DE2952923A1

DE2952923A1 - Verfahren zum abtrennen von feststoffen von kohlenfluessigkeiten

Info

Publication number: DE2952923A1
Application number: DE19792952923
Authority: DE
Inventors: Norman Loren Carr; Edgar Lee Mcginnis
Original assignee: Gulf Research and Development Co
Current assignee: Gulf Research and Development Co
Priority date: 1978-04-03
Filing date: 1979-03-15
Publication date: 1980-12-18
Also published as: NL7915024A; AU523579B2; EP0004716A3; PL116324B1; AU4496779A; ZA791251B; GB2043683B; JPS55500183A; FR2495176A1; CA1116545A; US4203839A; EP0004716A2; GB2043683A; WO1979000870A1; PL214619A1

Description

P 29 52 923.5 steubstrasse io D-8032 GRAFELFING-MONCHEN

TELEFON· (089) 85 23 33 TELEX· 529 830 «te«d

IHR ZEICHEN.

mein zeichen. Kelly-136 27. Juni 1980

GULF RESEARCH & DEVELOPMENT COMPANY Pittsburgh, Pennsylvania U.S.A.

Verfahren zum Abtrennen von Feststoffen von Kohlenflüssigkeiten

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abtrennen supendierter Kohlenmineralteilchen von Kohlenflüssigkeiten. Obwohl die suspendierten Teilchen hier als "Kohlenmineralteilchen" bezeichnet werden, wird festgestellt, daß der Ausdruck "Kohlenminerale" Mineralrückstände, unlösliche organische Substanzen oder eine Kombination dieser beiden Komponenten einschließt.

Mehrere Verfahren zur Herstellung entaschter flüssiger und/oder fester kohlenwasserstoffhaltiger Kraft- oder Brennstoffe aus Rohkohle befinden sich derzeit im Entwicklungsstadium. Eines dieser Verfahren ist als "Solvent Refined Coal" (SRC)-Verfahren bekannt. Dieses Verfahren beruht auf einem Lösungs- bzw. Solvationsprozeß und ist in mehreren Patentschriften, wie der US-PS 3 884 794 (auf die hier ausdrücklich Bezug genommen

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Professional Representative before the European Patent Office

wird), beschrieben. Beim SRC-Verfahren wird zerkleinerte Rohkohle mit einem hydroaromatische Verbindungen enthaltenden Lösungsmittel unter Kontakt mit Wasserstoff in einer ersten Zone bei hoher Temperatur und hohem Druck aufgeschlämmt, wodurch kohlenwasserstoffhaltige Kraft- oder Brennstoffe aus den Kohlenmineralen durch Übertragung von Wasserstoff von den Verbindungen des hydroaromatisehen Lösungsmittels zu dem in der Kohle enthaltenen kohlenwasserstoffhaltigen Material aufgelöst werden. Das Gemisch wird dann in eine zweite Zone übergeführt, in der das gelöste kohlenwasserstof f haltige Material mit Wasserstoff reagiert. Das Lösungsmittel reagiert dabei ebenfalls mit Wasserstoff zum Ersatz des Wasserstoffverlusts in der ersten Zone. Das mit Wasserstoff angereicherte Lösungsmittel wird zurückgeführt. Die gelösten Kohlenflüssigkeiten enthalten suspendierte Teilchen von Kohlenmineralen und ungelöste Kohle. Die Teilchen sind sehr klein (einige haben Submikrongröße) und lassen sich daher nur sehr schwer von den gelösten Kohlenflüssigkeiten abtrennen.

Gemäß der Erfindung fügt man zu einer suspendierte oder dispergierte Mineralrückstandsteilchen enthaltenden Kohlenflüssigkeit, beispielsweise dem flüssigen Produkt eines Lösungs- bzw. Solvationsprozesses, vor der Abtrennung der suspendierten Mineralrückstandsteilchen ein Calciumsalz, beispielsweise Calciumcarbonat hinzu. Es wurde gefunden, daß durch die Zugabe eines Calciumsalzes die Kohlenmineralfeststoffe rascher, als es sonst möglich wäre, von der Kohlenflüssigkeit abgetrennt werden können. Die mit dem Calciumsalz versetzte Kohlenflüssigkeit kann dann einer beliebigen herkömmlichen Fest/Flüssig-Trennmethode, wie einer Filtration, Sedimentation bzw. Absitzung, Hydrozyklonbehandlung oder Zentrifugierung, unterworfen werden. Im Gegensatz zu einem Filterhilfsmittel, welches nur einen durch Filtration erfolgenden Trennvorgang auf mechanischem Wege fördert, be-

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günstigt das erfindungsgemäß eingesetzte Calciumsalz sämtliche Methoden zur Feststoffabtrennung. Wegen der raschen Abtrennbarkeit der Feststoffe durch Filtration wird die Erfindung in den nachfolgenden Beispielen jedoch anhand der Filtrationsmethode näher erläutert.

Aus den nachfolgenden Beispielen ist ersichtlich, daß ein handelsübliches Diatomeenerde-Filterhilfsmittel die Filtriergeschwindigkeit einer Kohlenflüssigkeit nachteilig beeinflußt, wenn dieses Filterhilfsmittel der Kohlenflüssigkeit direkt als solches einverleibt wird. Die Erfahrung auf dem Gebiet der Kohleverflüssigung hat gezeigt, daß als Filterhilfen bekannte Materialien, welche den Filtriervorgang mechanisch beeinflussen, die Filtriergeschwindigkeit von Kohlenflüssigkeiten nur dann verbessern, wenn sie als FiI-tervorbeschichtungsmaterial angewendet werden. Die der Erfindung zugrundeliegende Feststellung, daß Calciumcarbonat die Filtriergeschwindigkeit von Kohlenflüssigkeiten verbessert, wenn es direkt zu der zu filtrierenden Kohlenflüssigkeit gegeben wird, läßt erkennen, daß es nicht als Filterhilfsmittel wirkt. Die nachstehenden Beispiele zeigen, daß die auf Calciumcarbonat zurückzuführende Verbesserung der Filtriergeschwindigkeit von der mit einem Filterhilfsmittel als Vorbeschichtungsmaterial erzielten Verbesserung verschieden ist und die letztere Verbesserung überlagern kann.

Aus den nachstehenden Daten geht klar hervor, daß die festgestellte vorteilhafte Wirkung des Calciumsalzzusatzes auf die Filtriergeschwindigkeit einer Kohlenflüssigkeit chemischer Natur ist, im Gegensatz zu dem mechanischen Effekt, welcher bei bekannten Filtriersystemen durch als herkömmliches Filterhilfsmittel fungierendes Calciumcarbonat ausgeübt wird. Nachstehend werden beispielsweise Daten angegeben, aus denen hervorgeht, daß Calciumcarbonat die Filtriergeschwindigkeit einer Kohlenflüssigkeit bei 2O4°C

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-f-i.

(40O⁰F) durchgeführten Filtrationstests nicht erhöhte, bei entsprechenden, jedoch bei 26O°C (500⁰F) durchgeführten Tests dagegen zu einer Erhöhung der Filtriergeschwindigkeit führte. Wenn die Wirkung des Calciumcarbonats jene eines herkömmlichen mechanischen Filterhilfsmittels wäre, hätte sich auch bei einer Filtriertemperatur von 2O4°C (400⁰F) eine Verbesserung der Filtriergeschwindigkeit ergeben.

Die bekannte Tatsache, daß die natürlich vorkommenden Minerale, welche in Kohlenflüssigkeiten suspendiert sind und während des Filtriervorgangs entfernt werden, einen beträchtlichen Anteil von Calciumsalzen (wie Calciumcarbonat) enthalten, ist ein weiteres Indiz dafür, daß das zugesetzte CaI-ciumsalz keinen mechanischen Einfluß auf den Filtrierprozeß hat. Wenn die Wirkung mechanischer Natur wäre, würde das von Natur aus vorhandene Calciumcarbonat selbst als Filterhilfsmittel wirken. Die in der Kohlenflüssigkeit supendierten natürlichen Minerale machen die Kohlenflüssigkeit extrem schwer filtrierbar, woraus hervorgeht, daß die Wirkung des erfindungsgemäß zugesetzten Calciumsalzes auf einen anderen Faktor als die bloße Gegenwart von Calciumcarbonat in der Kohlenflüssigkeit zurückzuführen ist.

Obwohl keine Festlegung auf irgendeine Theorie beabsichtigt ist, kann in der Kohlenflüssigkeit eine chemische Wirkung aufgrund einer Reaktion des zugesetzten Calciumsalzes mit dem in der Kohlenflüssigkeit von Natur aus enthaltenen Kohlendioxid eintreten, welche zur Auskristallisation eines Calciumcarbonatüberzuges rings um die einzelnen suspendierten Kohlenmineralteilchen führt, wodurch die Teilchen vergrößert und leichter abtrennbar gemacht werden. Der Überzug kann sich auch um mehrere suspendierte Teilchen ausbilden, wobei Aggregate oder Klumpen von Teilchen entstehen. Das in den suspendierten Mineralteilchen natürlich vorkommende Calciumcarbonat Tcann eine η Keimeffekt hinsicht-

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lieh der Kristallisation von frischem Calciumcarbonat ausüben, oder andere Minerale in den suspendierten Teilchen können die Kristallisation des Calciumcarbonats um die suspendierten Mineralteilchen katalysieren. Wenn das zugesetzte Calciumsalz Calciumcarbonat ist, kann aus diesem beim Vermischen mit oder Auflösen in der Kohlenflüssigkeit C0„ freigesetzt werden, welches dann für die Rekristallisation verfügbar ist. Abgesehen von diesem freigesetzten CO₂ ist Kohlendioxid in der Kohlenflüssigkeit (unabhängig davon, ob die Flüssigkeit unter atmosphärischem oder überatmosphärischem Druck steht) in großer Menge vorhanden, da es beim Kohleverflüssigungsprozeß aufgrund der beträchtlichen Spaltung der Kohlenwasserstoffmolekülketten innerhalb der Kohle (welche in der Nachbarschaft der Kohlenstoff-Sauerstoff-Bindungen, die ein schwaches Glied in der Kette darstellen, erfolgt) gebildet wird.

Es wurde ein Test durchgeführt, um aufzuzeigen, daß eine Kohlenflüssigkeitsumgebung geeignet ist, die Kristallisation von Calciumcarbonat herbeizuführen. Bei diesem Test wurde Tetrahydronaphthalin (Tetralin), welches eine wichtige Komponente eines zur Kohleverflüssigung verwendeten Lösungsmittels darstellt, mit Calciumacetat versetzt. Eine Kohlendioxidatmosphäre wurde bei der Temperatur und beim Druck der Kohleverflüssigung aufrechterhalten. Calciumcarbonat wurde gebildet und abfiltriert. Dieser Test zeigt, daß in einem zur Kohleverflüssigung dienenden flüssigen Lösungsmittel Calciumcarbonat ausgehend von einem Calciumsalz in Gegenwart von Kohlendioxid auskristallisiert.

Erfindungsgemäß kann jedes beliebige Calciumsalz verwendet werden, welches dazu befähigt ist, eine stabile und homogene Mischung oder Dispersion in der Kohlenflüssigkeit zu bilden und dadurch in die Lage versetzt zu werden, nach Umsetzung mit CO₂ in Form von Calciumcarbonat um einzelne suspendierte

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-Ζ-ί

Mineralteilchen (oder Gruppen suspendierter Mineralteilchen) zu kristallisieren. Man kann auch ein kombiniertes Calciumsalz (Calciumdoppelsalz), wie Dolomit (CaCO₃-MgCO₃), verwenden. Dolomit ist ein natürlicher Bestandteil von Kohlenmineralen.

Zahlreiche Literaturstellen befassen sich mit der allgemeinen Verwendung von Calciumcarbonat als Filterhilfsmittel in anderen Systemen als Kohlenflüssigkeiten. Die US-PS 3 138 beschreibt z.B. ein Verfahren zur Filtration von alkalischen Laugen oder Flüssigkeiten, wobei Calciumcarbonatteilchen als Filterhilfsmittel verwendet werden. In dieser Patentschrift wird erwähnt, daß bei der Filtration von Natriumaluminatlauge die als "Aragonit" bekannte kristalline Form von Calciumcarbonat ein besseres Filterhilfsmittel als die als "Calcit" bekannte kristalline Form darstellt. Aus der Patentschrift geht ferner hervor, daß die Calcitteilchen klein sind und die Form von Kugeln mit einem einheitlichen Teilchendurchmesser von etwa 2,5 /um aufweisen, während die Aragonitteilchen größer und nadelartig sind und eine Breite von etwa 1 bis 5 ^um sowie eine Länge von etwa 5 bis etwa 40 pi besitzen.

Da das Calciumcarbonat gemäß US-PS 3 138 551 als Filterhilfsmittel fungiert, war zu erwarten, daß die relativ großen Aragonitteilchen wirksamer als die kleinen Calcitteilchen sind. Ein Filterhilfsmittel erfüllt die mechanische Funktion, daß es entfernte Teilchen am Filtermedium während des Filtriervorgangs im Abstand voneinander hält und so offene Strömungskanäle für die Flüssigkeit bereitstellt. Relativ große Filterhilfsmittelteilchen bewirken diesen mechanischen abstandswahrenden Effekt im allgemeinen besser als kleinere Teilchen. Im Gegensatz dazu übt das Calciumcarbonat bei der Filtration von Kohlenflüssigkeiten, wie erwähnt, eine chemische anstatt mechanische Wirkung aus. Da dieser chemische

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Effekt mit einer Reaktion und möglicherweise Auflösung des Calciumcarbonats verbunden ist, wäre zu erwarten, daß die Calcitform des Calciumcarbonats, welche eine kleinere Teilchengröße hat, sehr wirksam sein würde. Die nachstehenden Beispiele zeigen, daß die Calcitform des Calciumcarbonats tatsächlich in sehr wirksamer Weise zu einer wesentlichen Beschleunigung der Filtriergeschwindigkeit von Kohlenflüssigkeiten führt. Im Gegensatz zu herkömmlichen Filterhilfen, welche eine mechanische Wirkung ausüben, bei der die geringe Korngröße des Calcits ungünstig wäre, stellt die Zugabe kleiner Calcitteilchen bei der Filtration von Kohlenflüssigkeiten einen günstigen Faktor dar.

Das bei den nachstehend erläuterten Filtriertests verwendete Calciumcarbonat ist das Handelsprodukt "Carbium". Es stellt praktisch zur Gänze in der Calcitkristallform vorliegendes Calciumcarbonat mit einem Reinheitsgrad von 96,6% dar. Die Calcitteilchen haben einen Größenbereich von 0,7 bis 9 ^im (durchschnittlich 2 jtirn) und werden von einem Sieb mit einer lichten Maschenweite von 44 yum (325 mesh) zurückgehalten. Bei den Filtertests werden die festen Teilchen in die angegebene Flüssigkeit eingestreut, wobei man nach Rühren eine homogene Mischung oder Lösung erhält.

Die beim erfindungsgemäßen Verfahren zuzusetzende Gewichtsmenge an festem Calciumsalz (bezogen auf das Volumen der mineralhaltigen Kohlenflüssigkeit) hängt vom jeweiligen Calciumsalz ab, beträgt jedoch im allgemeinen etwa 1 bis 1OO g/Liter, vorzugsweise etwa 10 bis 50 g/Liter. Vorzugsweise wird Calciumcarbonat der Kohlenflüssigkeit im allgemeinen als Stoffbeschickung vor der Filtration zugesetzt, aber es kann auch als Vorbeschichtungsmaterial (oder sowohl als Vorbeschichtungsmaterial als auch als Stoffbeschickung) angewendet werden. Wenn Calciumcarbonat als Calciumsalz eingesetzt wird, soll die Fest/Flüssig-Trennung

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bei einer Temperatur oberhalb 204 C (>4O0 F), vorzugsweise oberhalb 218 oder 232°C (>425 oder 450⁰F) , durchgeführt werden. Ausgezeichnete Resultate werden bei Temperaturen von mindestens 246 oder 26O°C (475 oder 500°F) erzielt. Bei SRC-Druckfiltern können so hohe Filtriertemperaturen wie 316°C (600 F) angewendet werden. Das Calciumcarbonat kann bei derselben oder auch bei niedrigerer oder höherer Temperatur als die Temperatur der Fest/Flüssig-Trennstufe zugesetzt werden. Der Calciumsalzzusatz oder die Feststoffabtrennung können bei Atmosphärendruck oder überatmosphärischem Druck erfolgen. Der Druck muß bei der Filtration einen die Filterfunktion gewährleistenden Wert erreichen und beträgt im allgemeinen 3,5 bis 42 kg/cm (50 bis 600 psi), vorzugsweise 7 bis 14 kg/cm² (100 bis 200 psi).

Bei der Durchführung der Filtriertests der nachstehenden Beispiele wird ein innerhalb des Filterelements angeordnetes Sieb mit einer lichten Maschenweite von etwa 163 um (90 mesh) bis zu einer Tiefe von 1,27 cm (0.5 in.) mit Diatomeenerde vorbeschichtet. Das Filterelement hat einen Innendurchmesser von 1,9 cm und eine Höhe von 3,5 cm sowie

eine Oberfläche von 2,84 cm . Zur Verhinderung einer Verformung wird das Sieb auf einen massiven Rost gestellt. Zur Durchführung der Vorbeschichtung wird eine 5gewichtsprozentige Suspension des Diatomeenerde-Vorbeschichtungsmaterials in einem leichten Weichmacheröl unter einem Stick-

2
stoffdruck von 2,8 kg/cm (4O psi) auf das Sieb aufgedrückt.

Die Vorbeschichtung erfolgt bei einer Temperatur nahe jener des anschließenden Filtriervorgangs. Das resultierende poröse Bett des Vorbeschichtungsmaterials hat ein Gewicht von etwa 1,2 g. Nach der Abscheidung des Vorbeschichtungsmaterials wird Stickstoff etwa 1 bis 2 Sekunden bei einem Druck von etwa 0,35 kg/cm (etwa 5 psi) <sur Entfernung von Leichtölspuren durch den Filter geblasen. Das Leichtöl fließt in ainen auf eine automatische Waage gestellten Be-

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hälter und wird darin gewogen, damit die Abscheidung der erforderlichen Menge des Vorbeschichtungsmaterials sichergestellt wird. Anschließend wird das Leichtöl verworfen. Die Waage ist an ein Registriergerät für den späteren Gebrauch angeschlossen, welches eine kontinuierliche (in 5 Sekunden-Abständen) gedruckte Aufzeichnung des gesammelten Filtrats als Funktion der Zeit liefert.

Eine 750 g-Probe vom unfiltrierten Öl ohne jeglichen Zusatz wird dann in einen als Vorratsbehälter dienenden getrennten Autoklaven gegeben. Das unfiltrierte Öl wird bei Temperaturen von 38 bis 54°C (100 bis 130°F) gehalten und kontinuierlich gerührt. Das Rühren wird mit Hilfe von zwei Turbinen eines Durchmessers von jeweils 5 cm durchgeführt. Die Achsgeschwindigkeit beträgt 2000 UpM. Zu Beginn der Filtration wird der Autoklaven unter einen vorbestimmten

Stickstoffdruck von 2,8 bis 5,6 kg/cm (40 bis 80 psi) gesetzt. Das aus dem Autoklaven ausfließende unfiltrierte Öl strömt durch eine Vorheizschlange, deren Verweilzeit durch Betätigen von Ventilen geregelt wird und die am Einlass und Auslass mit Thermoelementen ausgestattet ist, mit deren Hilfe das den Filter erreichende ungefilterte Öl bei einer gleichmäßigen Temperatur gehalten wird. Das ungefilterte öl strömt vom Vorerhitzer zum Filter, wo ein fester Filterkuchen und ein Filtrat erhalten werden. Das Filterelement und der Filtererhitzer sind ebenfalls mit Thermoelementen ausgerüstet. Wie erwähnt, wird das Filtrat auf einer Waage aufgefangen, und sein Gewicht wird alle 5 Sekunden automatisch festgehalten. Das Filtrat wird in einem sauberen Behälter aufgefangen.

Ferner werden Vergleichstests zur Bestimmung der Wirkung eines Calciumcarbonat-Zusatzes unter Verwendung des gleichen ungefilterten Öls, für das Filtrationswerte ermittelt wurden,' durchgeführt. Zuerst werden das Rohrsystem und der

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Filter mit Stickstoff bei einem Druck von etwa 7 kg/cm (etwa 100 psi) vom ungefilterten Öl gereinigt. Der Zusatzstoff wird sodann in den das ungefilterte Öl enthaltenden Autoklaven (Vorratsbehälter) gegeben. Ein getrenntes Filterelement wird in der vorstehend beschriebenen Weise ausgerüstet und vorbeschichtet, und die Tests unter Anwendung eines Zusatzstoffs im ungefilterten Öl werden in der in den nachstehenden Beispielen beschriebenen Weise durchgeführt. Nach jeder Filtration wird der Rückstand am Vorbeschichtungsmaterial im Filter zur Entfernung des ungefilterten Öls mit Stickstoff gefüllt und mit einer geeigneten Flüssigkeit gewaschen.

Nachstehend wird eine Analyse einer bei den Tests der folgenden Beispiele verwendeten typischen ungefilterten SRC-Ausgangskohlenflüssigkeit angegeben. Obwohl in den Druckverminderungsstufen des Verfahrens etwas Leichtöl von der Ölbeschickung zum Filter übergeht, verliert das dem Filter zugeführte öl vor der Filtration nichts von seinem Feststoffgehalt.

spezifisches Gewicht bei 15,6°C (60°F): 1,15

kinematische Viskosität bei 98,8°C (210⁰F): 24,1-lO"⁶m²/s (24,1 cSt)

Dichte bei 15,6°C (60⁰F): 1,092 Aschegehalt: 4,49 Gew.-* Pyridinunlosliche: 6,34 Gew.-% Destillation gemäß ASTM D1160

% Temperatur, ⁰C (⁰F) bei 1 Atm.

5 270 (518)

10 285 (545)

20 297 (566)

30 317 (6O2)

40 341 (645)

50 368 (695)

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- li -

% Temperatur, ⁰C (⁰F) bei 1 Atm.

60 409 (768)

70 487 (909)

71-Gewinnung sämtlicher destillierbarer Anteile erfolgt bei 466°C (925°F)

Beispiel 1

Eine Aufschlämmung einer einen Mineralrückstand enthaltenden Kohlenflüssigkeit wird bei 26O°C (500⁰F) und einem Fiiterdruckabfall von 5,6 kg/cm (80 psi) filtriert. Die bei diesen Tests filtrierte Kohlenflüssigkeit ("Ausgangsmaterial A") wird mit und ohne Zusatz von Calcit filtriert. Bei dem unter Zusatz von Calcit durchgeführten Test wird fester Calcit in die Kohlenflüssigkeit bei Raumtemperatur eingestreut und die Flüssigkeit wird dann gerührt. Anschließend wird das Gemisch auf die Filtriertemperatur erhitzt. Der Calcit bildet eine homogene Mischung oder Dispersion. Die nachstehend angegebenen Filtriergeschwindigkeiten gelten für die erste Minute der Filtration.

Fi1triergeschwin-Kohlenflüssiqkeit Zusatz, Gew.-% diqkeit, q/min

Ausgangsmaterial A keiner 4,5

Ausgangsmaterial A Calcit, 2,7 % 5,8

Die Ergebnisse zeigen, daß der feste Calcitzusatz die Filtriergeschwindigkeit wesentlich verbessert.

Beispiel 2

Die Filtrierbedingungen dieses Beispiels entsprechen jenen der Tests von Beispiel 1 mit der Ausnahme, daß die den Calcit enthaltende Kohlenflüssigkeit vor der Filtration 60 Minuten bei der Filtriertemperatur gehalten wird.

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Zusatz,	Gew.-%	Filtriergeschwin- diakeit, q/min
keiner		4,5
Calcit,	1,3 %	6,8
Calcit,	2,7 %	5,7

Kohlenflüssiqkeit Ausgangsmaterial A Ausgangsmaterial A Ausgangsmaterial A

Ein Vergleich des mit 2,7 % Calcit durchgeführten Tests dieses Beispiels mit Beispiel 1 zeigt, daß ähnliche Resultate unabhängig davon erzielt werden, ob das calcithaltige, dem Filter zugeführte Ausgangsgemisch 60 Minuten vor der Filtration bei der Filtriertemperatur gehalten wird oder nicht.

Beispiel 3

Es werden Filtriertests unter Verwendung einer einen Mineralrückstand enthaltenden Kohlenflüssigkeit ("Ausgangsmaterial B") durchgeführt. Die Temperatur der Kohlenflüssigkeit während der Filtriertests beträgt 26O°C (500⁰F) und der Druckabfall über dem Filter 5,6 kg/cm (80 psi). Ein Test wird
ohne Filterhilfsmittel durchgeführt, während ein anderer
Test nach Suspendieren eines Diatomeenerde- Filterhilfsmittels in der Kohlenflüssigkeit vorgenommen wird. Bei den
Tests wird der Filter in der vorgenannten Weise mit einem
Filterhilfsmittel vorbeschichtet. Die nachstehend angegebenen Filtriergeschwindigkeiten gelten für die erste Minute der Filtration.

Filtriergeschwin-Kohlenflüssiqkeit Zusatz, Gew.-% diqkeit, q/min

Ausgangsmaterial B keiner 3,9

Ausgangsmaterial B Diatomeenerde, 2,4

1 X

Die obigen Resultate zeigen, daß ein als solches zugesetztes Diatomeenerde-Filterhilfsmittel die Filtriergeschwindigkeit negativ beeinflußt. Es ist bekannt, daß Filterhilfen, welche eine mechanische" oder nicht-chemische Wirkung ausüben, sich bei der Filtration von Kohlenflüssigkeiten nicht günstig aus wirken, wenn sie als solche zugegeben (d.h. mit der zum FiI-

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ter strömenden Ausgangsflüssigkeit vermischt) werden. Ferner ist bekannt, daß Filterhilfen mit mechanischer Wirkungsweise bei Anwendung als Filtervorbeschichtungsmaterial die Filtration von Kohlenflüssigkeiten begünstigen.

Beispiel 4

Es werden weitere Filtriertests unter Verwendung einer mineralhaltigen Kohlenflüssigkeit ("Ausgangsmaterial C") durchgeführt, um die Wirkung verschiedener nicht-reaktiver Materialien mit jener von Calcit auf die Filtriergeschwindigkeit der Kohlenflüssigkeit zu vergleichen. Die Tests werden mit der Kohlenflüssigkeit bei 26O°C (500⁰F) und einem Filterdruckabfall von 5,6 kg/cm (80 psi) vorgenommen. Bei allen Tests wird der Filter in der vorgenannten Weise mit einem Filterhilfsmittel vorbeschichtet. Die nachstehend angegebenen Filtriergeschwindigkeiten gelten für die erste Minute der Filtration.

Filtrier-

Kohlen- Teilchengröße geschwindigkeit,

flüssigkeit Zusatz, Gew.-% des Zusatzes q/min

Ausgangsma terial C	keiner	149 (80	-	bis bis	177 100	yum mesh)	1	,0
Ausgangsma terial C	Sand, 0,7 %	149 (80	bis bis	177 100	um mesh)	1	,1
Ausgangsma terial C	neutrales Alu miniumoxid, 0,7 %	(^	4 um 325	mesh)		O	,3
Ausgangsma terial C	Calcit, 0,7 %			2	,2

Die obigen Resultate zeigen, daß der Calcitzusatz die Filtriergeschwindigkeit wesentlich verbessert, während Sand und neutrales Aluminiumoxid nur eine geringe oder keine Verbesserung bewirken. Da Sand und neutrales Al₅O₃ vermutlich eine mechanische Wirkung auf den Filter ohne Erzielung eines Vorteils ausüben, wird der mit Calcit erreichte Vorteil offensichtlich auf andere Weise (d.h. aufgrund eines chemischen

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Effekts) erzielt.

Beispiel 5

Man führt Tests durch, um die Wirkung der Temperatur auf die Filtriergeschwindigkeit einer mineralhaltigen Kohlenflüssigkeit ("Ausgangsmaterial D") im Gemisch mit Calcit aufzuzeigen. Bei diesen Tests wird eine Kohlenflüssigkeit-Destillatfraktion mit einem Siedebereich von 49 bis 187°C (120 bis 368°F) unabhängig von und vor der Zugabe des Calcits, welcher in die Kohlenflüssigkeit als Feststoff eingesprüht wird, zugegeben. In keinem Test wird der Kohlenflüssigkeit eine Mischung von Calcit und Leichtöl zugesetzt. Der Druckabfall

2 bei den Tests beträgt jeweils 5,6 kg/cm (80 psi) und die

Temperatur der Flüssigkeit entweder 2O4°C oder 26O°C (400⁰F oder 500°F). Die nachstehend angegebenen Filtriergeschwindigkeiten gelten für die erste Minute der Filtration.

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Kohlenflüssiqkeit

Ausgangsmaterial D
Ausgangsmaterial D
Ausgangsmaterial D
Ausgangsmaterial D
Ausgangsmaterial D
Ausgangsmaterial D
Ausgangsmaterial D
Ausgangsmaterial D
Ausgangsmaterial D
Ausgangsmaterial D

Filtriertemperatur, °C (⁰F)

260 (500)

26Ο (5OO)

260 (50O)

204 (40O)

2Ο4 (40O)

204 (4OO)

204 (400)

204 (40O)

204 (400)

2Ο4 (40O)

Zusatz, Gew.-%	1 5	Filtriergeschwin- diqkeit, q/min
keiner		2,6
5 5	1 J	3,9
5 5		4,3
5 5	1 5	3,0
5 5	2 S	2,8
9 s		3,7
9 S	1 S	3,7
9 5		3,4
14 S		4,8
14 s		4,5
K Leichtöl	IS Calcit
IS Leichtöl +
t Leichtöl	S Calcit
K Leichtöl +
<i Leichtöl	K Calcit
ί Leichtöl +	K Calcit
i Leichtöl +
S Leichtöl	S Calcit
i Leichtöl +

K) CD CJl

Die obigen Resultate zeigen, daß bei einer Filtriertemperatur von 26O°C (5OO°F) die Filtriergeschwindigkeit bei Verwendung eines Leichtöls ohne Calcit erhöht wird und daß die Zugabe von Calcit zu einer weiteren Verbesserung der Filtriergeschwindigkeit führt. Bei einer Filtriertemperatur von 2O4°C (400°F) führt die Gegenwart von immer höheren Leichtölmengen zu ebenfalls fortschreitend verbesserten Filtriergeschwindigkeiten aufgrund einer Viskositätsverminderung, jedoch bewirkt der Calcitzusatz entweder keine weitere Erhöhung oder eine geringfügige Verminderung der Filtriergeschwindigkeit. Aus den Werten geht hervor, daß die günstige Wirkung des Calcits temperaturabhängig ist, und es zeigt sich deutlich, daß der vom Calcit ausgeübte Effekt chemischer Natur ist. Wenn der Effekt mechanischer Natur wäre (wie im Falle eines herkömmlichen Filterhilf smittels), würde sich auch bei den bei 2O4°C (400°F) durchgeführten Tests ein Vorteil bei Verwendung von Calcit ergeben.

rr

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zum Abtrennen von Teilchen von Kohlenmineralen von einer Kohlenflüssigkeit, in welcher die Teilchen suspendiert sind, dadurch gekennzeichnet, daß man der Kohlenflüssigkeit vor der Trennstufe extra 1 bis 100 g eines Calciumsalzes pro Liter Kohlenflüssigkeit zusetzt und die Kohlenflüssigkeit während der Trennstufe eine Temperatur von mehr als 204° C (:>400° F) aufweist, wobei das Calciumsalz die Geschwindigkeit der Abtrennung der Kohlenmineralteilchen von der Kohlenflüssigkeit erhöht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Calciumsalz Calciumacetat verwendet.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man als Trennstufe eine Filtrierstufe anwendet.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man als Trennstufe eine Filtrierstufe anwendet und ein Vorbeschichtungsmaterial auf den Filter aufbringt.

5. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man als Trennstufe eine Absitz- bzw. Sedimentationsstufe anwendet.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet. daß man als Trennstufe eine Filtrierstufe anwendet und das Calciumsalz als Vorbeschichtungsmaterial auf den Filter aufbringt.

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Qp₁GlNAL INSPECTED

7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Calciumsalzmenge von etwa IO bis 50 g pro Liter Kohlenflüssigkeit anwendet und die Kohlenflüssigkeit Kohlendioxid enthält.

8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kohlenflüssigkeit während der Trennstufe eine Temperatur von mehr als 218° C ( 425° F) , vorzugsweise von mehr als 232° C (> 450° F) aufweist.

9. Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß man als Calciumsalz Calciumcarbonat verwendet.

10. Verfahren nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß man als Calciumcarbonat Calcit verwendet.

11. Verfahren nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß man als Calciumcarbonat Aragonit verwendet.

12t» Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß man als Calciumsalz CaCO₃-MgCO₃ verwendet.

13. Verfahren nach Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß man das Calciumcarbonat in Form eines Feststoffes zusetzt.

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