DE3124934C2

DE3124934C2 - Verfahren zur Aufarbeitung von bei der Kohlehydrierung anfallenden Rückständen

Info

Publication number: DE3124934C2
Application number: DE19813124934
Authority: DE
Inventors: Helmut Dipl.-Ing. Dr. 6685 Blieskastel Würfel
Original assignee: GfK SE
Current assignee: GfK SE
Priority date: 1981-06-25
Filing date: 1981-06-25
Publication date: 1986-10-09
Also published as: DE3124934A1

Abstract

Bei einem Verfahren zur Aufarbeitung von bei der Kohlehydrierung anfallenden Rückständen zu Anreiböl und sonstigen Wertstoffen wird das Bodenprodukt des Heißabscheiders nach der Flash-Verdampfung mit einem solchen kohlestämmigen Verdünnungsmittel behandelt, daß schwere Öle und Weichbitumen aus dem Bodenprodukt in Lösung gehen, das Hartbitumen jedoch nicht. Das mit Weichbitumen angerei cherte Verdünnungsmittel wird von dem Bitumen enthaltenden Bodenprodukt getrennt, das Verdünnungsmittel aus dem Filtrat abgetrieben und das zurückbleibende Weichbitumen zusammen mit den restlichen Ölen als Anreiböl verwendet.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Auf-

des Betriebsdruckes von etwa 700 bar auf 300 bar beim Hydrierprozeß in der Sumpfphase. Anreiböl muß über eine geeignete Viskosität verfügen, um die Kohle rein physikalisch in Suspension zu halten. Nachteilig ist auch, daß das zusätzlich als Anreiböl verwendete leichte Destillatöl (Mitteldestillat) zu Verdampfungen im Vorerhitzer der Hydrieranlage neigt, so daß ein erheblicher Teil an Wärmeenergie beim ungewollten Verdampfungsprozeß zusätzlich aufgebracht

ίο werden muß. Das verdampfte Anreiböl läßt ferner die Konzentration der Feststoffe ansteigen, so daß die Gefahr eines Verkokens im heißen Teil des Vorerhitzers besteht. Die verdampfte Menge des Anreiböls nimmt ein größeres Volumen im Reaktor ein, wodurch der Kohle wertvoller Reaktionsraum genommen wird. Das verdampfte Anreiböl hat ferner keinen Anteil an der Hydrierreaktion mehr, weil der Obergang von Wasserstoff von partiell hydrierten Aromaten des Anreiböls auf die thermisch sich zersetzende Kohle während des Hydriervorganges in der Sumpfphase nur in flüssiger Phase stattfindet

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, diese Nachteile zu vermeiden und zusätzlich die Weichbitumenfraktion aus dem Heißabscheiderprodukt als An- reiböl nutzbar zu machen, wobei das sonst als Anreiböl verwendete Mitteldestillat eingespart und so die Hydrierausbeute erhöht wird.

Dies wird nach der Erfindung bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch erreicht, daß die Aufarbeitung in drei Stufen erfolgt, wobei in der ersten Stufe das Bodenprodukt einer Entspannungsverdampfung unterzogen wird, der dabei anfallende Rückstand in der zweiten Stufe mit einem zwischen 40° C und 200° C siedenden wasserstoff reichen Lösungsmittel zur Abtrennung der Restöle sowie des Weichbitumens behandelt wird und der von Weichbitumen, Restölen und Lösungsmittel befreite Rückstand der zweiten Stufe in der dritten Stufe mit einem weiteren, aromatischen Lösungsmittel zur Abtrennung des Hartbitumens in Kon-

arbeitung des bei der Hydrierung von Kohle unter er- 40 takt gebricht wird.

höhtem Druck und unter erhöhter Temperatur anfallen- Erfindungsgemäß wird zumindest ein Teil der in der

den Bodenproduktes des Heißabscheiders, bei dem

Bodenproduktes

durch Verwendung geeigneter Lösungsmittel die Schweröle sowie das Bitumen zumindest teilweise abgetrennt werden.

Beim bekannten IG-Farben-Hydrierverfahren wurde der größte Teil des Anreiböls durch Schleudern des Heißabscheiderbodenproduktes erhalten. Der Abschlamm aus der Schleuder (Schleuderrückstände) wurde dann geschwelt. Das als Anreiböl zurückgeführte so Schleuderöl hatte jedoch noch bis zu ca. 10% Feststoffe und einen relativ hohen Gehalt an schwer hydrierbaren Asphalten, die nicht entfernt werden konnten. Anreiböl soll aber frei von Substanzen sein, die am Hydrierprozeß nicht mehr teilnehmen, d. h. es sollte möglichst frei von schwer hydrierbaren Asphalten sein. Das Anreiböl soll aber auch frei von Ballaststoffen wie Restkohle und Asche sein, da diese Feststoffe am Hydriervorgang nicht teilnehmen und der frischen Kohle wertvollen Reaktionsraum wegnehmen. ω

»ei neueren ν€ιιϋιιΓ£π ντΐΓυ \m5 Bcuenprodukt des Heißabscheiders nicht mehr geschleudert, sondern einer Vakuumstufe zugeführt, in der bei Temperaturen um 400⁰C das Vakuum-Gasöl, das asphaltfrei ist, Überkopf gewonnen und der eingedickte Hydrierrückstand aus dem Flash-Behälter abgezogen und vergast wird, um Wasserstoff herzustellen. Die Verwendung von asphaltfreien Anreibölen führte zu einer wesentlichen Senkung zweiten Stufe gewonnenen öle und des Weichbitumens nach Abtrennung des Lösungsmittels als Anreiböl verwendet

Das unter Verwendung der Weichbitumenfraktion erhaltene Anreiböl neigt weniger zur Verdampfung und ist leicht hydrierbar, so daß Betriebsdrücke von 300 bar oder weniger eingehalten werden können. Die Entspannungsverdampfung des Bodenproduktes aus dem Heißabscheider braucht nicht unter technischem Vakuum durchgeführt zu werden, da es wegen des nachfolgenden Extraktionsvorganges nicht darauf ankommt, daß das Vakuumöl vollständig abgetrennt wird. Es können bei der Entspannungsverdampfung z. B. Betriebsdrücke von 400 bis 533 mbar (300 bis 400 Torr) oder auch Atmosphärendruck herrschen, was mit erheblichen Einsparungen an technischer Apparatur verbunden ist.

Durch die Extraktion relativ wasserstoffreicher Bestandteile aus dem Flash-Rückstand mit z. B. Hydrierbenzin bei ca. 50-100° C vermindert sich auch die Viskosität des Bodcnprodüktcs beträchtlich, so daß mehr angereichertes Dünnlauf-Produkt abgeschleudert wird, welches nach Abtreiben des Lösungsmittels dem Anreiböl-Behälter zugeführt wird.

Dem Schleuderrückstand (Dicklauf) wird im folgenden Verfahrensgang ein vorzugsweise aromatenreicheres Kokerbenzin zugesetzt, das die schwer löslichen und schwer hydrierbaren Hartbitumenkomponenten aus

dem Rückstand herauslöst, bevor die nicht in Lösung gegangenen Feststoffe in einer zweiten Schleuder abgetrennt werden. Das erhaltene Hartbitumen kann durch Schwelen zur Herstellung von Koks, Kokerbenzin oder anderen Kokerprodukten verwendet werden. Das gewonnene Kokerbenzin kann wiederum als Lösungsmittel für die dritte Stufe eingesetzt werden.

Die Erfindung wird anhand eines Verfahrensschemas in der Zeichnung näher erläutert

Ein Heißabscheider 1 ist über eine Leitung 2 mit dnem (nicht gezeigten) Hydrierreaktor verbunden; eine weitere Leitung 3 verbindet den Heißabscheider 1 mit einem (nicht gezeigten) Wärmetauscher, dem ein (nicht gezeigter) Kaltabscheider nachgeschaltet ist Der Heißabscheider 1 steht unter hohem Oberdruck, z. B. 300 bar. Eine Leitung 4 des Heißabscheiders 1 führt über ein Entspannungsventil 5 zu einem Behälter 6, dessen Destillationsprodukte über eine Leitung 7 abgeführt werden können. Eine Leitung 8 führt vom Behälter 6 zu einem Extraktionsbehälter 9, in welchen über eine Zuleitung 10 ein relativ wasserstoffreiches Lösungsmittel, z. B. Sumpfphasenbenzin, eingeleitet wird. Der Extraktions-Behälter 9 ist mit einer als Filter oder Zentrifuge ausgebildeten Trennvorrichtung 11 verbunden, mittels der die viskosen Rückstände von der weniger viskosen Flüssigkeit abgetrennt werden können. Die Trennvorrichtung 11 ist mit einer Destilliervorrichtung 12 verbunden, welche über eine Rückleitung 13 mit dem Extraktionsbehälter 9 und über eine Leitung 14 mit einem (nicht gezeigten) Anreiböl-Behälter verbunden ist Die Trennvorrichtung 11 ist mit einem weiteren Extraktions-Behälter 15 verbunden, in welchen über Leitungen 16, 17 ein aromatenreicheres Lösungsmittel, z. B. Kokerbenzin, aus einer weiteren Destillationsvorrichtung 18 bzw. einem Koker 19 geleitet werden kann. Eine zweite Trennvorrichtung 20 ist mit der zweiten Destillationsvorrichtung 18 verbunden, diese wiederum mit einem Koker 19.

Das Verfahren nach dem vorliegenden Verfahrensschema arbeitet wie folgt:

Das Hydrierprodukt aus dem Sumpfphasenreaktor gelangt über die Leitung 2 in den Heißabscheider 1, aus dem die gasförmigen Phasen Überkopf mittels der Leitung 4 entfernt und über einen Wärmetauscher in den Kaltabscheider geleitet werden. Das Bodenprodukt des Heißabscheiders 1 wird über die Leitung 4 abgezogen, über ein Entspannungsventil 5 entspannt, in den Behälter 6 geleitet und einer Entspannungsverdampfung unterzogen. Der Druck im Behälter 6 kann dabei ohne Ausbeuteverlust zwischen technischem Vakuum oder Atmosphärendruck liegen, da es infolge des nachfolgenden Extraktionsvorganges unwichtig ist, ob das sog. Vakuumöl in vollem Umfang destilliert wird oder nicht. Bei Verdampfung unter Atmosphärendruck erübrigen sich die aufwendigen technischen Anlagen für die Vakuum-Erzeugung. Die Destillationsprodukte werden über eine Leitung 7 aus dem Behälter 6 abgezogen.

Das Bodenprodukt des Behälters 6 wird bei 50 bis 100⁰C in einem nachgeschalteten Extraktionsbehälter 9 mit einem relativ wasserstoffreichen Hydrierprodukt als Lösungsmittel behandelt, das einen Siedebereich von 40 bis 200° C aufweist. Hierfür sind z. B. Leichtöl, Sumpfphasenbenzin oder Straight-Run-Benzin besonders geeignet. Das Lösungsmittel löst relativ wasserstoffreiche Bestandteile aus dem Behälter 6, insbesondere hydrierbare Anteile von Weichbitumen, die nach bekannten Verfahren zur Rückstandsaufarbeitung bisher nicht als Anreiböl benutzt worden waren, sondern zusammen mit den übrigen Rückständen verschwelt wurden.

Das mit Weichbitumeiifraktion angereicherte Lösungsmittel wird in der Trennvorrichtung 11, z. B. einem Filter oder einer Zentrifuge, vom Rückstand getrennt und der ersten Destilliervorrichtung 12 zugeführt Dort wird das Lösungsmittel abdestilliert und in den Extraktionsbehälter 9 zur erneuten Verwendung zurückgeführt Verlustmengen an Lösungsmittel werden durch entsprechende Zugabe von neuem Lösungsmittel über die Leitung 10 ausgeglichen. Die aus den Rückständen der Entspannungsverdampfung in der Destilliervorrichtung 12 gewonnene Weichbitumenfraktion weist hervorragende Eigenschaften bei der Verwendung als Anreiböl auf, & h. bessere Tragfähigkeit für die Kohleteilchen, geringe Neigung zur Verdampfung und Teilnahme am Hydrierprozeß. Es wird über eine Leitung 14 von der Destilliervorrichtung 12 dem Anreibölbehälter zugeführt

Durch die Verwendung bzw. mit Verwendung der Weichbitumenfraktion als Anreiböl für den Hydrierprozeß in der Sumpfphase kann eine entsprechende Menge Mittelöl aus der atmosphärischen Destillation bei der Deckung des Bedarfs an Anreiböl eingespart und anderweitig weiterverarbeitet werden, so daß sich dadurch die ölausbeute des Hydrierprozesses erhöht.

Der von der Weichbitumenfraktion befreite Rückstand wird aus der Trennvorrichtung 11 in den zweiten Extraktionsbehälter 15 geleitet und nun mit einem aromatenreichen Lösungsmittel, z. B. Kokerbenzin, versetzt Dadurch wird schwer oder nicht hydrierbares schwerlösliches Hartbitumen aus dem Rückstand extrahiert Das mit Hartbitumen angereicherte Lösungsmittel wird in einer zweiten Trennvorrichtung 20 von dem verbleibenden festen Rückstand getrennt, der im wesentlichen aus verbrauchter Katalysatormasse, Asche und Restpartikeln besteht und am Abzug 21 abgeschieden wird. In einer zweiten Destilliervorrichtung 18 wird das Kokerbenzin abgetrieben und über die Leitung 16 zur erneuten Verwendung in den zweiten Extraktionsbehälter 15 zurückgeführt. Die abgeschiedene Harbitumenfraktion wird in dem Koker 19 zu Koks und Kokerbenzin verkokt, welches zur Ergänzung der Verluste über die Leitung 17 in das zweite Extraktionsgefäß 15 zurückgeführt werden kann. Über den Abzug 22 des Kokers 19 werden der beim Schwelvorgang erzeugte Koks und sonstige Kokerprodukte abgetrennt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Aufbereitung des bei der Hydrierung von Kohle unter erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur anfallenden Bodenproduktes des Heißabscheider, bei dem durch Verwendung geeigneter Lösungsmittel die Schweröle sowie das Bitumen zumindest teilweise abgetrennt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufarbeitung in drei Stufen erfolgt, wobei in der ersten Stufe das Bodenprodukt einer Entspannungsverdampfung unterzogen wird, der dabei anfallende Rückstand in der zweiten Stufe mit einem zwischen 40° C und 200° C siedenden wasserstoffreichen Lösungsmittel zur Abtrennung der Restöle sowie des Weichbitumens behandelt wird und der von Weichbitumen, Restölen und Lösungsmitteln befreite Rückstand der zweiten Stufe in der dritten Stufe mit einem weiteren, aromatischen Lösungsmittel zur Abtrennung des Hartbitumens in Kontakt gebracht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil der in der zweiten Stufe gewonnenen öle und des Weichbitumens nach Abtrennung des Lösungsmittels als Anreiböl verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die in der dritten Stufe erhaltene Hartbitumenfraktion nach Abtrennung des aromatischen Lösungsmittels verkokt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der dritten Stufe als aromatisches Lösungsmittel bei der Verkokung gewonnenes Kokerbenzin verwendet wird.