volatilized hydrocarbons that are involved the pyrolysis of the carbonaceous material arise.

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liiiger als: 6+89 χ 10'N/m ("10 000 psi^) -n verweilzeit von weniger als 5 Sekunden.i'iDie'. stöffe: ±>e:fihden sich' demnach alle während; deüi Hydrierung in der Gasphase." Besonders bevorzugt ist; ;eiiir zwischen 315 und 76OOC (6000F bis 14O0°F):.oide.r,- noch besser, zwischen 480 und 76O°C (900 bis T.4D0°F) ,; ein :Uruck von ungefähr 3,VxIO6 N/m2 bis 2,41 χ 107 H/m2 Γ45Ο: bis: .3500-psig) und eine Ferweilz'eit zwischen 0,5 bis ungefähr 3 Sekuhden, um eine maximale Ausbeute von flüssigen Kohlenwasserstoffen im erfindungsgemäßen Verfahren zu erreichen.liiiger as: χ 6 + 89 10'N / m ( "10,000 psi ^) -n residence time of less than 5 Sekunden.i'iDie '. under Fabrics: ±> e: fihden widget accordingly all the while; deüi hydrogenation in the Gas phase. " It is particularly preferred; ; eiii r between 315 and 76O O C (600 0 F to 14O0 ° F) :. oide.r, - even better, between 480 and 76O ° C (900 to T.4D0 ° F),; a: pressure of about 3, VxIO 6 N / m 2 to 2.41 χ 10 7 H / m 2 Γ45Ο: to: 3500-psig) and a vacation time between 0.5 to about 3 seconds to achieve a maximum To achieve yield of liquid hydrocarbons in the process according to the invention.

Das erfindungsgemäße Verfahren zeigt "vielfältige Vorteile gegenüber bekannten dieser Art. Da Wasserstoff für die: Hydrierschritte direkt aus" dem im Kreislauf geführten teilchenförmigen, kohlehaltigen Rest erhalten wird, benötigt man keine getrennte Wasserstoffquelle. Zusätzlich fallen keine Investitions- und Betriebskosten, die mit getrennten Pyrolyse-"und Hydrierungsreaktoren verbunden sind, an. Durch die sofortige Hydrierung der während der Pyrolyse des kohlehaltigen Materials entstandenen Kohlenwasserstoffe laufen günstige Kinetiken ab. Grundlegend neu und erfinderisch ist die Verwendung des gleichen festen Reststoffes der Pyrolyse zur Produktion von Wasserstoff sowie als teilenenförmige Wärmequelle in der Pyrolyse-Reaktionszone.The method according to the invention shows "many advantages compared to known of this type. As hydrogen for the: hydrogenation steps is obtained directly from "the circulated particulate, carbonaceous residue, one needs no separate hydrogen source. In addition, none fall Investment and operating costs with separate pyrolysis "and Hydrogenation reactors are connected to. Due to the immediate hydrogenation of the carbonaceous during the pyrolysis The hydrocarbons produced by the material run cheap Kinetics. Fundamentally new and inventive is the use of the same solid residue from pyrolysis for Production of hydrogen as well as a partial heat source in the pyrolysis reaction zone.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann zur Wiedergewinnung von Kohlenwasserstoffen aus einer Vielzahl von kohlehaltigenThe inventive method can be used for the recovery of Hydrocarbons from a variety of carbonaceous

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Materialien,, ζ-B- Gllsonlt, Teersand/ Ölschiefer,, dem organischen Anteil iron festem MSH, Kohle u.a. und auch aus Mischungen aus demselben, angewendet werden. Alle verschiedenen Kohlearten und kohleähnliche Materialien, wie z,B. Glanzkohle, bituminöse Kohle, subbituminöse Kohle, Braunkohle und Torf, können im erfindungsgemäßen Verfahren verwendet werden..Materials ,, ζ-B- Gllsonlt, tar sand / oil shale ,, the organic Share of iron solid MSH, coal, etc. and also from mixtures from the same, can be applied. All different Types of coal and coal-like materials, such as Luster charcoal, Bituminous coal, sub-bituminous coal, lignite and peat can be used in the process of the invention.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung, In der die Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung Im einzelnen erläutert werden. Es zeigt:Further features and advantages of the invention emerge from the claims and from the following description, In which the exemplary embodiments are explained in detail with reference to the drawing. It shows:

Fig. 1 die schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Verfahrens;Fig. 1 shows the schematic representation of an inventive Procedure;

Fig.' 2 die schematische Darstellung eines weiteren erfindungsgemäßen Verfahrens;Fig. ' 2 shows the schematic representation of a further according to the invention Procedure;

Fig. 3Fig. 3

bis 6 Ansichten, teilweise Längsschnitte von Pyrolyse-Reaktoren zum Gebrauch beim erflndungs— gemäßen Verfahren; undup to 6 views, partially longitudinal sections of pyrolysis reactors for use in the invention proper procedures; and

Fig. 7 ein Flußdiagramm einer Anordnung im Labormaßstab, um Einzelheiten des erfindungsgemäßen Verfahrens zu verdeutlichen.7 is a flow diagram of a laboratory-scale arrangement; to clarify details of the method according to the invention.

Fig. 1 zeigt eine bevorzugte Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, in dem ein Strom 10, der künstliche Kohle aus der Pyrolyse eines festen kohlehaltigen Materials, wie Kohle, enthält, mit einer Sauerstoffquelle, wie Luft, in einer Oxidationszone 12 zusammengebracht wird, um heiße Kunstkohle und Verbrennungsgase herzustellen. Die Verbrennungsgase enthalten Oxidationsprodukte der Kohle, wie Kohlenmonoxid, Kohlendioxid und Schwefeldioxid und können ebenfalls inerte Komponenten der Sauerstoffquelle enthalten, z.B. Stickstoff, wenn Luft als Sauerstofflieferant verwendet wird. In der Oxidationszone wird demzumindest ein Teil der künstlichen Kohle oxidiert. Oxidation der teilchenförmigen Kunstkohle ist eine exotherme Reaktion und liefert mindestens teilweise die fürFig. 1 shows a preferred embodiment of the method according to the invention, in which a stream 10, the artificial coal from the pyrolysis of a solid carbonaceous material, such as coal, with a source of oxygen, such as air, in an oxidation zone 12 to produce hot char and combustion gases. The combustion gases contain oxidation products of coal such as carbon monoxide, carbon dioxide and sulfur dioxide and can also be inert Contain components of the oxygen source, e.g. nitrogen if air is used as the oxygen supplier. In the oxidation zone at least part of the charcoal is oxidized. Oxidation of the particulate char is one exothermic reaction and provides at least partially the for

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die Pyrolyse des kohlehaltigen Materials, z.B. Kohle,benötigte Wärme.required pyrolysis of the carbonaceous material, e.g. coal Warmth.

Die heiße, zerkleinerte Kunstkohle in der Oxidationszone 12 wird von den Verbrennungsgasen durch eine Trennstufe 13, z.B. einem oder mehreren hintereinandergeschalteten Zyklonen, abgetrennt. In einer bevorzugten Ausführung wird als Oxidationszone ein Oxidations-Separations-Zyklon verwendet, so daß die Kunstkohle sowohl erhitzt als auch von den gasförmigen Verbrennungsprodukten in einer einzigen Vorrichtung getrennt werden kann,unter beträchtlichen Einsparungen an Kapital und Betriebskosten.The hot, crushed char in the oxidation zone 12 is separated from the combustion gases by a separation stage 13, e.g. one or more cyclones connected in series. In a preferred embodiment, an oxidation-separation cyclone is used as the oxidation zone, see above that the charcoal is both heated and separated from the gaseous products of combustion in a single device can be, with substantial savings in capital and operating costs.

Die abgeschiedenen, erhitzten Kunstkohleteilchen 32 fließen in eine Umwandlungszone 14, in der sie mit Wasserdampf zur Reaktion gebracht werden, entsprechend den folgenden Reaktionsschritten: The separated, heated charcoal particles 32 flow in a conversion zone 14, in which it is used with water vapor Reaction are brought about, according to the following reaction steps:

C + H 0 } CO + H . (1)C + H 0 } CO + H. (1)

CO + H 0 '■ > CO + H (2)CO + H 0 '■ > CO + H (2)

Das Ausmaß der Kohle-Vergasung zu Wasserstoff und Kohlenmonoxid wird durch die zugegebene Wasserdampfmenge in der Umwandlungszone bestimmt, ebenfalls durch die dort herrschende Temperatur und Druck. Bei Zugabe von mehr Wasserdampf wird mehr Wasserstoff gebildet.The extent of coal gasification to hydrogen and carbon monoxide is determined by the amount of water vapor added in the conversion zone, also by the temperature there and pressure. If more water vapor is added, more hydrogen is formed.

Die Kunstkohle wird bevorzugt in der Zone 14 vergast, um Wasserstoff und Kohlenmonoxid bei praktisch völliger Abwesenheit von unpyrolysiertem kohlehaltigem Material zu erhalten. Falls eine beachtliche Menge unpyrolysierten kohlehaltigen Materials anwesend wäre, würde die Menge flüssiger Kohlenwasserstoffe herabgesetzt: Wasserstoff würde durch Reaktion des Dampfes mit flüchtigen Komponenten des eingesetzten kohlehaltigen Materials entwickelt, kondensierbare, flüchtige Kohlen-The charcoal is preferably gasified in zone 14 to produce hydrogen and carbon monoxide in a virtually complete absence from unpyrolysed carbonaceous material. If there is a significant amount of unpyrolysed carbonaceous Material would be present, the amount of liquid hydrocarbons would be reduced: hydrogen would by reaction of the Vapor with volatile components of the carbonaceous material used, condensable, volatile carbon

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Wasserstoffe, die normalerweise durch Pyrolyse des verwendeten kohlehaltigen Materials entstehen, würden durch die Reaktion mit Dampf verbraucht, sogar bevor die Beschickung den Pyrolysereaktor erreicht. Auf diese Art und Weise kann eine erhebliche Abnahme der Ausbeute an flüssigen Kohlenwasserstoffen erfolgen.Hydrogen, which is normally produced by pyrolysis of the carbonaceous material used, would be released by the Reaction with steam consumed even before the feed reaches the pyrolysis reactor. That way you can there will be a significant decrease in the yield of liquid hydrocarbons.

Das in der Umsatzzone 14 produzierte Gas enthält Wasserstoff, Kohlenmonoxid, Wasserdampf und etwas Kohlendioxid. Dieses synthetische Gasgemisch ist unter dem Trivialnamen "Syngas" bekannt.The gas produced in the conversion zone 14 contains hydrogen, Carbon monoxide, water vapor and some carbon dioxide. This synthetic gas mixture is known under the common name "Syngas" known.

Die Temperatur des Stromes 5, der aus dem synthetischen Gas und heißer, zerkleinerter Kunstkohle besteht, der aus der Umsatzzone 14 austritt, wird durch Veränderung von Prozeß-Parametern wie der Temperatur der zerkleinerten Kohle aus der Oxidations-Zone 12 und der Temperatur des Wasserdampfes, der in die Kunstkohle-Umsatz-Zone eingelassen wird, reguliert. Die Temperatur des aus dem Kunstkohlekonverter heraustretenden Stromes 15 wird kontrolliert, um die für die Pyrolyse der Kohle gewünschte Temperatur zu erhalten: Es ist üblich, eine Auslaßtemperatür von 55 bis 278°C (1000F bis 5000F) höher als die Pyrolysetemperatur zu verwenden.The temperature of the stream 5, which consists of the synthetic gas and hot, crushed charcoal exiting the conversion zone 14, is determined by changing process parameters such as the temperature of the crushed coal from the oxidation zone 12 and the temperature of the water vapor, that is let into the charcoal turnover zone. The temperature of the emerging from the char converter current 15 is controlled to obtain the desired for the pyrolysis of the coal temperature: It is common for a Auslaßtemperatür 55-278 ° C (100 0 F to 500 0 F) higher than the pyrolysis temperature to use.

Ein kohlehaltiges Material, in diesem Fall Kohle, der Zufluß 16, Syngas aus der Konversionszone 14 und eine Wärmequelle werden in einer Kohle-Pyrolyse-Reaktionszone 18 zusammengebracht. Zumindest teilweise wird Wärme durch die teilchenförmige Kunstkohle aus der Konversionszone erhalten. Bevor die Kunstkohle die Pyrolysereaktionszone 18 erreicht, kann sie für die Beschickung der Pyrolysereaktionskammer durch Verfahren wie Zerkleinern,um das Oberflächen-zu-Volumen-Verhältnis für effektive Pyrolyse zu erhöhen, durch Abscheiden von magnetischen Teilchen, durch zumindest teilweises Vortrocknen der Kohle zur Reduktion der Wärmeaufnahme im Pyrolysereaktor zur Verdunstung des Wassers dieser Kohle vorbe-A carbonaceous material, in this case coal, the inflow 16, syngas from the conversion zone 14 and a heat source are brought together in a coal pyrolysis reaction zone 18. At least some of the heat is obtained by the particulate charcoal from the conversion zone. Before the char reaches the pyrolysis reaction zone 18, can they are used for charging the pyrolysis reaction chamber by methods such as grinding to the surface-to-volume ratio to increase effective pyrolysis, by separating magnetic particles, by at least partial pre-drying the coal to reduce the heat absorption in the pyrolysis reactor to evaporate the water from this coal

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reitet werden.to be ridden.

Trägergas, das nur "unschädliche" Reaktionen bezüglich der Pyrolyseprodukte ans führen kann, kann vorzugsweise benutzt werden, vm. die Kohle in die Pyrolyse-Reaktionszone zu üüberffflireiiL. Als "unsehädlicli—reaktives" .Transportgas wird ein Gasstrom bezeichnet, der prinzipiell frei.von Sauerstoff ist. ■Gase wie Stickstoff oder Wasserdampf, bevorzugt «Gase, die bei der Pyrolyse der Kohle entstehen, können als Trägergase ■verwendet werden. Eine weitere bevorzugte Verfahrensform benutzt, ein wasserstoffangereichertes Transportgas, in dem der Wasserstoff vorzugsweise ein Teil des im Kunstkohle-Konverter !hergestellten Wasserstoffs ist.Carrier gas, which can only lead to "harmless" reactions with respect to the pyrolysis products, can preferably be used to transfer the coal into the pyrolysis reaction zone. A gas flow that is in principle free of oxygen is referred to as "unsehädlicli — reactive" transport gas. ■ Gases such as nitrogen or water vapor, preferably «gases that arise during the pyrolysis of coal, can be used as carrier gases. Another preferred form of the process uses a hydrogen-enriched transport gas in which the hydrogen is preferably part of the hydrogen produced in the charcoal converter.

©as Transportgas für sowohl Kohle als auch Kunstkohle kann das bei der Pyrolyse der Kohle entstehende Gas sein, entweder vor- oder nachdem kondensierbare Kohlenwasserstoffe entfernt und "Verbindungen wie Schwefelwasserstoff aus dem Gas gewaschen worden sind. Um einen maximalen Wutzungsgrad der Wärmequelle zu erreichen, sollte das Transportgas zur Wärmequelle eine Temperatur haben, die ungefähr der der Wärmequelle entspricht. ·© as transport gas can be used for both coal and synthetic coal be the gas resulting from the pyrolysis of coal, either before or after condensable hydrocarbons removed and "compounds such as hydrogen sulfide from the Have been gas scrubbed. To a maximum degree of utilization To achieve the heat source, the transport gas should be used Heat source have a temperature approximately equal to that of the heat source. ·

Geniereil wird ein hoher Feststoffanteil im Pyrolyse-Beschickungsstrom erwünscht, um die Größe und Kosten der erfindtangsgemäßen Vorrichtung möglichst klein zu halten. Eine bevorzugte Ausführung einer solchen Pyrolysereaktionszone wird im US-PS 37 36 233 beschrieben. Dort enthält der Pyrolyse-Beschickungsstrom genügend Transportgas, so daß der Besclhickungs strom einen niedrigen Feststoff gehalt zwischen 0,1 bis 10 Vol.-%, berechnet für das totale Volumen des Stroms, hat, um Turbulenz für schnelles Erhitzen der Kohle und zur Verdünnung der Kohlepartikel hervorzurufen und sie an der Agglomeration zu hindern, insbesondere dann, wenn Kohlen mit Agglomerationstendenz umgesetzt werden.A high solids content in the pyrolysis feed stream becomes a problem desirable in order to reduce the size and cost of the inventive To keep the device as small as possible. A preferred embodiment of such a pyrolysis reaction zone is described in US Pat. No. 3,736,233. There contains the pyrolysis feed stream enough transport gas so that the Besclhickungs stream has a low solids content between 0.1 to 10% by volume, calculated for the total volume of the stream, has to create turbulence for rapid heating of the coal and cause the carbon particles to dilute and prevent them from agglomeration, particularly when Coals with agglomeration tendencies are implemented.

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In der Pyrolysereaktionszone 18 wird die Kohle pyrolysiert, um "Kunstkohle" und "flüchtige Kohlenwasserstoffe" zu ergeben. Die "Kunstkohle" ist eine brennbare kohlehaltige Restmasse, die nach der Verdampfung flüchtiger Bestandteile aus Kohle entsteht. Die "verflüchtigten Kohlenwasserstoffe" sind die kohlenwasserstoffenthaltenden Gase, die bei der Pyrolyse von Kohle erhalten werden. Generell bestehen diese Gase aus kondensierbaren Kohlenwasserstoffen, die durch konventionelle Kondensationsverfahren wiedergewonnen v/erden können, und nicht-kondensierbaren Gasen, wie Methan und anderen Kohlenwasserstoff gasen, die nicht durch gewöhnliche Kondensations-Vorrichtungen rückgewinnbar sind. Ein hoher Anteil dieser verflüchtigten Kohlenwasserstoffe besteht aus schweren, hochviskosen Teeren mit einem hohen Kohlenstoff-zu-Wasserstoff—Verhältnis. Zusätzlich können diese verflüchtigten Kohlenwasserstoffe mit organischen Schwefelverbindungen verunreinigt sein. Om den Wert der verflüchtigten Kohlenwasserstoffe zu erhöhen und organische Schwefelverbindungen, zu Schwefelwasserstoff umzuwandeln, der leicht von den Kohlenwasserstoffen durch Waschen entfernt werden kann, werden die verflüchtigten Kohlenwasserstoffe in der Pyrolysereak— tionszone 18 mit dem Wasserstoffgas, das in der Umwandlungszone der Kunstkohle hergestellt wurde, hydriert, Hydrierung in der Gasphase in der Pyrolysereaktionszone 18 dient auch zur Verringerung der Viskosität und Erniedrigung des durchschnittlichen Siedepunkts der verflüchtigten Kohlenwasserstoffe, wobei auch eine erfolgreichere Trennung der festen Verunreinigungen von den kondensierbaren verflüchtigten Kohlenwasserstoffen möglich ist.In the pyrolysis reaction zone 18, the coal is pyrolyzed to give "char" and "volatile hydrocarbons". The "artificial charcoal" is a combustible charcoal residual mass, which after the evaporation of volatile constituents from Coal is created. The "volatilized hydrocarbons" are the hydrocarbon-containing gases that are released during pyrolysis can be obtained from coal. Generally, these gases consist of condensable hydrocarbons that are produced by conventional Recycled condensation processes and non-condensable gases such as methane and other hydrocarbons gases that cannot be recovered by ordinary condensation devices. A high proportion of these Volatilized hydrocarbons consist of heavy, highly viscous tars with a high carbon-to-hydrogen ratio. In addition, these volatilized hydrocarbons can be contaminated with organic sulfur compounds be. Om increase the value of volatilized hydrocarbons and organic sulfur compounds, too To convert hydrogen sulfide, which is easily separated from the hydrocarbons can be removed by washing, the volatilized hydrocarbons in the pyrolysis react. tion zone 18 with the hydrogen gas in the conversion zone the char was produced, hydrogenated, hydrogenation in the gas phase in the pyrolysis reaction zone 18 also serves to reduce the viscosity and lower the average boiling point of the volatilized hydrocarbons, also a more successful separation of the solid impurities from the condensable volatilized Hydrocarbons is possible.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann mit jedem Kohle-Pyrolyse-Reaktor, wie Flüssigbettreaktoren, wie in der Druckschrift "Multi-Stage Fluidized-Bed Pyrolysis of Coal at the Project COED Pilot Plant" von Scott et al, American Institut of Chemical Engineers in Pittsburg, Pa-, Juni 1974, oder durch schnelle Flüssigbettreaktoren, wie im US-PS 38 55 O7O be-The process according to the invention can be carried out with any coal pyrolysis reactor, such as fluidized bed reactors, as described in the publication "Multi-Stage Fluidized-Bed Pyrolysis of Coal at the Project COED Pilot Plant "by Scott et al, American Institute of Chemical Engineers at Pittsburg, Pa., June 1974, or by fast fluidized bed reactors, as in US-PS 38 55 O7O loading

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schrieben, angewendet werden. Zur Ausbeute-Maximierung an Flüssigkeiten ist jedoch als besonders bevorzugtes Verfahrensmittel ein Blitz-Pyrolysereaktor (Flash pyrolysis reactor), wie im US-PS 37 36 233, beschrieben.written, be applied. To maximize the yield However, a particularly preferred process medium for liquids is a flash pyrolysis reactor, as described in US Pat. No. 3,736,233.

Die Feststoff-Verweilzeit in der Pyrolysereaktionszone variiert von 0,01 bis 3600 Sekunden, je nachdem, welcher Reaktortyp verwendet wird. Für eine hohe Ausbeute an kondensierbaren verflüchtigten Kohlenwasserstoffen ist die Verwendung eines Blitz-Pyrolyse-Reaktors besonders günstig. Die Feststoff Verweilzeit in einem Blitz-Pyrolyse-Reaktor beträgt vorteilhaft weniger als 5 Sekunden, besser zwischen 0,1 bis 3 Sekunden. The solids residence time in the pyrolysis reaction zone varies from 0.01 to 3600 seconds, depending on the reactor type is used. For a high yield of condensable volatilized hydrocarbons, use a flash pyrolysis reactor particularly favorable. The solids residence time in a flash pyrolysis reactor is advantageous less than 5 seconds, better between 0.1 to 3 seconds.

Der hier gebrauchte Terminus "Feststoff-Verweilzeit" bezieht sich auf die mittlere Verweilzeit des kohlenstoffhaltigen MaterialStroms, der Wärmequelle und der festen Produkte der Pyrolyse des kohlenstoffhaltigen Materials in einem Reaktor.As used herein, the term "solids residence time" relates refer to the mean residence time of the carbonaceous Material stream, the heat source and the solid products of the Pyrolysis of the carbonaceous material in a reactor.

Ein günstiges Kunstkohle-zu-Kohle-Gewichtsverhältnis bewegt sich zwischen 2:1 bis ungefähr 20 : 1. Dieses hohe Verhältnis von Kunstkohle zu Kohle hilft, die zur Agglomeration neigenden Kohlepartikel am Zusammenkleben zu hindern, falls eine agglomerationsfähige Kohle oder anderes zur Agglomeration neigendes Material als kohlehaltiger Stoff verwendet wird. Die Kunstkohle-Temperatur entspricht den Anforderungen der Pyrolysezone, die von der Kohle- und Trägergastemperatur und auch von den GewichtsVerhältnissen von Kohle, Kunstkohle und Trägergas abhängt. Bei den oben angegebenen Kunstkohle : Kohle-Verhältnissen ist die Temperatur der Kunstkohle zwischen 55 bis 278 höher als die der Pyrolysezone.A favorable charcoal-to-charcoal weight ratio moves between 2: 1 to about 20: 1. This high ratio from charcoal to charcoal helps keep the agglomeration-prone charcoal particles from sticking together, if an agglomerable coal or other agglomeration-prone material is used as the carbon-containing substance will. The charcoal temperature corresponds to the requirements of the pyrolysis zone, those of the coal and carrier gas temperature and also of the weight ratios of coal and synthetic charcoal and carrier gas depends. For the charcoal: charcoal ratios given above, the temperature of the charcoal is between 55 to 278 higher than that of the pyrolysis zone.

Die Temperatur der Pyrolysereaktionszone 18 hängt von solchen Prozeßparametern wie Temperatur des Trägergases, Temperatur des Syngases, Temperatur der heißen zerkleinerten Kunstkohle und dem Gewichts-Verhältnis von Kohle, Trägergas und Kunst-The temperature of the pyrolysis reaction zone 18 depends on such Process parameters such as temperature of the carrier gas, temperature of the syngas, temperature of the hot, crushed charcoal and the weight ratio of coal, carrier gas and synthetic

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kohle ab; die Temperatur in der Reaktionszone bewegt sich vorzugsweise zwischen 315 und 1O95°C (600° F bis 2000°F). Es ist gefunden worden, daß die Produktzusammensetzung und die Gesamtausbeute an Produkt hochgradig von der Temperatur in der Reaktionszone und der Feststoff-Verweilzeit abhängen. Mit höherer Temperatur in der Reaktionszone 18 und verlängerter Feststoff-Verweilzeit enthalten die verflüchtigten Kohlenwasserstoffe ansteigende Mengen von nicht-kondensier— baren Kohlenwasserstoffen.coal from; the temperature in the reaction zone is preferably between 315 and 1095 ° C (600 ° F to 2000 ° F). It has been found that the product composition and the overall yield of product are highly dependent on temperature depend in the reaction zone and the solids residence time. With a higher temperature in the reaction zone 18 and longer Solid residence time, the volatilized hydrocarbons contain increasing amounts of non-condensable hydrocarbons.

Es ist empfehlenswert, die Feststoff-Verweilzeit im Pyrolysereaktor und die Temperatur der Kohle im Pyrolysereaktor zu kontrollieren, so daß die Ausbeute an flüssigen Kohlenwasserstoffen aus dem Pyrolysereaktor mindestens 60 %, nach Fischer bestimmt, ist. Für eine Verweilzeit von 5 Sekunden benötigt man eine maximale Temperatur der Pyrolysezone von ungefähr 65O°C (12OO°F). Bei Festkörper-Verweilzeiten von 4, 3, 2, und 0,3 Sekunden ergeben sich als maximal erlaubte Temperaturen im Pyrolysereaktor ungefähr 76O°C (1400°F), 815°C (15000F), ungefähr 900°C (ungefähr 1600°F), ungefähr 95O°C (1700°F) und ungefähr 1000°C (ungefähr 18000F). Bei Abnahme der Feststoff-Verweilzeit in der Pyrolysereaktionszone 18 nimmt die minimale Temperatur für die Entgasung des kohlenstoffhaltigen Beschickungsmaterials zu einer Ausbeute von 60 % nach Fischer, zu. Für Feststoff-Verweilzeiten von 5, 4, 3, 2, 1 und 0,3 Sekunden sind die minimalen Temperaturen der Pyrolysereaktionszone ungefähr 3000C (600°F), ungefähr 37O°C (ungefähr 700°F), ungefähr 400°C (ungefähr 7500F), ungefähr 500°C (ungefähr 9000F), ungefähr 54O°C (ungefähr 10000F) und ungefähr 600°C (ungefähr 11000F), um eine Ausbeute von mindestens 60 % nach Fischer zu erhalten.It is advisable to control the solids residence time in the pyrolysis reactor and the temperature of the coal in the pyrolysis reactor so that the yield of liquid hydrocarbons from the pyrolysis reactor is at least 60%, determined according to Fischer. A maximum pyrolysis zone temperature of approximately 650 ° C (1200 ° F) is required for a dwell time of 5 seconds. In solid-residence times of 4, 3, 2 and 0.3 seconds arise as a maximum allowable temperature in the pyrolysis reactor about 76o ° C (1400 ° F), 815 ° C (1500 0 F), about 900 ° C (about 1600 ° F), about 95O ° C (1700 ° F) and about 1000 ° C (about 1800 0 F). As the solids residence time in the pyrolysis reaction zone 18 decreases, the minimum temperature for degassing the carbonaceous feed material increases to a Fischer yield of 60%. The minimum temperatures of the Pyrolysereaktionszone are about for solids residence times of 5, 4, 3, 2, 1 and 0.3 seconds 300 0 C (600 ° F), about 37o ° C (about 700 ° F), about 400 ° C (about 750 0 F), about 500 ° C (about 900 0 F), about 54O ° C (about 1000 0 F) and about 600 ° C (about 1100 0 F) to a yield of at least 60% by Fischer obtain.

Die zerkleinerte Kohle wird auf eine Temperatur von ungefähr 48O°C (9000F) bis ungefähr 76O°C (1400°F) aufgeheizt, wobei die optimale Temperatur bei ungefähr 58O°C (1O75°F)The crushed coal is (F 0 900) heated to a temperature of about 48O ° C to about 76o ° C (1400 ° F), wherein the optimum temperature at about 58o ° C (1O75 ° F)

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liegt, iamhohe Ausbeuten von verflüchtigten Kohlenwasserstoffen mit einem hohen Prozentsatz von wertvollen Mittel-" fraktionen zu erhalten, falls ein Blitz-Pyrolysereaktor benetzt wird, der eine Feststoff-Verweilzeit wom weniger als 5 Sekunden hat. Mittelfraktionen sind Kohlenwasserstoffe mit mittleren Siedepunkten, d.h. der höchste Siedepunkt liegt bei ungefähr 51O°C (95O°F).is, iamhohe yields of volatilized hydrocarbons with a high percentage of valuable medium "fractions to obtain if a flash pyrolysis reactor is wetted, the wom a solids residence time is less than 5 seconds. midfractions are hydrocarbons having average boiling points, ie the highest Boiling point is around 520 ° C (95O ° F).

Jene Kohlenwasserstoffe" werden für die Herstellung -won Benzin, Dieselöl, Heizöl und ähnlichem benötigt.Those hydrocarbons "are used for the production of gasoline, Diesel oil, heating oil and the like are required.

Die maximale Temperatur der Pyrolysereaktionszone 18 wird durch die Temperatur begrenzt, bei der der anorganische Teil der Wärmequelle oder die Kohle aufgrund von Schimelzprozessen oder Schlackenbildung beginnt, weich zu werden. Da sich die ans Teilchen bestehende Wärmequelle vor Einflhrrang in die Pyrolysereaktionszone 18 meist bei einer höheren Temperatur als der Pyrolysereaktor befindet, ist der limitierende Faktor meist deren Erweichungstemperatur, es ist gefunden worden, daß eine Pyrolysetemperatur von ungefähr 1O95°CThe maximum temperature of the pyrolysis reaction zone 18 is limited by the temperature at which the inorganic part the heat source or the coal due to mold processes or slagging begins to soften. Since the heat source existing on the particle is in front of the entry rank in the pyrolysis reaction zone 18 usually at a higher temperature when the pyrolysis reactor is located, the limiting factor is usually its softening temperature, it is found that a pyrolysis temperature of about 1095 ° C

O- "O- "

((2OO0 Fl etwa das Maximum, ist, das ohne Schlackenbilduang erreicht werden kann. " . .- "((2OO0 Fl about the maximum, is that without slag formation can be reached. ". .-"

Die Pyrolysereaktionszone 18 wird unter Überdoack bis -zn The pyrolysis reaction zone 18 is under Überdoack to -zn

~1 2 ~ 1 2

6,S9 χ IO Newton^ pro m (1O 000 psig) "gefahren"1. Eine Zu-6, S9 χ IO Newton ^ per m (1O 000 psig) "driven" 1 . An addition

des Drucks erhöht den Wasserstoffpartialdrsck in der Pyrolysereaktionszone und damit den Hydrierungsgrad, sowie die Investitions— und Betriebskosten des Verfahrens. Ein üblicher Druckbereich für die Pyrolysereaktionszone 18 im ökonomischen Bereich des Verfahrens bewegt sich zwischenof the pressure increases the hydrogen partial pressure in the Pyrolysis reaction zone and thus the degree of hydrogenation, as well as the investment and operating costs of the process. A usual pressure range for the pyrolysis reaction zone 18 in the economic range of the process is between

6 2 76 2 7

3 χ 1O Mewton pro m (450 psig) bis ungefähr 2,41.x IO3 χ 10 Mewtons per m (450 psig) to about 2.41 x IO

2
Mewton pro m (35OO psig).
2
Mewtons per m (35OO psig).

Beworzaagterweise wird die Konversionszone 14 mindestens bei dem gleichen hohen Druck .wie die Kohlepyrolysezone 1® betrieben» so daß keine Kompressoren hoher Kapazität zjib Transfer·Beworzaagterweise the conversion zone 14 is at least operated at the same high pressure as the coal pyrolysis zone 1® » so that no high capacity compressors zjib transfer

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des Stroms 15 aus dem Kohlekonverter zur Pyrolysereaktionszone benötigt werden.of the stream 15 from the coal converter to the pyrolysis reaction zone are required.

Bevorzugt werden zwischen OrO1248 bis 2,5 m (O,1 bis 20 standard cubic feet per pound) Kohlendioxid in die Pyro-Iysereaktionszone 18 pro Kilogramm Kunstkohle gebracht. Es ist gefunden worden, daßBe preferably between O r O1248 to 2.5 m (O, 1 to 20 standard cubic feet per pound) brought carbon dioxide in the Pyro-Iysereaktionszone 18 per kilogram of charcoal. It has been found that

die Gegenwart des Kohlendioxids in der Pyrolysereaktionszone die Ausbeute kondensierbarer Kohlenwasserstoffe erhöht. Dieses Verhältnis von Kohlendioxid zu Kunstkohle wird erhalten, wenn das Transportgas, das in die Pyrolysereaktionszone eingeleitet wird, zwischen 10 bis 90 Vol.-% Kohlendioxid enthält, wobei die Kunstkohle zu Kohle Gewichtsverhältnisse zwischen 2 : 1 bis 2O : 1 liegen und der Zuführungsstrom einen Feststoffgehalt von 0,1 bis 1O Vol.-% hat, basierend auf dem Gesamtvolumen des Zuführungsstroms. Besonders bevorzugt besteht der Rest des ZufuhrungsStroms aus flüssigem oder verdampftem Wasser, d.h. das Transportgas enthält zwischen 10 bis ungefähr 90 Vol.-% Kohlendioxid und zwischen 90 bis 1O VoI.-% Wasserdampf.the presence of the carbon dioxide in the pyrolysis reaction zone increases the yield of condensable hydrocarbons. This ratio of carbon dioxide to charcoal is obtained when the transport gas is introduced into the pyrolysis reaction zone is, contains between 10 to 90 vol .-% carbon dioxide, the charcoal to coal weight ratios between 2: 1 to 20: 1 and the feed stream has a solids content of 0.1 to 10% by volume, based on the total volume of the feed stream. Particularly preferred the remainder of the feed stream is liquid or evaporated water, i.e. the transport gas contains between 10 to about 90% by volume of carbon dioxide and between 90 to 10% by volume of water vapor.

Vier Beispiele von Pyrolysereaktoren, die sich für den Kontakt zwischen heißer, zerkleinerter Kunstkohle und Kohle im erfindungsgemäßen Prozeß eignen, werden in den Fig. 3 bis 6 gezeigt. Die dargestellten Reaktoren sind detailliert in der US-PS 15 04 4O9 beschrieben.Four examples of pyrolysis reactors which are suitable for contact between hot, crushed charcoal and coal in the invention Process suitable are shown in Figs. The illustrated reactors are detailed in the U.S. Patent 15 04 409.

In derartigen Reaktoren werden die Kunstkohle- und Kohleströme und das Wasserstoffgas unter turbulenter Strömung zum besseren Wärmetransfer vom heißen, zerkleinerten Kunstkohleteilchen zum Kohle-Strom und effizienter Pyrolyse-und Hydrierungs-Reaktion gemischt. Diese Vorrichtungen sind besonders sinnvoll für Kohlen mit Agglomerationseigenschaften, da turbulente Strömung zu einem schnellen Aufheizen der Kohle und schnellem Durchlaufen der "klebefähigen" Phasen führt, um den Aufbau von Kohlepartikeln an den ReaktorwändenIn such reactors, the char and coal flows and the hydrogen gas under turbulent flow to the better heat transfer from the hot, crushed charcoal particles to the coal stream and more efficient pyrolysis and hydrogenation reaction mixed. These devices are particularly useful for coals with agglomeration properties, since turbulent flow leads to rapid heating of the coal and rapid passage through the "sticky" phases leads to the build-up of carbon particles on the reactor walls

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zu verhindern.to prevent.

In Fig. 3 wird eine Vorrichtung mit generell senkrechten Einlaß 1311 gezeigt, der in ein Endstück 1324 ausläuft, das teilweise in einer ringförmigen Verflüssigungskammer 1308 bis zur Bildung einer Düse 1313 verengt ist, die längs der Achse des vertikal orientierten, absteigenden Pyrolyse-Durchflußreaktors 1380 gerichtet ist.In Fig. 3 is a device with generally perpendicular Inlet 1311 shown terminating in an end piece 1324 which partially in an annular liquefaction chamber 1308 is narrowed to form a nozzle 1313 which is along the axis of the vertically oriented, descending pyrolysis flow reactor 1380 is directed.

Beim Betrieb dieser Vorrichtung wird ein Strom der Kohle-Beschickung in einem Trägergas durch den Einlaß 1311 gegeben und tritt aus der Düse 1313 als Flüssigkeitsstrahl aus, der in den vertikal gerichteten Mischteil 1312 des Reaktors 1380 eintritt. Das obere Ende 1314 des Reaktors 1380 hat einen größeren Durchmesser als die Düse 1313 und erstreckt sich in die ringförmige Verflüssigungskammer 1308, wobei eine ringförmige Öffnung 1316 zwischen der Düse 1313 und der Wand des Reaktorendes 1314 gebildet wird.In operation of this device there is a stream of coal feed given through inlet 1311 in a carrier gas and emerges from the nozzle 1313 as a liquid jet which enters the vertically directed mixing part 1312 of the reactor 1380 entry. The upper end 1314 of the reactor 1380 is larger in diameter than the nozzle 1313 and extends into the annular liquefaction chamber 1308, wherein a annular opening 1316 between nozzle 1313 and the wall of the reactor end 1314 is formed.

Der Reaktor 1380 hat ein Kniestück 1317 in der Mitte, das auf einer Halterung 1318 aufliegt und dessen niedriges Ende 1319 in einem Reaktorproduktstromzyklon 1321 zur Trennung der gasförmigen Pyrolyse-Produkte von den festen Pyrolyse-Produkten endet.The reactor 1380 has an elbow 1317 in the middle that rests on a bracket 1318 and its low End 1319 in a reactor product stream cyclone 1321 for separation the gaseous pyrolysis products from the solid pyrolysis products ends.

Ein ringförmiges Teil 1312 mit sich einwärts erstreckenden Flanschen 1365 ist am ersten Einlaß 1311 und am Reaktor 1380 angebracht, wobei es mit dem Endstück 1324 des Einlasses 1311 direkt oberhalb der Verengung, die die Düse 1313 bildet und mit dem oberen Ende 1314 des Reaktors 1380,verbunden ist, das Teil 1323 bildet somit mit der Düse 1313 und einem Teil des oberen Endes 1314 des Reaktors die ringförmige Verflüssigungskammer 1308.An annular member 1312 with inwardly extending flanges 1365 is attached to the first inlet 1311 and to the reactor 1380, with the end piece 1324 of the inlet 1311 directly above the constriction which the nozzle 1313 forms and with the upper end 1314 of the reactor 1380, is connected, the part 1323 thus forms the annular liquefaction chamber 1308 with the nozzle 1313 and part of the upper end 1314 of the reactor.

Ein zweiter ringförmiger Einlaß 1326 wird generell horizontal an die ringförmige Verflüssigungskammer 1308 angeschlossen, umA second annular inlet 1326 is connected generally horizontally to the annular liquefaction chamber 1308 to

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einen verflüssigten Kunstkohlestrom in die Kammer zu liefern. Der zweite Einlaß 1326 ist vorzugsweise tangential bezüglich der ringförmigen Kammerwand angebracht, um dem ankommenden Strom Wirbel aufzuzwingen. Bevorzugt wird über den zweiten ringförmigen Einlaß Kunstkohle in die Verflüssigungskammer 1308 unterhalb des obersten Endes 1340 der Reaktorkammer 1380 so eingeführt, daß die hereinkommende Kunstkohle in der Verflüssigungskammer 1308 und durch das durch das obere Ende 1314 des Reaktors gebildete Wehr zurückgehalten wird und eine Feststoff-Sperre bildet. Die Kunstkohle wird in einem verflüssigten Zustand in der Kammer 1308 gehalten, indem durch den Einlaß 1326 ein verflüssigendes oder belüftendes Gas zugeführt wird, das "unschädlich" reaktiv in Hinsicht auf die Pyrolyse-Produkte sein muß. Die Kunstkohle der Kammer 1308 gelangt über das obere Ende des tiberflußwehrs, das aus dem oberen Ende 1314 gebildet wird, durch die Öffnung 1316 zwischen Wehr und Düse in die Mischkammer 1312 des Reaktors. Der Erfolg dieser wehrartigen Anordnung besteht darin, daß ein ständiger Fluß verflüssigter Kunstkohle die Mischkammer 1312 durchsetzt; die hinter dem oberen Ende 1314 des Reaktors gelagerte Masse an Kunstkohle wirkt als Dämpfung für kleinere Schwankungen im Kunstkohlenfluß.to deliver a liquefied charcoal stream into the chamber. The second inlet 1326 is preferably positioned tangentially with respect to the annular chamber wall, around the incoming Imposing electricity vortices. Artificial charcoal is preferably fed into the liquefaction chamber via the second annular inlet 1308 below the uppermost end 1340 of the reactor chamber 1380 introduced so that the incoming charcoal in the liquefaction chamber 1308 and retained by the weir formed by the upper end 1314 of the reactor and forms a solid barrier. The char is kept in a liquefied state in the chamber 1308 by a liquefying or aerating gas is supplied through inlet 1326 which is "harmless" reactive in terms of Must be on the pyrolysis products. The charcoal from chamber 1308 reaches the upper end of the overflow weir that comes from the top end 1314 is formed by the opening 1316 between weir and nozzle in the mixing chamber 1312 of the reactor. The success of this defense-like arrangement is that a steady flow of liquefied charcoal enters the mixing chamber 1312 enforced; the one behind the top 1314 of the reactor stored mass of charcoal acts as a damping for minor fluctuations in charcoal flow.

Das Syngas kann mit der Kunstkohle in den Reaktor eingeführt werden. Alternativ dazu, kann es getrennt in einer Separationszone, wie einem Trennzyklon, von der Kunstkohle nach der Konversionszone getrennt werden und als getrennter Strom in den Pyrolysereaktor oder als mindestens ein Teil des Stroms der Trägergases für die Kohle eingebracht werden.The syngas can be introduced into the reactor with the charcoal. Alternatively, it can be separated in a separation zone, like a separating cyclone, from which the charcoal is separated after the conversion zone and as a separate stream be introduced into the pyrolysis reactor or as at least a portion of the stream of carrier gas for the coal.

Eine bevorzugte Ausbildung der Erfindung sieht vor, daß das Syngas durch direkte Injektion des Wasserdampfes in die ringförmige Kammer 1308 gebildet wird. In der Kammer 1308 reagiert Wasserdampf mit der anwesenden Kunstkohle entsprechend den Reaktionen 1 und 2, die ringförmige Kammer wirkt dabei als Konversionszone. Die Vorteile dieser Version des Verfah-A preferred embodiment of the invention provides that the syngas by direct injection of the water vapor into the annular Chamber 1308 is formed. In the chamber 1308, water vapor reacts accordingly with the synthetic charcoal present reactions 1 and 2, the ring-shaped chamber acts as a conversion zone. The advantages of this version of the process

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rens sind, daß In-westitions- und Betriebskosten, die sich aus einem getrennten Kunstkohle-Konverter ableiten, nicht auftreten. Direkte Injektion von Wasserdampf in die ringförmige Kammer 13OS zum Gebrauch der ringförmigen Kammer als Kunstkohlekonversionskammer kann ebenfalls bei den Reaktor-Varianten der Fig. 4 und 5, die unterhalb beschrieben werden, aber nicht mit der in Fig. 6 beschriebenen, in der Kohle statt Kunstkohle im die ringförmige Kammer 13O8 eingeführt wird, eingesetzt werden. .rens are that investment and operating costs, which are derive from a separate charcoal converter, do not appear. Direct injection of water vapor into the ring-shaped Chamber 13OS for using the annular chamber as a Charcoal conversion chamber can also be used in the reactor variants 4 and 5 described below, but not with that described in FIG. 6, in the coal introduced instead of charcoal in the annular chamber 1308 will be used. .

In der Mischkammer 1312 des Pyrolysereaktors der Fig. 3 tritt das im Trägergas enthaltene kohlehaltige Material aus der Düse 1313 als flüssiger Strahl 1394 aus, der sich in Richtung auf die Reaktorwämde um ungefähr 20 oder weniger aufweitet, wie durch die gebrochenen Linien 1395, die die Peripherie des Flüssigkeitsstrahls angeben, gezeigt wird, aus. Sobald die "teilchenförmige Wärmequelle" in der Mischkammer angekommen ist, folgt sie dem Weg des Flüssigkeitsstrahls 1394 und wird durch ihn mitgerissen, daraus folgt ein turbulentes Mischen der teilchenförmigen Wärmequelle, der Kohlebeschickung und des Trägergases. Der Strahl hat einen freien Kern 1396, wie durch die V-föxmaige gepunktete Linie 1397 in Fig. 3 angedeutet wird, der sich erheblich in den Reaktor erstreckt. Im Bereich 13O8, zwischen den Reaktorwänden und dem Flüssigkeitsstrahl 1394, befindet sich nicht-mitgerissenes teilchenförmiges Wärmequellenmaterial. Die teilchenförmige Wärmequelle entlang der Peripherie 1395 des Flüssigkeitsstrahls heizt bevorzugt das kohlehaltige Material, wenn Kohle mit Agglomerationseigeiaschaften verwendet wird, durch den "agglomerat! ven" Zustand, bevor die Kohle die Reaktorwände berührt. Dieses Mischen der teilchenförmigen Wärmequelle mit dem festen kohlehaltigen Material in der Mischzone 1312 ruft Wärmetransfer von der teilchenförmigen festen Wärmequelle zur Kohle hervor, was Pyrolyse in der hautpsächlich vertikalorientierten Pyrol^sezone 13O7 des Pyrolysereaktors zur Folge hat.In the mixing chamber 1312 of the pyrolysis reactor of FIG. 3 occurs the carbonaceous material contained in the carrier gas from the nozzle 1313 as a liquid jet 1394, which is in the direction on the reactor wämde by about 20 or less, as shown by the broken lines 1395 indicating the periphery of the liquid jet. As soon the "particulate heat source" has arrived in the mixing chamber is, it follows the path of the liquid jet 1394 and is carried away by it, a turbulent one follows Mixing the particulate heat source, the coal feed, and the carrier gas. The beam has a free core 1396, as indicated by the V-shaped dotted line 1397 in FIG which extends significantly into the reactor. In area 1308, between the reactor walls and the liquid jet 1394, there is un-entrained particulate heat source material. The particulate heat source along the periphery 1395 of the liquid jet preferably heats the carbonaceous material if coal is also used Agglomeration properties are used because of the "agglomerate" state before the coal touches the reactor walls. This mixing of the particulate heat source with the solid carbonaceous material in the mixing zone 1312 causes heat transfer from the particulate solid heat source to the coal, which is pyrolysis in the mainly vertically oriented Pyrol ^ sezone 13O7 of the pyrolysis reactor for Consequence.

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In Fig. 4 wird ein der Fig. 3 ähnlicher Reaktor gezeigt, der jedoch einen unterschiedlichem zweiten Einlaß aufweist. Hier ist ein EinlaB 1328 mit einem Horizontalen Teil 1329 mit. einer & nietvorrichtung 1331 ausgerüstet, das dem zugelassenen Transportgasstrom 13Q9, der bevorzugt ans der Pyrolyse von Kohle stammen soll, zum Einlaß 1329 als verflüssig— baren Gasstrom zuläßt. Der Einlaß 132S für die Kunstkohle hat ebenfalls einen senkrechten Teil 1332, dnrch den Kunstkohle zugeführt wird rand der mit dem horizontalen Teil 1329 verbunden ist. In dieser Anordnung wird Kunstkohle, die vertikal durch den Teil 1332 eingeführt worden ist, dnrch den Transportgasstrom 13Ο9 verflüssigt, bevor sie in die ¥erflüssigungskammer H 3OS eintritt.FIG. 4 shows a reactor similar to FIG. 3, which however has a different second inlet. Here is an inlet 1328 with a horizontal part 1329 with. equipped with a riveting device 1331, which is approved by the approved Transport gas stream 13Q9, which is preferred to the pyrolysis should come from coal, to the inlet 1329 as liquefied— ble gas flow allows. The inlet 132S for the charcoal also has a vertical part 1332, through the charcoal is fed to the edge of the horizontal part 1329 connected is. In this arrangement, charcoal is placed vertically has been introduced through the part 1332, liquefied by the transport gas stream 13-9 before it enters the liquefaction chamber H 3OS enters.

In Fig. 5 wird eine ähnlich der Fig. 3 geartete Vorrichtung beschrieben, die sich durch einen zweiten Einlaß 1333 für vertikale Beschickung mit Kumstkohle, statt horizontaler, in die ¥erflüssigumgskameer 13OS ramd ein poröses Bett oder Platte 1334 am Boden der Kammer 13Ο8 oberhalb einer Zuleitung vom ""Recycling1" oder Transport-Gas 13Ο9, das durch die Platte 1334 zur ¥erflussigumg der Kraistkohle durch den Einlaß 1333 eintritt, unterscheidet- Der in Fig. 6 dargestellte Reaktor ähnelt dem von Fig. 5, amßer daß der Kimnstkohlestroa durch den ersten Einlaß 1336 und der Kohlestrom generell vertikal im die VerfllissigiangskaneBer falber einem aufrechten zweiten Einlaß 1337 eingeführt wird. Diese Anordnung ist nur für nicht—agglomerative Köhlern geeignet. Die Flußverlaufe des Kohle— und KsMasitkohlestroas sind mit demem in Fig. 3 verglichen, vertauscht.In Fig. 5, a similar to Fig. 3-type device is described, which is through a second inlet 1333 for vertical charging with Kumstkohle, instead of horizontal, in the ¥ eriquidumgskameer 13OS ramd a porous bed or plate 1334 at the bottom of the chamber 13Ο8 above a Feed line from "" Recycling 1 "or transport gas 13Ο9, which enters through the plate 1334 to the ¥ erlussigumg of the coal through the inlet 1333, differs. The reactor shown in FIG. 6 is similar to that of FIG. 5, except that the coal flow through the first inlet 1336 and the coal flow is generally introduced vertically into the condensing canals via an upright second inlet 1337. This arrangement is only suitable for non-agglomerative coal burners.

Der Kunstkohlestrom im Fig. 6 wird sdamell gemug eingeführt, um einen Strahl za bilden» der auf den Kohlestrom wirkt, wie durch die umterbrochemeia !Linien 1339 im Fig. 5 dargestellt wird. Die Knunstkohle kann auach dmarch dem ersten Einlaß eingegeben werdein,, und nicht—agglcanerative Kohle kamm durch den zweiten Einlaß der Fig» 3 und 4 eintreten.The charcoal stream in Fig. 6 is then introduced accordingly, to form a jet that acts on the stream of coal, like represented by the umterbrochemeia lines 1339 in FIG will. The artificial coal can also be added to the first inlet be enteredin, and non-agglomerative charcoal comb through enter the second inlet of Figs.

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Ein Vorteil der Anordnungen in den Fig. 4 bis 6 besteht darin, daß die Kunstkohle sehr schnell erhitzt wird, so daß im Falle von agglomerationsfreudigen Kohlen die klebefreudige oder haftfreudige Phase schnell genug durchlaufen wird, um die Kunstkohleteilchen am Hängenbleiben an den Reaktorwänden und Verstopfen des Reaktors zu hindern.An advantage of the arrangements in Figs. 4 to 6 is that that the charcoal is heated very quickly, so that in the case of agglomeration-friendly coals the sticky or The adhesive phase is passed through quickly enough for the To prevent char particles from sticking to the reactor walls and clogging of the reactor.

In den in den Fig. 3 bis 6 gezeigten Anordnungen wird die Geschwindigkeit der Teilchenströme, entweder Kohle oder Kunstkohle, die durch den zweiten Einlaß eintreten, unterhalb eintretender Turbulenz gewählt, der Teilchenstrom, der durch den ersten Einlaß eintritt, wird in turbulenter Strömung gehalten, wobei die Geschwindigkeit hoch genug sein soll, daß der entstehende zusammengemischte Strom aus dem Kontakt der beiden zugeführten Ströme sich in turbulenter Strömung befindet, woraus ein sehr guter Kontakt zwischen der Kunstkohle und den Kohlepartikeln entsteht und so eine sehr schnelle Erhitzung der Kohle durch die Kunstkohleteilchen zur Erhöhung der Ausbeute erreicht werden kann. Im Falle einer agglomerationsfreudigen Kohle wird der Aufbau von "klebrigen" Kohleteilchen auf den Reaktorwänden, wie bereits oben diskutiert, durch schnelles Hochheizen der Kohle in turbulenter Strömung verhindert. Hier wird mit turbulent ein Strom bezeichnet, der eine Reynoldszahl größer als 2000 aufweist. Die Reynoldszahl wird auf das Trägergas unter den Verfahrensbedingungen bezogen. Laminare Strömung im Pyrolysereaktor beschränkt die Geschwindigkeit des Wärmetransfers in der Pyrolysezone. Weitere variierbare Prozeßparameter sind z.B. der Durchmesser der Düse und die Massenstromgeschwindigkeit teilchenförmigen Materials und seines Trägergases. Sie werden so lange verändert, bis die Strömungsgeschwindigkeit des Teilchenstroms, der durch den ersten Einlaß eintritt, in den Bereich turbulenter Mischung gerät.In the arrangements shown in FIGS. 3 to 6, the speed of the streams of particles, either coal or charcoal, entering through the second inlet below incoming turbulence selected, the particle flow entering through the first inlet is kept in turbulent flow, the speed should be high enough that the resulting mixed flow from the contact of the Both of the supplied streams are in a turbulent flow, resulting in a very good contact between the charcoal and the charcoal particles are created and so the charcoal is heated very quickly by the charcoal particles to increase the yield can be achieved. In the case of agglomeration-friendly coal, the build-up of "sticky" Coal particles on the reactor walls, as discussed above, by rapidly heating the coal in turbulent flow is prevented. Here, turbulent refers to a current that is greater than a Reynolds number 2000 has. The Reynolds number is related to the carrier gas under the process conditions. Laminar flow in the The pyrolysis reactor limits the speed of heat transfer in the pyrolysis zone. Further variable process parameters are e.g. the diameter of the nozzle and the mass flow rate of particulate material and its carrier gas. They are changed until the flow velocity of the particle stream that passes through the first Inlet enters, gets into the area of turbulent mixing.

Es empfiehlt sich, die Düse 1313 vor Abnutzung durch hitzeabweisendes Futter, z.B. spannungsfreien rostfreien StahlIt is advisable to remove the nozzle 1313 from wear and tear by heat-repellent Lining, e.g. stress-free stainless steel

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Inconel (Warenzeichen) Gußstähle o.a. aus abnutzungs-resistentem Material zu schützen.Inconel (trademark) cast steels or others made of wear-resistant Protect material.

Das Ende des Kohlestromeinlasses wird vorteilhaft gekühlt, z.B. mit Wasser, insbesondere wenn agglomerationsfreudige Kohlen pyrolysiert werden, weil sonst dieser Einlaß bis auf oberhalb der Temperatur erhitzt werden kann, bei der derartige Kohlen klebefreudig werden, bedingt durch einen Wärmetransfer von der teilchenförmigen Wärmequelle, die das Ende des Feststoff-Stromeinlasses umgeben.The end of the coal flow inlet is advantageously cooled, e.g. with water, especially if the one prone to agglomeration Coals are pyrolyzed because otherwise this inlet can be heated to above the temperature at which such Coals become sticky due to a heat transfer from the particulate heat source at the end of the solids stream inlet.

Obwohl die Vorrichtungen aus den Fig. 3 bis 6 zeigen, daß der Feststoff-Stromeinlaß in einer Düse 1313 endet, um hohe Einlaßgeschwindigkeiten in die Mischzone zu erreichen, ist es nicht unbedingt notwendig, eine Düse am Ende des Einlasses vorzusehen. Das kohlehaltige Material und sein Trägergas können alternativ dazu dem Einlaß mit einer solchen Geschwindigkeit zugeführt werden, daß die resultierende Mischung in trubulente Strömungen ohne Verwendung einer Düse gerät.Although the devices of Figures 3 to 6 show the solids stream inlet terminating in a nozzle 1313, for high inlet velocities To reach the mixing zone, it is not absolutely necessary to have a nozzle at the end of the inlet to be provided. Alternatively, the carbonaceous material and its carrier gas may enter the inlet at such a rate be supplied so that the resulting mixture gets into turbulent flows without the use of a nozzle.

Wieder auf Fig 1. bezogen, enthält der Pyrolyseproduktstrom 20, der aus der Pyrolysereaktionszone 18 austritt, Kunstkohle und eine Mischung von Gasen, die aus verflüchtigten Kohlenwasserstoffen und den nicht-reagierten Komponenten des Syngases besteht. Die Kunstkohle wird von der gasförmigen Mischung in einem Fest/Gasseparator 22, z.B. einem oder mehreren hocheffizienten Zyklonen, in Serie geschaltet, abgetrennt. Mindestens ein Teil der abgetrennten Kunstkohle wird wieder als Kunstkohlestrom 10 in die Oxidationszone 12 eingeführt. Der Rest der Kunstkohle entspricht dem reinen Festprodukt, das man bei der Pyrolyse von Kohle enthält und wird als Kunstkohle-Produkt abgezogen.Referring again to Figure 1, the pyrolysis product stream contains 20 exiting the pyrolysis reaction zone 18, char and a mixture of gases consisting of volatilized hydrocarbons and the unreacted components of the syngas consists. The char is separated from the gaseous mixture in a solid / gas separator 22, e.g. highly efficient cyclones, connected in series, separated. At least part of the separated charcoal is recovered introduced into the oxidation zone 12 as charcoal stream 10. The rest of the charcoal corresponds to the pure solid product, that is contained in the pyrolysis of coal and is withdrawn as a charcoal product.

Das Anfahren der erfindungsgemäßen Vorrichtung erfolgt, indem die Oxidationszone 12 mit einem Vorrat von KunstkohleThe device according to the invention is started up by the oxidation zone 12 with a supply of charcoal

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beschickt, wird. nachdem! der Prozeß im Gang gekommen ist, können die gebildeten Kramstkohlepartikel im Prozeß nützlich als neue, "©nelle der im Prozeß benötigtem Kiamstkohleteilcmen benutzt werden Bmd werden komsegiaemterwelse, wie oben beschrieben, wieder eingesetzt. Kianstkohle wird in einem solchen Überschuß produziert, daß zumindest ein Teil der Kunst— kohle für weitere Prozesse oder Verwendungen zht Verfügung steht, z.B. als Brennstoff in eine« Kraftwerk oder als Rohstoff fiir die chemische Industrie; dadurch wird die Wirtschaftlichkeit des ¥erfahrens -verbessert.is loaded. after this! the process has started The carbon particles formed can be useful in the process as new, "© nelle the coal part required in the process be used Bmd are komsegiaemterwelse, as described above, reinstated. Kianstkohle is in such a Surplus produced that at least part of the art- coal is available for further processes or uses stands, e.g. as fuel in a «power plant or as raw material for the chemical industry; this improves the economic viability of the process.

Die Gase 24 sms de« Fest/Gas-Separator 22 enthalten flüchtige Kohlenwasserstoffe, mn^erbramchtem Wasserstoff und gasförmige Produkte,, wie Kohlenraönoxid, Kohlendioxid, Schwefelwasserstoff imd Wasser, die keime Kohlemwasserstoffe.sind. Die kondensierteren verflüchtigtem Kohlenwasserstoffe können dnirch konventionelle Verfahren wie Venturi—Häscher, indirekte Wärjüieatästatijischerj, Waschtüniie mod .ähnliclie abgetrennt und wiedergewonnen werden, gasförmige Prochakte» die keine Kohlenwasserstoffe sirnd,, können vom den nicht—kompensierbarem Kohlenwasserstoffem durch chemische Prozesse entfernt werden-Die übrigbleibemdem,, mnkondensierbarein Kohleiuwasserstoffe können als Prodiuik-tgass'troüii verkauft: werden oder als Träger— gas 1ZVm Bewegen der Kohle zior K'oiilepyrolYsereaktionszone be— mutzt werden. Sie könnem ebenfalls als Tramsportgas 1ZViX .Bewegung der KTmmsfSsshleteilchen im die Oxidationszone bemntzfThe gases 24 sms de «solid / gas separator 22 include volatile hydrocarbons, mn ^ erbramchtem hydrogen and gaseous products ,, as Kohlenraönoxid, carbon dioxide, hydrogen sulfide IMD water, the germs Kohlemwasserstoffe.sind. The more condensed volatilized hydrocarbons can be separated and recovered similarly by conventional methods such as venturi-hunters, indirect heat ataestatijischer, washing mod. , mnkondensierbarein Kohleiuwasserstoffe can be sold as Prodiuik-tgass'troüii: are or as a carrier gas 1 ZVM moving the coal Zior K'oiilepyrolYsereaktionszone mutzt be sawn. They can also be used as tramsport gas. 1 ZViX. Movement of the KTmmsfSsshleteilchen in the oxidation zone

Wie in FIg- 1 gezeigt,wird das ans der Fest/(Gasseparatiomszoae: 22 MeraTHSsferimiiiBiiide Gas bevorzugt in eime Hydrierzome 2tS fair Gase geleite-fe^ im der die verflüchtigtem Kohlenwasserstoffe im. eegenwart eines Katalysators weiter hydriert werden den Wert der flüchtigen Kohlenwasserstoffe weiter zna er—As shown in Fig- 1, the ans der Fest / (Gasseparatiomszoae: 22 MeraTHSsferimiiiBiiide gas preferably in a hydrogenation zone 2tS fair gases escort-fe ^ in the volatilized hydrocarbons in the. can be further hydrogenated in the presence of a catalyst the value of the volatile hydrocarbons further increases -

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Die Hydrierzone für Gas 26 wird bevorzugt Lei hohen Temperaturen unter hohem Partialdruck von Wasserstoff betrieben, da der Hydrierungsgrad der flüchtigen Kohlenwasserstoffe mit der Größe dieser Hydrierungsbedingungen ansteigt. Um die Notwendigkeit und die Kosten eines Hochtemperaturkompressors für den Transfer des Gases von der Feststoff/Gas-Separation 22 zum Gas-Hydrierer 26 zu vermeiden, wird der Druck in der zweiten Hydrierzone für Gase bevorzugt nicht größer als der in der Kohlepyrolysereaktionszone 18 gehalten, d.h., bis zu ungefähr 6,89 χ 10 N/m (10 000 psig), und meist zwischen 3,1 χ 106 bis 2,41 χ 107 N/m2 (450 bis 3500 psig).The hydrogenation zone for gas 26 is preferably operated at high temperatures under a high partial pressure of hydrogen, since the degree of hydrogenation of the volatile hydrocarbons increases with the magnitude of these hydrogenation conditions. In order to avoid the need and expense of a high temperature compressor for the transfer of the gas from the solids / gas separation 22 to the gas hydrogenator 26, the pressure in the second hydrogenation zone for gases is preferably kept no greater than that in the coal pyrolysis reaction zone 18, ie , up to about 6.89 10 N / m (10,000 psig), and most commonly between 3.1 10 6 to 2.41 χ 10 7 N / m 2 (450 to 3500 psig).

Der Gasstrom 28, der auch Wasserstoff enthält, kann in die Hydrierzone für Gase geleitet werden, um die Konzentration und so den Partialdruck des Wasserstoffs in der Hydrierzone für Gase zu erhöhen. Dadurch wird der Hydrierungsgrad der flüchtigen Kohlenwasserstoffe verbessert. Wasserstoff, der aus der Konversionsζone für Kunstkohle 14 oder einer kombinierten Oxidations-Konversionszone bezogen wird, kann ebenfalls bequem für diesen Zweck benutzt werden.The gas stream 28, which also contains hydrogen, can be passed into the hydrogenation zone for gases in order to increase the concentration and so the partial pressure of the hydrogen in the hydrogenation zone for gases to increase. This improves the degree of hydrogenation of the volatile hydrocarbons. Hydrogen that from the conversion zone for charcoal 14 or a combined one Oxidation conversion zone is related, can also can be conveniently used for this purpose.

Eine Vielzahl von Katalysatoren kann benutzt werden, um die Hydrierungsreaktion zu erleichtern. Unter diesen sind Hydro-Cracking und Hydrierungskatalysatoren, wie z.B, kobalt-, molybdän-, nickel- und wolframhaltige Zusammensetzungen, die auf Silika-Aluminium- oder Aluminiumträger aufgebracht sind.A variety of catalysts can be used to facilitate the hydrogenation reaction. Among these are hydro cracking and hydrogenation catalysts such as cobalt, molybdenum, nickel and tungsten containing compositions, the are applied to silica-aluminum or aluminum substrates.

In der Pyrolysereaktionszone 18 und in der Hydrierzone für Dämpfe 26 findet teilweise thermisches Cracking der höher molekularen Komponenten der Kohle statt. Dieser Vorgang ist erwünscht, da er die Gesamtausbeute von flüchtigen Kohlenwasserstoffen erhöht. Bei Temperaturen oberhalb von 76O°C (14000F) nimmt der Cracking-Prozeß überhand, so daß die Ausbeute der wertvollen Mittelfraktionsdestillate abnimmt. Die Pyrolysereaktionszone 18 und die Hydrierzone 26 für DämpfeIn the pyrolysis reaction zone 18 and in the hydrogenation zone for vapors 26 there is partial thermal cracking of the higher molecular weight components of the coal. This process is desirable because it increases the overall yield of volatile hydrocarbons. At temperatures above 76O ° C (1400 0 F) the cracking process becomes rampant, so that the yield of the valuable middle fraction distillates decreases. The pyrolysis reaction zone 18 and the hydrogenation zone 26 for vapors

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werden daher günstigerweise bei Temperaturen unterhalb 760 C (14000F) betrieben.are therefore favorably operated at temperatures below 760 C (1400 0 F).

Fig. 2 zeigt ein weiteres erfindungsgemäßes Verfahren, das dem der Fig. 1 ähnlich ist, sich aber in zwei Hinsichten unterscheidet: Fig. 2 shows a further inventive method that is similar to that of Fig. 1, but differs in two respects:

1. Die Oxidations- und KonversionsZonen sind in einer einzigen Stufe kombiniert und1. The oxidation and conversion zones are in a single one Level combined and

2. wird Schwefelwasserstoff im ausströmenden Gas aus der Hydrierzone 26 durch Waschen, bevorzugt nachdem der Gasstrom abgekühlt wurde, entfernt.2. Is hydrogen sulfide in the gas flowing out of the hydrogenation zone 26 by scrubbing, preferably after the gas flow was cooled, removed.

Jede oder beide dieser Abweichungen können auch im Verfahren der Fig. 1 verwendet werden.Either or both of these variations can also be used in the method of FIG. 1.

In Fig. 2 wird der Kunstkohleteilchenstrom 10, der aus der Pyrolyse der zugeführten Kohle in der Kohle-Pyrolysereaktionszone 18, mit vorzugsweise reinem Sauerstoff und Dampf bei vollständiger Abwesenheit von nicht-pyrolysierter Kohle in einer einzigen Oxidations-Konversionszone 13' gemischt, um heiße, teilchenförmige Kunstkohle und Wasserstoff zu erzeugen. Ökonomisch ist diese Ausführung besonders vorteilhaft, da heiße, teilchenförmige Kunstkohle und Syngas in einer einzigen Stufe hergestellt werden, und so ein Reaktionsgefäß und die dazugehörigen Zu- und Ableitungen eingespart werden können.In Fig. 2, the char stream 10 resulting from the pyrolysis of the supplied coal in the coal pyrolysis reaction zone 18, with preferably pure oxygen and steam in the complete absence of non-pyrolysed coal in a single oxidation conversion zone 13 'mixed to to produce hot, particulate charcoal and hydrogen. Economically, this version is particularly advantageous, since hot particulate char and syngas are made in a single step, and so is a reaction vessel and the associated feed and discharge lines can be saved.

In dem in Fig. 2 dargestellten bevorzugten Verfahren, in dem praktisch reiner Sauerstoff zur Oxidation der Kunstkohle benutzt wird, werden keinerlei Verdünner, die in den üblicherweise benutzten Sauerstoffquellen vorhanden sind, wie z.B. Stickstoff, der in der Luft vorhanden ist, in die Pyrolysereaktionszone 18und den Kunstkohlekonverter in irgendwelchen nennenswerten Mengen zugeführt. Daher sind, bei gleichemIn the preferred process shown in Fig. 2, in which practically pure oxygen is used to oxidize the charcoal no diluents that are present in the commonly used oxygen sources, such as e.g. Nitrogen present in the air in the pyrolysis reaction zone 18 and the char converter in any significant quantities supplied. Therefore, with the same

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Gesamtdruck, die Partialdrucke der reagierenden Gase in diesen Bereichen höher.Total pressure, the partial pressures of the reacting gases in these areas are higher.

Wie in Fig. 2 gezeigt, wird Wasserstoff für die Hydrierzone 26 aus dem Syngas-Strom 30, der aus der Oxidationskonversionszone 131 kommt, in einen Fest/Gas-Separator gegeben, wie z.B. den Zyklon 32', der zur Trennung irgendwelcher mitgeführten Kunstkohleteilchen vom Gas im Strom 30 und Rückführung dieser in die Oxidationskonversionszone 13' dient. Das Syngas wird dann durch die Rührleitung 28 in die Hydrierzone für Gase 26 zum Umsatz geleitet, um die Ausbeute an hydrierten flüchtigen Kohlenwasserstoffen zu erhöhen.As shown in FIG. 2, hydrogen for the hydrogenation zone 26 from the syngas stream 30 coming from the oxidation conversion zone 13 1 is fed into a solid / gas separator, such as the cyclone 32 ', which is used to separate any entrained char particles of the gas in stream 30 and recirculation of this to the oxidation conversion zone 13 '. The syngas is then passed through the agitation line 28 into the hydrogenation zone for gases 26 for conversion to increase the yield of hydrogenated volatile hydrocarbons.

Wenn die eingesetzte Kohle Schwefel enthält, wird mindestens ein Teil des Schwefels hydriert und so zu Schwefelwasserstoff in der Pyrolysereaktionszone und der Hydrierzone für Gase. Diese Nebenreaktion ist erwünscht, da sie die Kunstkohle und die Kohlenwasserstoffprodukte der Pyrolyse durch Reduktion des Schwefel-Gehalts aufwertet, die dadurch an Wert als nicht-umweltverschmutzende Super-Treibstoffe gewinnen.If the coal used contains sulfur, at least some of the sulfur is hydrogenated to form hydrogen sulfide in the pyrolysis reaction zone and the hydrogenation zone for gases. This side reaction is desirable because it removes the char and the hydrocarbon products of pyrolysis by reduction the sulfur content, which thereby gain in value as non-polluting super fuels.

Schwefelwasserstoff kann,wie in Fig. 2 gezeigt, von den verflüchtigten Kohlenwasserstoffen durch Kontakt mit dem Absorptions-Lösungsstrom 36, in dem Schwefelwasserstoff löslich ist, in einer Wasch-Stufe 38 befreit werden. Die Absorptionslösung 36, die zur Absorption von Schwefelwasserstoff befähigt ist, enthält typischerweise Verbindungen wie Amine. Ein Strom 40 von beladener Absorptionslösung kann entgast werden, um den Schwefelwasserstoff zurückzugewinnen, der dann in eine Claus-Einheit zur Rückgewinnung des Schwefels überführt werden kann.As shown in FIG. 2, hydrogen sulfide can be volatilized from the Hydrocarbons by contact with the absorption solution stream 36, in which hydrogen sulfide is soluble, can be freed in a washing stage 38. The absorption solution 36, which is capable of absorbing hydrogen sulfide, typically contains compounds such as amines. A stream 40 of loaded absorbent solution can be degassed to recover the hydrogen sulfide, which then can be transferred to a Claus unit to recover the sulfur.

Beispiel 1 bis 8Example 1 to 8

Es wurden Versuche mit der in Fig. 7 dargestellten Anlage imTests were carried out with the system shown in FIG

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909824/08909824/08

BOEHMEET & BOEHMERTBOEHMEET & BOEHMERT

<durchgefünrt, ran zu demonstrieren^ daß die Zugabe von Dampf nand/oder Kohlendioxid- in eine Blitz-Pyrolyse-Reaktioinszone -die Ausbeute iron flussigen Produkten erhöht»<carried out, ran to demonstrate ^ that the encore of steam and / or carbon dioxide in a flash pyrolysis reaction zone -the yield of iron liquid products is increased »

Die Anlage im Iiabormaßstab enthält eine Knnst&öhlebesch.ikäkun<gsvorxic:n-tung 104,, durch die Kunstkohle über eine Zufühirung;sleitung 1 04 mit Hilfe eines Transport gas es, bevorzugt sticiksifcoff— oder kohlenstoffdioxid-haltig, zu einem Vorwärmer 106 befördert wird. Helium wird, gemessen durch den Roots DurelrfluiBmesser 110 zur Zuführungsleitung 104 aus einem Tank 1Ό8 zugeführt. Weiterhin enthält die Anlage Vorrichtungen zum Erzeugen und Einbringen you Dampf in den Vorwärmer "1iQ6,r diese Vorrichtungen enthalten einen Wassertank 112, aus cdem Wasser dem elektrischen Stromgenerator 116 zugeführt wird,·, das zuvor das IRooter-Durchflußmesser 116 durchläuft, um dein Wasser strom zu überwachen,' der im Generator 116 erzeugte Dampf wird am oberen Ende des Vorwärmers 106 zugeführt. Die in den Vorwärmer 106 eingegebenen Peststoffe werden durch das Transportgas aus diesem in einen Pyrolyse-Reaktor 118 befördert, in den Kohle durch eine Kohlebesehickungsvorrichtung 120 gegeben wird- Feststoffe und Gase aus -dem Pyrolysereaktor 118 werden durch den mit dem zweiten Zyklon 122 in Serie geschalteten ersten Zyklon 120 und den zweiten Zyklon 122 gegeben, die von beiden abgetrennten Peststoffe werden in den entsprechenden ersten und zweiten Kxmstkohle-Sammelbehältern 124 und 126 gesammelt. Die den zweiten Zyklon 122 verlassenden Gase werden durch mehrere hintereinandergeschaltete Kondenser 128 und Auffanggefäße 130 geleitet, die abgekühlten Gase passieren daraufhin einen elektrostatischen Abscheider (nicht gezeigt), eine Aktivkohlesäule 132 und eine Drierit-Trockensäule 134. Die gereinigten und getrockneten Gase werden daraufhin durch ein Rockwell Troekengas-Durchflußmesser 136 gemessen und in Proben aufgeteilt.The plant in Iiabormaßstab contains a Knnst & öhlebesch.ikäkun <gsvorxic: n-tung 104 ,, by the charcoal through a Zufühirung; sleitung 1 04 with the aid of a transport gas, it preferably sticiksifcoff- or carbon dioxide-containing, is conveyed to a preheater 106th Helium is fed to the feed line 104 from a tank 18, as measured by the Roots flow meter 110. Further includes the facility devices for producing and introducing you steam into the preheater "1iQ6, these devices r containing a water tank 112, from CDEM water to the electric power generator is fed to 116, ·, which previously passes through the IRooter flow meter 116 in order to thy water stream to monitor, 'the steam generated in the generator 116 is fed to the upper end of the preheater 106. The contaminants fed into the preheater 106 are transported by the transport gas from this into a pyrolysis reactor 118, into which coal is fed by a coal loading device 120. Solids and gases from the pyrolysis reactor 118 are passed through the first cyclone 120 and the second cyclone 122 connected in series with the second cyclone 122, and the pesticides separated from both are collected in the respective first and second carbon sumps 124 and 126. The The gases leaving the second cyclone 122 are switched by several gases in series The cooled gases then pass through an electrostatic precipitator (not shown), an activated carbon column 132 and a Drierite drying column 134. The purified and dried gases are then measured by a Rockwell dry gas flow meter 136 and divided into samples .

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909824/0831909824/0831

BOEHMERT & BOEHMERTBOEHMERT & BOEHMERT

Mit der erfindungsgemäßen Anordnung wurden acht Testläufe durchgeführt, bei denen auf verschiedene Art und Weise geheizt wurde. Im Beispiel 1 wurde elektrische Heizung angewendet, Beispiel 2 arbeitete mit hochgeheiztem Aluminium bei einem Feststoffverhältnis von Aluminiumteilchen zu Kohlebeschickung von 5 : 1. In den Beispielen 3 bis 8 wurde erhitzte Kunstkohle als Wärmequelle bei verschiedenen Feststoffverhältnissen, wie in Tabelle 1 angegeben, verwendet. Der Vorwärmer 106 wurde bei einer Temperatur von 665 - 28°C (1225 - 25 F) gehalten, die Beschickungsgeschwindigkeit des Pyrolysereaktors 118 war ungefähr 0,0624 m pro kg Trägergas (1 pound per SCF) in jedem Test-Lauf- Die Art der Heizung, das Feststoffverhältnis und die Transportgaszusammensetzung sowie die Flüssigkeitsausbeute sind aus Tabelle 1 für jedes Beispiel zu entnehmen.Eight test runs were carried out with the arrangement according to the invention, in which heating was carried out in different ways became. In example 1 electric heating was used, example 2 worked with highly heated aluminum a solids ratio of aluminum particles to coal feed of 5: 1. In Examples 3 to 8, heated charcoal was used as a heat source at different solids ratios, as indicated in Table 1 was used. The preheater 106 was at a temperature of 665 - 28 ° C (1225 - 25 F), the feed rate of the pyrolysis reactor 118 was approximately 0.0624 m per kg of carrier gas (1 pound per SCF) in each test run - The type of heating, the solids ratio and the transport gas composition and the liquid yield can be found in Table 1 for each example.

Tabelle 1Table 1

Teerausbeute aus der Blitz-Pyrolyse von subbituminöser Kohle/ TrägergasTar yield from flash pyrolysis of subbituminous coal / carrier gas

B3i-
spie1
B3i-
played 1
HeizartType of heating Feststoff
verhältnis
Solid
relationship
Transpor
(Vol-%)
N2+He CO
Transport
(Vol-%)
N 2 + He CO
-- tgas
2 H
tgas
2 H 2 °
Flüssigkeitsaus-
beute (% nach Fi
scher)
Fluid outlet
loot (% according to Fi
shear)
11 elektrischelectric 00 100100 -- -- 154154 22 Aluminiumaluminum 55 100100 -- -- 155155 33 KunstkchleKunstkchle 3,33.3 100100 00 106106 44th KunstkchleKunstkchle 3,33.3 9090 00 1010 140140 C
~>
C.
~>
KunstkchleKunstkchle 6,76.7 7878 5858 2222nd 158158
66th KunstkchleKunstkchle 3,33.3 00 9898 4242 151151 77th KunstkchleKunstkchle 3,33.3 22 8888 00 145145 88th KunstkchleKunstkchle 1818th 22 1010 172172

Der Vergleich der Ergebnisse des Beispiels 3 mit denen der Versuche 1 und 2 zeigt/ daß durch Gebrauch von Kunstkohle die Flüssigkeitsausbeute, die bei der Pyrolyse von subbitu-The comparison of the results of Example 3 with those of Experiments 1 and 2 shows / that the use of charcoal increases the liquid yield, which in the pyrolysis of subbitu-

BOEHMERT & BOEHMERTBOEHMERT & BOEHMERT

minöser Kohle erhalten wird, verglichen mit der durch elektrische Heizung oder Aluminiumteilchen bewirkte Wärmeübertragung herabgesetzt werden kann. Man glaubt, daß diese Herabsetzung der Ausbeute durch Katalyse des Crackings der verflüchtigten Kohlenwasserstoffe durch die Kunstkohle zustandekommt. Durch Vergleich der Versuche 3, 4 und 5 kann gezeigt werden, daß Zugabe von erhöhten Mengen Wasserdampf in den Reaktor die Flüssigkeits-Ausbeute bis zum gleichen Ausmaß, wie in der Abwesenheit von Kunstkohle erhalten, erhöhen kann. Weiterhin wird, wie in Beispiel 7 gezeigt, die Ausbeute an Flüssigkeiten gegenüber der durch Verwendung von inertem Transportgas erzielbaren erhöht, wenn Kohlendioxid als Teil des Transportgases in dem Pyrolysereaktor verwendet wird.coal is obtained as compared with that of electric Heating or aluminum particles caused heat transfer can be reduced. It is believed that this belittling the yield is achieved through catalysis of the cracking of the volatilized hydrocarbons by the artificial charcoal. By comparing experiments 3, 4 and 5 it can be shown that the addition of increased amounts of water vapor in the Reactor increase the liquid yield to the same extent as obtained in the absence of char can. Furthermore, as shown in Example 7, the yield of liquids compared to that by using inert Transport gas achievable increases when carbon dioxide is used as part of the transport gas in the pyrolysis reactor.

Aus den Ergebnissen der hier beschriebenen und anderer Versuche konnte geschlossen werden, daß bei Verwendung von heißer Kunstkohle als Wärmequelle für die Kohlepyrolyse das beste Transportgas zur Maximierung der Flüssigkeitsausbeute Wasserdampf alleine ist, Wasserdampf und Kohlendioxid gemischt an zweiter Stelle steht, gefolgt von Kohlendioxid alleine; ein inertes Transportgas führt zu der niedrigsten Flüssigkeitsausbeute. Das erfindungsgemäße Verfahren hat gegenüber früher bekannten zur Pyrolyse von kohlehaltigem Material wie Kohle und Hydrierung der Kohlenwasserstoff-Produkte des kohlehaltigen Materials viele Vorteile. Z.B. demonstriert die direkte Hydrierung in der Gasphase höhere Reaktivität und höhere Selektivität, dadurch wird eine bessere Hydrierung und daher bessere Ausnutzung des Wasserstoffs möglich, als wenn Hydrierung der gesammelten, flüssigen Kohlenwasserstoffe durchgeführt wird.From the results of the experiments described here and other experiments, it could be concluded that when using hot artificial coal as a heat source for coal pyrolysis is the best transport gas to maximize the liquid yield Water vapor alone is second, water vapor and carbon dioxide mixed comes second, followed by carbon dioxide alone; an inert transport gas leads to the lowest liquid yield. The method according to the invention has compared to previously known for the pyrolysis of carbonaceous material such as coal and hydrogenation of the hydrocarbon products the carbonaceous material has many advantages. E.g. direct hydrogenation in the gas phase demonstrates higher Reactivity and higher selectivity, resulting in better hydrogenation and therefore better utilization of the hydrogen possible than when hydrogenation of the collected liquid hydrocarbons is carried out.

Verglichen mit Verfahren, bei denen die verflüchtigten Kohlenwasserstoffe kondensiert, gesammelt, wieder aufgeheizt und anschließend hydriert werden, entstehen weniger Investitionsund Betriebskosten, da die Stufen für Kondensation, SammelnCompared to processes in which the volatilized hydrocarbons condensed, collected, reheated and then hydrogenated, there are fewer investments and costs Operating costs as the stages for condensation, collecting

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90 98 2 4/083 190 98 2 4/083 1

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und Wiederaufheizen eliminiert worden sind. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß, wenn die verflüchtigten Kohlenwasserstoffe kondensiert worden sind, sie aufgrund der stattgefundenen Hydrierung eine relativ niedrige Viskosität besitzen und daher leicht zu sammeln und zu transportieren sind. Durch die Verwendung der gleichen teilchenförmigen Wärmequelle in der Pyrolysereaktionszone und der Syngas-Quelle wird, da nur ein Kunstkohle-Kreisprozeß benötigt wird, ebenfalls ein geringerer Einsatz von Investitionskapital und geringere Betriebskosten erreicht.and reheating have been eliminated. Another advantage of the method according to the invention is that if the volatilized hydrocarbons have been condensed, they are a relative due to the hydrogenation that has taken place have low viscosity and are therefore easy to collect and transport. By using the same particulate Heat source in the pyrolysis reaction zone and the syngas source is, since only one charcoal cycle process is required is also achieved a lower use of investment capital and lower operating costs.

Obwohl dieses Verfahren anhand bevorzugter Ausführungen beschrieben worden ist, sind auch andere Ausfuhrungsformen möglich. Diese schließen z.B. den Gebrauch eines einzigen Zyklon-Reaktors für die Pyrolysereaktionszone und die Feststoff/Gas-Trennzone ein, wobei die Kosten für einen getrennten Zyklon für die Fest/Gas-Separation entfallen. Alternativ hierzu kann ein Teil der heißen teilchenförmigen Kunstkohle, die in der Oxidationszone anfällt, direkt in die Pyrolysereaktionszone rückgeführt werden, wobei die KunstkohIe-Umwandlungszone umgangen wird und somit nicht alle, aber genügend heiße, teilchenförmige Kunstkohle in die Kunstkohlekonvers ions ζ one zur Produktion der benötigten Syngas-Menge geleitet wird.Although this method is described on the basis of preferred embodiments has been, there are also other embodiments possible. These include, for example, the use of a single cyclone reactor for the pyrolysis reaction zone and the solids / gas separation zone a, whereby the costs for a separate cyclone for the solid / gas separation are omitted. Alternatively for this purpose, part of the hot particulate charcoal which is obtained in the oxidation zone can be fed directly into the pyrolysis reaction zone are recycled, the coal conversion zone is bypassed and thus not all, but enough hot, particulate charcoal in the charcoal conversion ions ζ one is directed to the production of the required amount of syngas.

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909824/08 31909824/08 31

Claims (23)

BOEHMERT & BOEHMERTBOEHMERT & BOEHMERT O 189O 189 AnsprücheExpectations 1'. Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von hydrierten Kohlenwasserstoffen aus einem kohlehaltigen Beschickungsmaterial, dadurch gekennzeichnet, daß es Oxidation in Gegenwart einer Sauerstoffquelle zur Herstellung von heißem, kohlehaltigem Restmaterial und einem Verbrennungsgas, wobei zumindest ein Teil des teilchenförmigen, kohlehaltigen Restes aus der Pyrolyse des kohlehaltigen Beschickungsmaterials stammt; Reaktion von zumindest einem Teil des teilchenförmigen kohlehaltigen Restes mit Wasserdampf bei praktischer Abwesenheit von nicht-pyrolysiertem kohlehaltigem Material zur Wasserstoffbildung; gleichzeitige Pyrolyse und Hydrolyse der Pyrolyse-Produkte des kohlehaltigen Materials durch Zusammenbringen von gasförmigem Wasserstoff - aus dem teilchenförmigen kohlehaltigen Rest gebildet, dem kohlehaltigen Beschikkungsmaterial und einer teilchenförmigen Wärmequelle, die mindestens einen Teil des heißen, kohlehaltigen Restes enthält, in einer Blitz-Pyrolyse-Reaktionszone mit Temperaturen zwischen 315 bis 1O95°C (600 bis 20000F), einem Druck bis etwa 6,89 c 10 N/m2 (TO 000 psig) und einer Feststoffverweilzeit kleiner als 5 Sekunden, zur Herstellung eines Pyrolyse-Produktstromes, der teilchenförmige, kohlehaltige Pyrolysereste, die teilchenförmige Wärmequelle und eine Gasmischung, bestehend aus verflüchtigten Kohlenwasserstoffen, einschließlich der Mittelfraktion und nicht verbrauchtes Wasserstoffgas, enthält; kondensierbare Kohlenwasserstoffe, die die Mittelfraktion des Gasgemisches enthalten, aufweist.1 '. A process for the continuous production of hydrogenated hydrocarbons from a carbonaceous feedstock characterized in that it comprises oxidation in the presence of an oxygen source to produce hot carbonaceous residue and a combustion gas, at least a portion of the particulate carbonaceous residue originating from pyrolysis of the carbonaceous batch; Reacting at least a portion of the particulate carbonaceous residue with water vapor in the practical absence of non-pyrolyzed carbonaceous material to form hydrogen; simultaneous pyrolysis and hydrolysis of the pyrolysis products of the carbonaceous material by bringing together gaseous hydrogen - formed from the particulate carbonaceous residue, the carbonaceous charge material and a particulate heat source containing at least a portion of the hot, carbonaceous residue, in a flash pyrolysis reaction zone with temperatures between 315 to 1095 ° C (600 to 2000 0 F), a pressure up to about 6.89 c 10 N / m 2 (TO 000 psig) and a solids residence time less than 5 seconds, for the production of a pyrolysis product stream, the particulate carbonaceous pyrolysis residues containing particulate heat source and a gas mixture consisting of volatilized hydrocarbons including the middle fraction and unused hydrogen gas; having condensable hydrocarbons, which contain the middle fraction of the gas mixture. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der2. The method according to claim 1, characterized in that the ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED - 29 -- 29 - 909824/0831909824/0831 BOEHMERT & BOEHMERTBOEHMERT & BOEHMERT teilchenförmige, kohlehaltige Rest in einer Oxidationszone oxidiert wird, der resultierende heiße, teilchenförmige kohlestoffhaltige Rest und das Verbrennungsgas durch eine Separationszone geleitet werden, in der der heiße, teilchenförmige, kohlehaltige Rest vom Verbrennungsgas getrennt wird, wobei mindestens ein Teil des abgetrennten heißen, teilchenförmigen, kohlehaltigen Restes zu einer Konversionszone weitergeleitet wird, in der er zur Wasserstoffgasherstellung verwendet wird.particulate, carbonaceous residue in an oxidation zone is oxidized, the resulting hot, particulate carbonaceous residue and the combustion gas by a Separation zone are passed in which the hot, particulate, carbonaceous residue is separated from the combustion gas is, wherein at least a portion of the separated hot, particulate, carbonaceous residue is passed to a conversion zone in which it is used for hydrogen gas production is used. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung von heißem, teilchenförmigen, kohlehaltigen Rest und Verbrennungsgasen der teilchenförmige, kohlenstoffhaltige Rest mit einer Sauerstoffquelle und Dampf in einer Oxidations-Konversionszone bei praktischer Abwesenheit von unpyrolysiertem kohlehaltigem Material umgesetzt wird, wobei zumindest teilweise Oxidation des Kohlenstoffs im kohlehaltigen Rest mit gleichzeitiger Produktion von Wasserstoffgas durch Reaktion des Wasserdampfes mit Kohlenstoff im kohlehaltigen Rest erfolgt.3. The method according to claim 1, characterized in that for the production of hot, particulate, carbonaceous Residual and combustion gases of the particulate, carbonaceous Rest with a source of oxygen and steam in one Oxidation conversion zone in the practical absence of unpyrolysed carbonaceous material is implemented, with at least partial oxidation of the carbon in the carbonaceous The rest with simultaneous production of hydrogen gas through reaction of the water vapor with carbon in the carbonaceous Rest is done. 4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Sauerstoffquelle reiner Sauerstoff sein soll.4. The method of claim 3, wherein the oxygen source should be pure oxygen. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Trennung des Gasgemisches vom kohlehaltigen Rest der Pyrolyse und Hydrierung von mindestens einem Teil der verflüchtigten Kohlenwasserstoffe der abgetrennten Gasmischung in Gegenwart eines Katalysators in einer Gas-Hydrierungszone aufweist.5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that that there is a separation of the gas mixture from the carbonaceous remainder of the pyrolysis and hydrogenation of at least a part of the volatilized hydrocarbons of the separated gas mixture in the presence of a catalyst in a Has gas hydrogenation zone. 6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die verflüchtigten Kohlenwasserstoffe zumindest teilweise durch nicht-reagierten Wasserstoff, der in der Gasmischung enthalten ist, hydriert werden.6. The method of claim 5, wherein the volatilized hydrocarbons at least partially hydrogenated by unreacted hydrogen contained in the gas mixture will. - 30 -- 30 - 909824/0831909824/0831 - - - BOEHMEKT & BOEHMERT "- - - BOEHMEKT & BOEHMERT " 7. Verfahren. nach .tospriich 5 oder 6, gekennzeichnet dadarch, daß eine WasserstofßcpieUe in die Hydrier-Zone füSr Ga.se ein-, gebracht wird- . - -7. Procedure. according to .tospriich 5 or 6, characterized by the fact that a hydrogen pool is introduced into the hydrogenation zone for gases . - - 8. Verfahren - nach iitaspriich 7, dadurch gekennzeichnet* daß das Wasserstoff gas, das .ans dem teilchenförmigen, kohlehaltigen Rest gebildet. wiiirie-, in die Hydrier—Zone für Gase eingebracht8. Method - according to iitaspriich 7, characterized * that the Hydrogen gas, the .ans the particulate, carbonaceous Rest formed. wiiirie, introduced into the hydrogenation zone for gases 9- Verfahren nach eimern der Ansprüche 5 bis 8, dadarch gekennzeichnet, daß das kohlehaltige Beschickungsmaterial Schwefel enthält, der mit Wasserstoffgas in der Pyrolysereaktionszone reagiert and Schwefelwasserstoffgas, bildet, da© Schwefelwasserstoff gas aas den verflüchtigten Kohlenwasserstoffen, die in der Hydrier—Zone für Gase hydriert worden sind, «äknurch 2bsammmenbringen des die -verflüchtigten Kohlenwasserstoffe end den Schwefelwasserstoff enthaltenen Stroms mit einer Äbsorp-1tionslösnng, in der Schwefelwasserstoff löslich ist, entfernt9- Process according to buckets of claims 5 to 8, characterized in that the carbonaceous feed material contains sulfur, which reacts with hydrogen gas in the pyrolysis reaction zone and forms hydrogen sulfide gas, since hydrogen sulfide gas is the volatilized hydrocarbons that are present in the hydrogenation zone for gases have been hydrogenated, "äknurch 2bsammmenbringen of the hydrocarbons -verflüchtigten end the current hydrogen sulfide contained tionslösnng with a Äbsorp- 1, is soluble in the hydrogen sulfide removed 1O. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch .gekennzeichnetff daß Wasserdampf zur Reaktion mit kohlehaltigem Rest zur Herstellung von Wasserstoffgas in äie Fyrolysereaktionszone eingebracht wird, wa. weitere fflyttojernamg der flüchtigen Kohlenwasserstoffe, die aus der Pyrolyse des kohlehaltigen Besdhickiiingsüiaterlals gebildet wurde# dnarchznfuhren, ■ ■1O. Is introduced Method according to one of the preceding claims, characterized .gekennzeichnet ff that water vapor for reaction with carbonaceous residue for the production of hydrogen gas in AEIE Fyrolysereaktionszone, wa. further fflyttojernamg of the volatile hydrocarbons which were formed from the pyrolysis of the carbonaceous Besdhickiiingsüiaterlals # dnarchznfuhren, ■ ■ Π. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet» daB Kohlendioxid in die Pycolysere— aktionszone eingebracht wird.Π. Method according to one of the preceding claims, characterized marked »that carbon dioxide in the Pycolysere— Action zone is introduced. 12. Verfahren nach Samspruich 11, dadurch . gekennzeichnet, daß Kohlendioxid.in genügender Menge zmr Reaktion mit dea kohlehaltigen Best rand dem kohlehaltigen Resten der !Pyrolyse in die EYrolysereaktiomszone eingebracht wird, um das Cracken12. Method according to Samspruich 11, thereby. marked that Carbon dioxide in sufficient quantity to react with the carbonaceous Best rand the carbon-containing residues of the! Pyrolysis in the EYrolysereaktiomszone is introduced to the cracking - 31 -- 31 - 90SS24/083190SS24 / 0831 BOEHMERT & BOETO-IERTBOEHMERT & BOETO-IERT der Kohlenwasserstoffe zu verhindern.to prevent the hydrocarbons. 13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Kohlendioxid in Mengen zwischen 0,0624 bis unge-13. The method according to claim 11 or 12, characterized in that that the carbon dioxide in amounts between 0.0624 to 3
fähr 1,25 m pro kg des Kohle en
3
about 1.25 m per kg of coal
wird (O,1 bis 20 SCF per pound).is (0.1 to 20 SCF per pound). 3
fähr 1,25 m pro kg des Kohle enthaltenden Restes zugemischt
3
mixed in approximately 1.25 m per kg of the coal-containing residue
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11, 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß das der Pyrolysezone zugeführte Kohlendioxid zwischen 10 bis 90 Vol.-% des insgesamt in die Pyrolysereaktionszone eingebrachten Gases ist.14. The method according to any one of claims 11, 12 or 13, characterized characterized in that the pyrolysis zone fed carbon dioxide between 10 to 90 vol .-% of the total in the Is pyrolysis reaction zone introduced gas. 15. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, wobei praktisch nur Wasserdampf und Kohlendioxid als Gase in die Pyrolysereaktionszone eingebracht werden.15. The method according to any one of claims 10 to 14, wherein practically only water vapor and carbon dioxide are introduced into the pyrolysis reaction zone as gases. 16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Pyrolysereaktionszone eine Temperatur zwischen ungefähr 315°C bis 76O°C {600°F bis 1400°F) hat.16. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the pyrolysis reaction zone a Temperature between about 315 ° C to 76O ° C {600 ° F to 1400 ° F). 17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Pyrolysereaktionszone bei einer Temperatur oberhalb ungefähr 48O°C (9000F) befindet.17. The method according to claim 16, characterized in that the Pyrolysereaktionszone is at a temperature above about 48O ° C (900 0 F). 18. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Festkörperverweilzeit in der Pyrolysereaktionszone zwischen 0,5 bis ungefähr 3 Sekunden beträgt.18. The method according to any one of the preceding claims, characterized characterized in that the solids residence time in the pyrolysis reaction zone is between 0.5 to about 3 seconds amounts to. 19. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Pyrolysereaktionszone einen Druck zwischen ungefähr 3,1 χ 10 Ν/πΤ bis 2,41 χ 10 N/m (450 bis 3500 psig) aufweist.19. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the pyrolysis reaction zone has a pressure between approximately 3.1 χ 10 Ν / πΤ to 2.41 χ 10 N / m (450 to 3500 psig). - 32 -- 32 - 909824/0831909824/0831 BOEHMERT & BOEHMERTBOEHMERT & BOEHMERT 20. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das kohlehaltige Beschickungsmaterial Kohle und der kohlehaltige Rest Kunstkohle aufweist.20. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the charcoal feed material Coal and the carbonaceous remainder has artificial charcoal. 21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß das kohlehaltige Beschickungsmaterial eine teilchenförmige agglomerationsfähige Kohle aufweist.21. The method according to claim 20, characterized in that the charcoal feed comprises a particulate agglomerable char. 22. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein teilchenförmiges, festes, kohlehaltiges Beschickungsmaterial der Blitz-Pyrolyse unterworfen wird, indem ein kontinuierlicher Transport eines kohlehaltigen Beschickungsmaterials in einem Trägergas, das praktisch "unschädlich" reaktiv für die Pyrolyseprodukte des festen, kohlehaltigen Beschickungsmaterials ist, zum Einlaß eines vertikal angeordneten, absteigenden Durchfluß-Blitzpyrolysereaktors mit einer vertikal angeordneten Pyrolysezone, die zwischen 315°C und 1O95°C (600 bis 20000F) und einem Druck zwischen 3,1 χ 106 bis 2,41 χ 107 N/m2 (450 bis 3500 psig) arbeitet und eine Feststoffverweilzeit von weniger als 5 Sekunden aufweist, transportiert wird; die Zuführung der teilchenförmigen Wärmequelle in eine vertikal angeordnete, ringförmige Kammer, die die obere Wandung des Pyrolyse-Reaktors umgibt, wobei die innere, periphere Wand der Kammer ein Überflußwehr für eine vertikal angeordnete Mischzone des vertikalen, absteigenden Durchfluß-Blitzpyrolysereaktors bildet, die teilchenförmige Wärmequelle in diese Kammer im Fluß durch ein belüftendes Gas, das praktisch "unschädlich" reaktiv gegenüber den Pyrolyseprodukten des teilchenförmigen, kohlehaltigen Beschickungsmaterial gehalten wird, stattfindet; das Einbringen des teilchenförmigen, kohlehaltigen Beschickungsmaterialsjsowie des Trägergases durch den Feststoff-Einlaß in die Mischkammer zum Erreichen einer turbulenten Mischung der teilchenförmigen Wärmequelle und des teilchenförmigen, kohlehaltigen Beschickungsmaterials und des Trägergases er-22. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that a particulate, solid, carbonaceous feed material is subjected to flash pyrolysis by a continuous transport of a carbonaceous feed material in a carrier gas that is practically "harmless" reactive for the pyrolysis products of the solid, carbonaceous feedstock is arranged a vertically to the inlet, descending flow Blitzpyrolysereaktors with a vertically arranged pyrolysis, which (to 2000 0 F 600) and a pressure between 3.1 χ between 315 ° C and 1O95 ° C 10 6 to 2.41 χ 10 7 N / m 2 (450 to 3500 psig) operating and having a solids residence time of less than 5 seconds is being transported; feeding the particulate heat source into a vertically arranged, annular chamber surrounding the upper wall of the pyrolysis reactor, the inner, peripheral wall of the chamber forming an overflow weir for a vertically arranged mixing zone of the vertical, descending flow-through flash pyrolysis reactor, the particulate heat source takes place in this chamber in the flow of an aerating gas which is kept practically "harmless" reactive to the pyrolysis products of the particulate, carbonaceous feed material; introducing the particulate, carbonaceous feed material and the carrier gas through the solids inlet into the mixing chamber to achieve turbulent mixing of the particulate heat source and the particulate, carbonaceous feed material and the carrier gas - 33 -- 33 - 90982A/0 8 3190982A / 08 31 BOEHMERT & BOEHMERTBOEHMERT & BOEHMERT folgt; der Durchsatz der turbulenten Mischung aus dem Mischbereich herunter in die Pyrolysezone zur Pyrolyse des teilchenförmigen kohlehaltigen Beschickungsmaterials in Gegenwart von gasförmigem Wasserstoff, der aus dem teilchenförmigen kohlehaltigen Rest gebildet wird, wobei gleichzeitig die Pyrolyse-Produkte des teilchenförmigen kohlehaltigen Beschickungsmaterials hydriert werden, um einen Pyrolyse-Produktstrom der Feststoffe, eingeschlossen die teilchenförmige Wärmequelle und einen kohlehaltigen Feststoffrest der Pyrolyse des teilchenförmigen, kohlehaltigen Beschickungsmaterials und eine Gasmischung von Trägergas und Pyrolysegasen, das nicht-reagierten Wasserstoff und hydrierte, verflüchtigte Kohlenwasserstoffe, eingeschlossen die Mittelfraktion, enthält, stattfindet.follows; the flow rate of the turbulent mixture from the mixing area down to the pyrolysis zone for pyrolysis of the particulate carbonaceous feed material in the presence of gaseous hydrogen, which is formed from the particulate carbonaceous residue, at the same time the pyrolysis products of the particulate charcoal feed material are hydrogenated to form a pyrolysis product stream the solids, including the particulate heat source and a carbonaceous solid residue pyrolysis of the particulate, carbonaceous feed material and a gas mixture of carrier gas and pyrolysis gases, the unreacted hydrogen and hydrogenated, volatilized hydrocarbons, including the middle fraction, contains, takes place. 23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich Wasserdampf in die vertikale ringförmige Kammer zur Reaktion mit mindestens einem Anteil des kohlehaltigen Restes zur Bildung von Wasserstoffgas eingebracht wird.23. The method according to claim 22, characterized in that additionally water vapor in the vertical annular chamber is introduced to react with at least a portion of the carbonaceous residue to form hydrogen gas. - 34 -- 34 - 909824/0909824/0
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