DE2853366A1

DE2853366A1 - Verfahren zur aufbereitung von bei der kohleveredlung anfallenden, nicht destillierbaren feststoffhaltigen kohlenwasserstofffraktionen

Info

Publication number: DE2853366A1
Application number: DE19782853366
Authority: DE
Inventors: Sigurd Dipl Ing Jorzyk; Helmut Dipl Ing Dr Ing Wuerfel
Original assignee: Saarbergwerke AG
Current assignee: Saarbergwerke AG
Priority date: 1978-12-11
Filing date: 1978-12-11
Publication date: 1980-06-26
Also published as: JPS5580489A; AU536134B2; US4257870A; DE2853366C2; GB2036790A; AU5369979A; PL120895B1; ZA796705B; PL220292A1; GB2036790B

Description

Saarbergwerke Aktiengesellschaft

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abtrennung von Feststoffen aus nicht destillierbaren, flüssiqen Kohlenwasserstoff fraktionen , die neben weiteren Produktkompunenten bei der Veredlung von Kohle unter erhöhten Temperaturen anfallen.

Bei der Veredlung von Kohle, beispielsweise der Verkokung oder der Verflüssigung durch Extraktion oder Hydrierung, fallen als Reaktionsprodukte unter anderem gasförmige und flüssige Kohlenwasserstoffe an, die, soweit sie destillierbar sind, in einer oder mehreren Destillationsstufen abgetrennt werden können. Dabei wird in der Regel als Destillationsrückstand eine Kohlenwasserstofffraktion gewonnen, die mit den in den Reaktionsprodukten immer enthaltenen Feststoffteilchen, wie nicht umgesetzten Kohleteilchen, Ascheteilchen und im Falle der Kohleverflüssigung gegebenenfalls auch Katalysatorteilchen, angereichert ist.

Im Falle der Kohleverflüssigung besteht die Rückstandsfraktion im wesentlichen aus Bitumen, während im Falle der Steinkohleverkokung unter anderem Steinkohleteerpech als DeBtillierrückstand anfällt.

Im gereinigten Zustand eignet sich insbesondere Steinkohlenteerpech als Ausgangsmaterial für die Herstellung eines hochwertigen Nadelkokses, der in erheblichen Mengen für elektrometallurgische Zwecke benötigt wird.

Die Abtrennung der Feststoffteilchen aus den flüssigen Kohlenwasserstoff fraktionen bereitet jedoch erhebliche Schwierigkeiten

Bekannte Methoden, wie Filtration, Sedimentation unter Schwerkraft oder auch Zentrifugieren, führen, wie sich gezeigt hat, nicht zu dem gewünschten Erfolg.

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Aus dem Bereich der Kohlehydrierung ist es darüberhinaus bereits bekannt geworden, der als ein Endprodukt der Hydrierung anfallenden feststoffhaltigen, flüssigen Bitumenfraktion eine aromatische Verbindungen enthaltene Benzinfraktion zuzumischen (DE-OS 2644410). Durch Zumischung der Benzinfraktion gelingt es zwar das Filtriervermögen des Bitumens zu verbesseren, doch ist der Wirkungsgrad der Feststoff abtrennung noch nicht befriedigend.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein wirkungsvolles Verfahren zur Abtrennung von Feststoffen aus schweren, nicht destillierbaren Kohlenwasserstofffraktionen zu entwickeln.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, da3 die flüssige Kohlenwasserstofffraktion durch Abkühlen verfestigt und in zerkleinerter Form mit einem Lösungsmittel in Kontakt gebracht wird und daß aus der Lösung zunächst die Feststoffe und dann das Lösungsmittel abgetrennt werden.

Das entscheidende Merkmal des Verfahrens liegt darin»die zu reinigende Kohlenwasserstofffraktion nicht in ihrem flüssigen Ausgangszustand mit dem Lösungmittel zu behandeln, sondern sie, beispielsweise durch Kühlung, zu verfestigen, dann zu zerkleinern und erst jetzt in zerkleinertem festem Zustand mit dem Lösungsmittel zu kontaktieren.

Anstatt verfestigt und dann erneut aufgemahlen kann die zu reinigende Kohlenwasserstofffraktion auch zunächst zerstäubt und dann in Tröpfchenform verfestigt werden, so daß sich die Aufmahlung erübrigt.

Es hat sich überraschenderweise gezeigt, daß sich das anfallende Gemisch nunmehr besonders vorteilhaft in Zentrifugen und Zyklonen, also unter Wirkung von Zentrifugalkräften, sehr gut trennen läßt. Bei einer nach dem erfindungsgemäßen Ver-

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fahren behandelten Bitumenfraktion, deren Feststoffgehalt vor der Behandlung bei etwa 50 % lag, ergab sich ein RestTestetoffgehalt im Bitumen von etwa 0,1 S. Der erzielte technische Erfolg dürfte in erster Linie darauf zuiibkzufuhren Bein, daß sich durch die Verfestigung und anschließende Zerkleinerung der zu reinigenden Fraktion zunächst einmal größere, mit Kohlenwasserstoffteilchen versetzte Asche - bzw. andere Feststoffaglomerate bilden. Durch die Behandlung mit dem Losungsmittel werden die Kohlenwasserstoffe dann au3 diesem Verbund herausgelöst, so daß ein relativ großvolumiges Festetoffgerüst zurückbleibt, welches sich dann leicht aus der Lösung abtrennen läßt.

Die Abtrennung der ungelösten Feststoffe aus der Lösung erfolgt, wie bereits erwähnt, zweckmäßigerweise in Zentrifugen oder Zyklonen. Aber auch andere Trennmethoden, wie Filtrieren und Sedimentation sind möglich. Nach Abtrennung der Feststoffe wird dann das Lösungsmittel selbst aus der nunmehr feststofffreien Lösung abgeschieden, beispielsweise durch Verdampfen, und gegebenenfalls rezirkuliert.

Die mittlere Korngröße auf die die zu reinigende Kohlenwasserstoff fraktion nach ihrer Verfestigung aufgemahlen wird, liegt zweckmäßigerweise bei etwa 100 - lOOOyU. .

Als Lösungsmittel können Verbindungen wie Toluol, Benzol, Xylol upd Tetrahydrofuran verwendet werden.

Ein besonders vorteilhafter Anwendungsfall des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt auf dem Gebiet der Kohlenverflüssigung. Bei der Verflüssigung von Kohle unter erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur entweder durch Extraktion oder durch Hydrierung fällt bekanntlich eine Produktfraktion an, die neben Wasser, unverbrauchtem Wasserstoff, gasförmigen Kohlen-

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Wasserstoffen 'md Destjllatölen noch Bitumen enthält. Die Zerlegung der Produktfraktion in einzelne Komponenten erfolgt in mehreren Schritten, wobei als Sumpfprodukt der letzten Destillationsstufe, in der Regel ist dies eine Vakuumdestillationsstufe, das Bitumen zusammen mit den in der Produktfraktion ebenfalls noch anwesenden Feststoffen, wie Ascheteilchen, nicht umgesetzten Kohleteilchen und möglicherweise auch Katalysatortpilchen, anfällt.

Zur Abtrennung der Feststoffe aus der Bitumenfraktion wird diese durch Abkühlung verfestigt, dann 3ufgemahlen und anschließend vorzugsweise unter Erwärmung, mit dem Lösungsmittel behandelt. Dabei wird das Bitumen aus dem durch den Grad der Aufmahlung vorgegebenen Feststoff- und Aschegerüst, herausextrahiert. Dann werden, wie bereits erwähnt, zunächst die verbleibenden Feststoffteilchen und anschließend das Lösungsmittel aus der Lösung abgetrennt.

Es hat sich gezeigt, daß sich für den Fall der Kohleverflüssigung neben den bereits genannten Lösungsmitteln besonders vorteilhaft ein im Zuge der Verflüssigung erzeugter Destillatölschnitt, dessen Siedebeginn vorzugsweise bei etwa 75 C und dessen Siedeende vorzugsweise bei etwa 200 C liegt, eignet.

Falls das im Zuge der Kohleverflüssigung erzeugte Bitumen verkokt wird, kann auch ein bei der Verkokung gewonnener Destillatölschnitf als Lösungsmittel verwendet werden. Die Abtrennung des Lösungsmittels aus der feststofffreien Lösung aus Bitumen und Lösungsmittel erfolgt mit Vorteil durch Verdampfung. Das abgetrennte Lösungsmittel kann dann erneut eingesetzt werden.

Die Menge des einzusetzenden Lösungsmittels hängt unter anderem von der Art des Lösungsmittels ab. Bei Verwendung von Destillatöl wurden zweckmäßigerweise etwa 2 Teile Lösungsmittel mit einem Teil feststoffhaltigem Bitumen vermischt.

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Das gereinigte Bitumen aus der Kohleverflüssigung kann zur Herstellung von schwerem Heizöl verwendet werden, wobei etwa drei Teile Bitumen mit einem Teil Hittelöl und/oder Schweröl, welches ebenfalls bei der Kohleverflüssigung als Produkt gewonnen wird, vermisrht werden. Die Zugabe des Mittel- und/ oder Schweröls erfolgt dabei zweckmäßigerweise vor oder während der Abtrennung des Lösungsmittels aus eier Lösung.

Ein weiterer bevorzugter Anwendungsfall des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt in der Reinigung von Steinkohleteerpech, welcher als Rückstand bei der Aufbereitung von Kokereiprodukten aus der Verkokung von Steinkohlen anfällt. Es hat sich gezeigt, daß das sonst wenig wertvolle Kokereiabfaliprodukt Steinkohleteerpech im gereinigten Zustand zu hochwertigem Nadelkoks verkokt werden kann, welcher zur Herstellung von Elektroden für elektrometallurgische Zwecke benötigt wird.

Ein weiterer, sehr wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, daß die zu reinigende Kohlenwasserstoff fraktion vor dem Reinigungsschritt auf einfache Weise zwischengelagert werden kann, da die Reinigung nicht unmittelbar im Anschluß an die Produktion zu erfolgen braucht.

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Claims

La/Bo 06.12.1978 Saarbergwerke Aktiengesellschaft Verfahren zur Aufbereitung von bei der Kohleveredlung 'anfallenden, nicht destillierbaren feststoffhalt igen Kohlenwasserstofffraktionen Patentansprüche

1.) Verfahren zur Abtrennung von Feststoffen aus nicht destillierbaren, flüssigen Kohlenwasserstofffraktionen, die neben weiteren P.roduktkomponenten bei der Veredlung von Kohle unter erhöhten Temperaturen anfallen, dadurch gekennzeichnet, daß die flüssige Kohlenwasserstofffraktion durch Abkühlen ver· festigt und in zerkleinerter Form mit einem Lösungsmittel in Kontakt gebracht wird und daß aus der Lösung zunächst die Feststoffe und dann das Lösungsmittel abgetrennt werden.

2.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die flüssige Kohlenwasserstofffraktion zerstäubt und die sich bildenden Tröpfchen durch Abkühlen verfestigt werden.

3.) Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtrennung des Lösungsmittels aus der Lösung durch Verdampfen erfolgt.

4.) Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die verfestigte Kohlenwasserstofffraktion auf eine mittlere Korngröße von etwa 100 bis lOOOyttzerkleinert wird.

5.) Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als nicht destillierbare feststoffhaltige Kohlenwasserstofffraktion eine Bitumenfrnktion behandelt wird, die bei der Verflüssigung von Kohle nach Abtrennung von Wasser, Gas und Destillatölen als feststoffhaltiges Reaktionsprodukt anfällt.

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6.) Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Lösungsmittel ein kohlestämmiger Destillatölschnitt verwendet wird.

7.) Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daü als Lösungsmittel ein aus dem bei der Kohle= verflüssigung anfallenden Reaktionsgemisch abgetrennter Destillatölschnitt verwendet wird.

8.) Verfahren nach den Ansprüchen 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Destillatölschnitt einen Siedebeginn von etwa 75° C und ein Siedeende von etwa 200° C aufweist .

9.) Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das anfallende fest stofffreie Bitumen zurainde£t teilweise zur Herstellung von schwerem Heizöl verwendet wird, wobei etwa 3 Teile Bitumen mit I Teil Mittel- und/oder Schweröl, welches ebenfalls bei der Verflüssigung von Kohle anfällt, vermischt werden.

10.) Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Hittelöl und/oder Schweröl vor oder während der Abtrennung des Lösungsmittels der Lösung aus Bitumen und Lösungsmittel zugegeben wird.

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