DE3107712A1

DE3107712A1 - Schweres heizoel auf kohlestaemmiger basis

Info

Publication number: DE3107712A1
Application number: DE19813107712
Authority: DE
Inventors: Heinz-Gerhard Prof. Dipl.-Chem. Dr. 6232 Bad Soden-Neuenhain Franck; Rudolf Dipl.-Chem. Dr. 4100 Duisburg Oberkobusch; Jürgen Dipl.-Chem. Dr. 4600 Dortmund Stadelhofer
Original assignee: Ruetgerswerke AG
Current assignee: Ruetgers Germany GmbH
Priority date: 1981-02-28
Filing date: 1981-02-28
Publication date: 1982-09-30
Also published as: DE3107712C2; JPS57158290A; GB2093858B; GB2093858A; AU546685B2; AU8094182A

Description

RÖTGERSWERKE Aktiengesellschaft, D-6000 Frankfurt a.Main

Pat-811-R

Patentanmeldung '

Schweres Heizöl auf kohlestämmiger Basis

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Die Erfindung bezieht sich auf die Verwendung eines vorwiegend

auf kohlestämmiger Basis hergestellten Kohleöls als Brennstoff. 20

ι Heizöle sind mengenmäßig die wichtigsten Produkte des Kuppelproduktspektrums der Mineralölraffination. Schwere Heizöle

I" finden insbesondere Anwendung als Brennstoff im Hochofenprozeß, im Kraftwerksbetrieb, als BunkerÖl für Schiffe und als s Industriebrennstoff.

Die zunehmende Verknappung von Mineralöl und die Ungewißheit bezüglich der Verfügbarkeit dieses Rohstoffes haben zu einem i. gesteigerten Interesse an der Ausnutzung von alternativen , Rohstoffquellen geführt. Eine sowohl mengenmäßig als auch

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bezüglich der Verteilung aufder Erde gut verfügbare Alternative für Mineralöl ist Kohle.Die vielerorts angestrebte Substitution des Mineralöls zielt daher zunächst auf den Ersatz von ölprodukten im Brennstoffsektor ab.Außerdem könnten dann weitere/

... ^ , ... . ,,„... .Stengen mineral-/

öl stämmige^ Hei ζ öle .fur andere Zwecke, z.B. die chemische .

Industrie, zu leichten Produkten umgewandelt werden (siehe z.B. R. Dempwolff, Bitumen 6,1980, Seite 161).

Ein Nachteil bei der direkten Verwendung von Kohle als Brennstoff ist insbesondere die umständliche Handhabbarkeit des Festbrennstoffes. Es wurden daher Kohleverflüssigungsverfahren entwickelt, um Kohle in flüssige, pumpbare Brennstoffe umzuwandeln (siehe z.B. H.-G. Franck und A. Knop, Kohlechemie, Kap. 7, Springer-Verlag, Berlin 1979). Bei diesen Verfahren wird Kohle in prozeßstämmigen Lösungsmitteln angemaischt und unter Hochdruck mit molekularem Wasserstoff umgesetzt. Die Verfahren zielen entweder auf die Herstellung von Benzinen (SRC 2, Η-Coal-Verfahren) oder auf die Herstellung von raffinierten, schweren Brennstoffen für Kraftwerke ab (SRC I - Verfahren).

Ein Nachteil dieser Verfahren besteht darin, daß wegen des hohen Kostenaufwandes für diese Hochdruckprozesse eine wirtschaftliche Realisierung noch in weiter Ferne liegt.

Auf kohlestämmiger Basis sind neben dem oben genannten Hydrierverfahren Prozesse bekannt, nach denen Kohlebrennstoffe durch Suspendierung von fein zerkleinerter Kohle in Wasser hergestellt werden (siehe z.B. Kohleschlamm-Brennstoffe für Dieselmotoren, Erdöl und Kohle-Erdgas-Petrochemie, Band 33, Heft 11, November 1980, Seite 499).

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Diese Wasser-Kohle-Suspensionen sollen auch speziell für den Kraftwerksbetrieb geeignet sein. Der Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, daß große Anteile Wasser als Baiast in dem Brennstoff mitgeführt werden. Es wurde daher vorgeschlagen, Methanol oder andere brennbare, organische Flüssigkeiten als Trägermedien zu verwenden (siehe z.B. Kohletransport durch Rohrleitungen mit Methanol, Erdöl und Kohle-Erdgas-Petrochemie, Band 33, Heft 9, September 1980, Seite 402). Jedoch bringen alle derartigen Suspensionen eine große mechanische Beanpsruchung der Fördereinrichtungen mit sich, was zu häufigen störungen und Stillstandzeiten der .Verbrennungsanlagen führt. Dies wird in einem Vergleichsbeispiel dargelegt.

Es besteht daher ein dringender Bedarf nach Verfahren, nach denen Kohle in pumpbare, flüssige Brennstoffe überführt werden kann, um die Brennstoffversorgung auf eine gesicherte Basis zu stellen und gleichzeitig mineral öl stämmige Heizöle in leichte Produkte weiterveredeln zu können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Verwendung der reichlich vorhandenen Kohle die Herstellung eines derartigen flüssigen, pumpbaren Brennstoffes zu ermöglichen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß ein hocharomatisches Kohleöl, welches dadurch erhalten worden ist, daß zerkleinerte Kohle oder Torf mit aromatischen Kohlenwasserstoff gemischen als Lösungsmittel unter Anwendung erhöhter Temperatur drucklos oder bei erhöhtem Druck ohne Zugabe von gasförmigem Wasserstoff desintegriert worden ist, gegebenenfalls nach Zusatz weiterer Lösungsmittel zur Einstellung der Viskosität auf 10 - 2000 . 1O~⁶ m/s als schweres Heizöl verwendet wird.

Die Herstellung hocharomatischer Kohleöle ist Gegenstand älterer Patentanmeldungen P 29 35 039.8, P 29 44 689.7, P 30 13 066.6, P 30 30 723.4 und P 30 33 228.6 der Anmelderin.

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Sie erfolgt bevorzugt dadurch, daß man Kohle unterschiedlichen Inkohlungsgrades mit aromatischen Rückständen aus der Dampfpyrolyse von Mineral ölfraktionen in Kombination mit kohlestämmigen Aromatengemisehen mit einem mittleren Siedepunkt oberhalb 35O⁰C₁ gegebenenfalls unter Zusatz weiterer Lösungs - mittel, wie z.B. Anthracenöl oder Waschöl, desintegriert.

Die Reaktion wird dabei zur Herstellung des erfindungsgemäßen Brennstoffes im Temperaturbereich von 250 - 42O⁰C, vorzugsweise 300 - 42O⁰C, ausgeführt. Bei der Wahl von höchstsiedenden Aromatengemtfschen mit einem mittleren Siedepunkt oberhalb 35O⁰C kann die Reaktion bei atmosphärischem Druck durchgeführt werden; werden tiefer siedende Aromatengemisehe zur Desintegration eingesetzt,. baut sich naturgemäß

ein erhöhter Druck bis etwa 50 bar auf. 15

Entsprechend der gewählten Kohleanteile kann die Viskosität des Brennstoffes bei 100⁰C zwischen 10 und 2000 · 10~⁶ m²/s schwanken. Ein Einstellen der gewünschten Viskosität ist jedoch durch Fluxen mit gut verträglichen Aromatengemisehen, wie z.B. schwerem Anthracenöl oder Waschölen möglich (siehe z.B. H.-G. Franck, G. Collin, Steinkohlenteer, Seite 56 ff, Springer-Verlag, Berlin 1968)*

Als Kohlen kommen erfindungsgemäß insbesondere Steinkohlen und Bräunkohlen in Betracht. Die Verwendung anderer kohlen stoffhaltiger Rohstoffe, wie z.B. Torf, ist jedoch ebenfalls möglich.

überraschenderweise hat sich bei der erfindungsgemäßen Herstellung des Brennstoffes auf vorwiegend kohTestämmiger

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Basis gezeigt, daß durch die Über 35O⁰C siedende kohlest ämnri ge Aromatenfraktion eine ausgezeichnete Homogenisierung der Kohle mit dem übrigen Lösungsmittel erreicht wird. Dies hebt das Verfahren vorteilhaft gegenüber anderer Kohleextraktionsprozesse, die unter •'Verwendung von reinem Anthracenöl arbeiten, ab (siehe z.B. G.O. Davis et al, Journal of the Inst, of Fuel, 1977, 121), da bei der Verwendung derartiger Lösungsmittel keine makroskopische Homogenisierung des Produktes erreicht wird und somit die Förderung derartiger Brennstoffe durch

Pumpen und andere Fördereinrichtungen stark erschwert wird. 10

In den Beispielen 1 und 2 ist das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von schweren Heizölen weiter erläutert. Der erfindungsgemäße Brennstoff ist besonders vorteilhaft in Kraftwerken und in Hochöfen einsetzbar, da bei diesen Ver wendungszwecken der Aschegehalt des erfindungsgemäß herge stellten schweren Heizöls von untergeordneter Bedeutung 1st. Beispiel 3 dient als Vergleichsbeispiel, um den Vorteil der Verwendung von'hochsiedenden Aromatengemisehen gegenüber den bereits oben zitierten organischen Suspensionsmitteln, wie z.B.

Heizöl S, bezüglich der Homogenisierung aufzuzeigen. Beispiel 1:

20 Gew.-Teile Gasflamm-Kohle (Westerholt, Aschegehalt 5,8 %,

Flüchtigengehalt 37,5 %) werden mit 70 Gew.-Teilen Pechdestillat

aus der Wärme-/Druckbehandlung von Steinkohlenteerpech (Siedebeginn 345⁰C) und 10 Gew.-Teilen PyrolyseÖl aus der Spaltung von Naphtha (Siedebeginn 225⁰C) bei einer Reaktionstemperatür von 35O⁰C und einer Reaktionsdauer von 2 h umgesetzt. Dabei baut sich ein Maximaldruck von 6 bar auf. Das auf diese Weise erhältliche Produkt ist durch folgende Daten charakterisiert:

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Dichte (2O⁰C)	: 1,213 g/cm³
Viskosität .(100⁰C)	: = 1,28 · 10~⁴ m²/s
Flammpunkt (p.m.) *	: 183⁰C
Verkokungsrückstand	: 18,2 %
(Conradson) ·**
Asche	: 1,2 %
Schwefel	: 0,74 %
Heizwert	: 37.200 kJ/ka

Kohlenwasserstoffe mit derartigen Eigenschaften lassen sich als schwere Brennstoffe in den o.g. Einsatzgebieten ver- ^ wenden.

Beispiel 2:

25 Gew.-Teile Gasflammkohle (Fürst Leopold, Aschegehalt 6,2 %, Flüchtigengehalt 38,5 %) werden mit 40 Gew.-Teilen Pechdestillat aus der Wärme/Druckbehandlung von Steinkohlenteerpech, 15 Gew.-Teilen Pyrolyseöl aus der Spaltung von Rohbenzin und 20 Gew.-Teilen Waschöl (Siedebereich 240 - 300⁰C) aus der Raffination von Steinkohlenteer wie in Beispiel 1 beschrieben behandelt. Dabei baut sich ein Druck von 20 bar auf.

Das auf diese Weise erhältliche homogene Kohleöl ist durch folgende Werte charakterisiert:

Dichte (2O⁰C)	: 1,230 g/cm³
Viskosität (100⁰C	: = 2,50 * 10~⁴ m²/s
Flammpunkt (P.M.$	: 12O⁰C
Verkokungsrückstand	: 23,5 %
(Conradson)
Asche	: 1,6 %
Schwefel	: 0,68 %
Heizwert ·	: 37.000 kJ/kq

Kohlenwasserstoffe mit derartigen physikalischen Eigenschaften lassen sich als schwere Brennstoffe in den o.g. Einsatzgebieten verwenden.

* Pensky - Martens
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Beispiel 3 (Vergleich)

Man verfährt wie in Beispiel 1. Als Lösungsmittel wird mineralöl stämmiges schweres Heizöl eingesetzt. Das Reaktionsprodukt ist nicht homogen: Dies führt nach kurzer Zeit zur Bildung eines beträchtlichen Bodensatzes. Diese Satzbildung führt beim technischen Betrieb zu außerordentlichen Störungen in der Vorratshaltung, in Fördereinrichtungen und bei der Verbrennung.

Claims

ROTGERSWERKE Aktiengesellschaft, D-6000 Frankfurt/Main Pat-811-R Patentansprüche 15

1. Verwendung eines hocharomatischen Kohleöls, welches dadurch erhalten worden ist, daß zerkleinerte Kohle oder Torf mit aromatischen Kohlenwasserstoffgemischen als Lösungsmittel unter Anwendung erhöhter Temperatur drucklos ²^ oder bei erhöhtem Druck ohne Zugabe von gasförmigem Wasserstoff desintegriert worden ist, gegebenenfalls nach Zusatz weiterer Lösungsmittel zur Einstellung der Visl

Heizöl.

der Viskosität auf 10 - 2000 * 10~⁶ m²/s als schweres

2. Verwendung eines hocharomatischen Kohleöls als schweres Heizöl nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein aromatisches Kohleöl eingesetzt wird, das dadurch erhalten worden ist, daß Steinkohle oder Braunkohle mit aromatischen Rückständen aus der Damp.fpyrolyse von Mineral ölfraktionen in Kombination mit kohlestämmigen Aromatengemisehen mit einem mittleren Siedepunkt oberhalb 35O⁰C, gegebenenfalls unter Zusatz weiterer Lösungsmittel, bei Drücken bis 50 bar und Temperaturen zwischen 250 und 42O⁰C desintegriert worden sind.

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3. Verwendung eines hocharomatischen Kohleöls als schweres Heizöl nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kohleöl eingesetzt wird, das zuvor mit aromatischen ölen auf die gewünschte Viskosität eingestellt worden ist.