DE3206689A1

DE3206689A1 - Verfahren zur herstellung eines kohlenwasserstoffoel enthaltenden kohlegranulats

Info

Publication number: DE3206689A1
Application number: DE19823206689
Authority: DE
Inventors: Jinshiro Fujita; Kazuo Harada; Etsuo Ogino; Katsuhiko Osaka Yamamoto; Nobuyuki Yoshida; Nobuo Yoshii
Original assignee: Hitachi Zosen Corp
Current assignee: Hitachi Zosen Corp
Priority date: 1981-02-28
Filing date: 1982-02-25
Publication date: 1982-09-23
Also published as: GB2093859A; BR8200463A; AU8092582A; NZ199526A; JPS57143395A; GB2093859B; CA1182640A; DE3206689C2

Description

Hitachi Shipbuilding & Engineering Co., Ltd. 6-14, Edobori l*-chome, Nishi-ku, Osaka, Japan

Verfahren zur Herstellung eines Kohlenwasserstofföl enthaltenden Kohlegranulats .

Io

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Kohlenwasserstofföl enthaltenden Kohlegranulats, bei dem einem Schlamm aus Wasser und Kohleteilchen ein niedrig siedendes Kohlenwasserstofföl als Binder zugegeben wird und dann die zu dem Kohlegranulat agglomerierten Kohleteilchen vom Wasser getrennt werden.

Zur.Trennung von hochqualitativer Kohle aus einem Schlamm aus Wasser und darin suspendierten Kohleteilchen, die mit für die Verwendung ungeeigneten Mineralteilchen und Verunreinigungen vermischt sind, ist ein Verfahren bekannt, bei dem dem Schlamm ein Kohlenwasserstofföl zugegeben und die so erhaltene Mischung kräftig vermischt wird, um die Kohleteilchen mit dem als Binder fungierenden Kohlenwasserstofföl selektiv zu einem Kohlegranulat zu agglomerieren. Dieses auch als Ölagglomeration benannte Verfahren nutzt die Eigenschaften von Kohlenwasserstofföl, das Kohleteil-^ chen leicht, Mineralteilchen und Verunreinigungen jedoch kaum benetzt.

Das Verfahren wird beispielsweise für die Wiedergewinnung feiner Kohleteilchen aus dem Abwasser von Kohleaufbereitungsverfahren, für die Separierung der Asche von der Kohle sowie für die Verbesserung der Qualität von Kohle verwendet, die aus einem wässrigen Kohleschlamm gewonnen wird, wie er in Pipelines transportiert wird.

Allerdings hat das niedrig siedende Kohlenwasserstofföl, das für die bekannten Verfahren verwendet wird, eine relativ nierdrige Viskosität und ist zudem teuer, so daß die Gewinnung des aus diesem Verfahren gewonnenen Kohlegranulats sehr aufwendig ist. Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, das bekannte Verfahren kostengünstiger zu gestalten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß dem Schlamm eine flüssige Ölmischung aus zumindest einem niedrig siedenden Kohlenwasserstofföl sowie zumindest einem hoch siedenden Kohlenwasserstofföl zugegeben wird, das in dem niedrig siedenden Kohlenwasserstofföl löslich und bei Raumtemperatur fest oder teigig ist, und daß das vom Wasser getrennte Kohlegranulat zur Verdampfung des niedrig siedenden

25 Kohlenwasserstofföl erhitzt wird.

Mit diesem Verfahren wird ein Öl enthaltendes Kohlegranulat erhalten, das sich aus Kohleteilchen und hochsiedendem Kohlenwasserstofföl zusammensetzt, wobei letzteres fest oder zumindest.teigig bei Raumtemperatur ist. Da dieses Verfahren hartes Kohlegranulat guter Qualität bei Verwendung.billigen Kohlenwasserstoff Öls ergibt, ist es beispielsweise für die Wiedergewinnung feiner Kohleteilchen aus bei Kohle-■ aufbereitungsprozessen entstehendem Abwasser, für die Trennung der Asche aus Kohle und für die Verbes-

serung der Qualität von Kohle verwendbar, die aus einem wässrigen Kohleschlamm gewonnen wird, wie er in Pipelines transportiert wird. Das Verfahren ar-, beitet ökonomisch und benötigt nur eine kurze Zeit für die Granulation. Das Öl enthaltende Kohlegranulat ist relativ hart und neigt nicht zur Beschmutzung von Einrichtungen, in denen es gebraucht wird.

In Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß das niedrig siedende Kohlenwasserstofföl einen Siedepunkt von höchstens 2oo°C haben sollte. Um das hoch siedende Kohlenwasserstofföl noch besser lösen zu können, sollten zwei oder sogar mehr verschiedene niedrig siedende Kohlenwasserstofföle verwendet werden. Das hoch siedende Kohlenwasserstofföl sollte bis zu 3o°C fest oder teigig sein.

Als niedrig siedendes Kohlenwasserstofföl kommt beispielsweise Gasöl, Benzin oder Kerosin in Frage. Für das hoch siedende Kohlenwasserstofföl eignen sich beispielsweise Steinkohlenteer, bei der Vakuumdestillation oder dem Krackprozeß anfallendes Rückstandsöl, Asphalt, Fette, Harze oder Wachse.

Um die Agglomerationswirkung des zugemischten Öls zu verbessern, sollte dem Schlamm mit der Ölmischung ein Tensid zugegeben werden.

Schließlich ist es von Vorteil, das niedrig siedende Kohlenwasserstofföl nach dem Verdampfen zu kondensieren und wieder mit hoch siedendem Kohlenwasserstofföl zu vermischen, da dann nur wenig von dem teuren, niedrig siedenden Kohlenwasserstofföl verloren geht.
35

In der Zeichnung ist die Erfindung an Hand von Aus-

fuhrungsbeipielen näher veranschaulicht. Es zeigen:

Figur 1 ein Blockdiagramm eines Verfahrens zur Herstellung von Kohlegranulat;

Figur 2 einen schematischen Längsschnitt

durch einen Granulierapparat zur Anwendung in dem Verfahren gemäß Figur 1;

Figur 3 einen Querschnitt durch den Granulierapparat gemäß Figur 2 längs der Linie III-III; 15

Figur 4 einen Querschnitt durch den Granu

lierapparat gemäß Figur 2 längs der Linie IV-IV und

Figur 5 einen Querschnitt durch den Granu

lierapparat gemäß Figur 2 längs der Linie V-V.

Gemäß Figur 1 wird ein hoch siedendes Kohlenwasserstofföl in einem niedrig siedenden Kohlenwaaserstofföl gelöst, um eine Ölmischung zu erhalten, die bei Raumtemperatur flüssig ist. Hierfür wird ein üblicher Rühr- oder Mischapparat verwendet. Anschließend wird die Ölmischung einem wässrigen Schlamm aus Kohleteilchen, Mineralteilchen und Verunreinigungen zugemischt und die so erhaltene Mischung kräftig gerührt, wobei die Ölmischung als Binder fungiert. Da die Kohlcjteilchen von dem niedrig siedenden Kohlenwasserstofföl selektiv beiK-1 v. I und hi erdurcli wirksam agglomeriert werden, werden auch die Kohleteilchen durch die Ölmischung aus niedrig siedendem und hoch siedendem Kohlenwas-

serstofföl agglomieriert. Die Ölmischung kann dabei auch zunächst in Form einer wässrigen Emulsion hergestellt und dann dem Schlamm zugegeben werden. Um die Benetzung und Agglomerierung der Kohleteilchen durch den Binder zu verbessern, kann zusätzlich noch ein Tensid zugegeben werden. Für den Rührprozeß ist die Verwendung eines Homogenisierapparates von Vorteil, um die Mischung aus Schlamm und öl großen Scherkräften zu unterwerfen.

Io

Die so erhaltenen Kohleagglomerate können beispielsweise mittels eines Siebes aus der wässrigen Phase des Schlamms, der die Mineralteilchen und Verunreinigungen enthält, getrennt werden. Gewöhnlich wird jedoch die Mischung in einen Granulierapparat geführt, um die Kohleteilchen zu granulieren. Das Kohlegranulat w.ird dann anschließend aus der wässrigen Phase, beispielsweise dem Ascheschlamm, getrennt. Im letzteren Fall erhält man ein Öl enthaltendes Kohlegranulat besserer Qualität, das zudem weniger Asche und Wasser enthält.

Die Figuren 2 bis 5 zeigen einen Granulierapparat 1. Der Granulierapparat 1 hat ein horizontales zylindrisches Gehäuse 2, das an den beiden gegenüberliegenden Enden geschlossen ist und in dem koaxial eine Welle angeordnet ist. An der Welle 3 sind in drei Ebenen Rührblätter 4, 5, 6 angebracht. In den beiden äußeren Ebenen bestehen die Rührblätter 4, 6 jeweils aus vier Radialblättern 7, 8 in sternförmiger Anordnung, wie dies aus den Figuren 3 und 5 zu ersehen ist. Das mittlere Rührblatt besteht aus einer kreisförmigen Trägerplatte 9 und vier gebogenen Schaufeln Io, die in einer spiralförmigen Anordnung an der Trägerplatte 9 angebracht sind. Der Kohleschlamm mit dem Binder darin wird in den Granulierapparat 1 über einen Einlaß 11 auf der Oberseite des Gehäuses 2 hineingeführt,

während das Öl enthaltende Kohlegranulat in Form von Pellets über einen Auslaß 12 aus dem Gehäuse 2 herausgeführt wird.

Das auf diese Weise geformte Kohlegranulat, das die Mischung des Kohlenwasserstofföls enthält, ist weich und leicht zerdrückbar. Das Kohlegranulat wird deshalb erhitzt, um das niedrig siedende Kohlenwasserstofföl aus der Ölmischung zu verdampfen. Die Erhitzung geschieht indirekt über einen äußeren Heizmantel oder eine Heizspirale. Sie kann aber'auch-direkt durch Einführung von heißem Dampf oder heißem Inertgas durchgeführt werden. Um die Verdampfungstemperatur zu erniedrigen, ist es .auch möglich, die Erhitzung im Vakuum durchzuführen. Vorteilhaft ist es auch, wenn in dem Kohlegranulat Wasser enthalten ist, da dann ein Verdampfungs-Destillations-Effekt auftritt.

Das Kohlegranulat, daß nach dem Verdampfen des niedrig siedenden Kohlenwasserstofföls erhalten wird, besteht aus Kohleteilchen und hoch siedendem Kohlenwasserstofföl, welches bei Raumtemperatur fest oder zumindest teigig ist. Das Granulat ist deshalb hart, trocken und locker bei Raumtemperatur. Das das verdampfte, niedrig siedende Kohlenwasserstofföl enthaltende Gas wird in einen Kondensator geführt, wo es kondensiert und anschließend in einem Trennbehälter in Wasser und öl für die Wiedergewinnung des niedrig siedenden Kohlenwasserstofföls geführt wird. Dann wird das Öl zu dem Mischer zurückgeführt, wo es zu der Ölmischung aus niedrig siedendem und hoch siedendem Kohlenwasserstofföl vermischt wird. Das niedrig siedende Kohlenwasserstofföl wird somit im

35 Kreislauf wieder verwendet.

Nachfolgend wird die Erfindung an Hand von Beispielen erläutert, wobei die Erfindung auf diese Beispiele nicht beschränkt ist.

5 Beispiel 1

Zwei Gewichtsteile eines Rückstandöls, das bei der Vakuumdestillation' von Kohle anfällt und einen Erweichungspunkt von 5o°C hat, wurden zehn Gewichtstei-■ len Kerosin zugemischt. Die Mischung wurde in einem Mischer mit vier Rührblättern bei 2ooo U/min fünf Minuten lang gerührt, um eine Lösung zu erhalten. Die Ölmischung bildete eine schwarze Flüssigkeit, die fast flüssigem Kerosin ähnelt.

Daneben wurde eine bituminöse Kohle mit einem Aschegehalt von 23 % in Teilchen von 2oo Mesh (Maschenweite), das sind 74 μΐη, zerkleinert. 3oo g dieser Kohleteilchen wurden 27oo ml Wasser zugemischt, um

2o einen Kohleschlamm zu erhalten. Zusammen wurden

vier Behälter mit jeweils 3ooo g eines derartigen Kohleschlamms gefüllt. Dann wurden 75 g der Ölmischung in einen der Behälter gefüllt (Probe Nr. 1). Weitere 75 g der Ölmischung wurden zusammen mit 5o ppm eines nicht ionisierenden Alkanolamid-Tensids in einen weiteren Behälter eingegeben(Probe Nr.2): Als Vergleichsbeispiele wurden 75 g Kersoin in einen weiteren Behälter (Probe Nr. 4) und 75 g Vakuumrückstandsöl, verteilt in Körner bis zu 1 mm Größe in den verblei-

3o benden Behälter eingefüllt (Probe Nr. 5).

Jede der vier Proben wurde in einem Homogenisierapparat bei 2ooo U/min zwei Minuten lang behandelt. Daraufhin agglomerierten -die Kohleteilchen der Probe 2, die die Ölmischung und das Tensid enthielten, sofort, schwammen mit darin enthaltenen Luftblasen

auf und wurden von dem Ascheschlamm getrennt. Bei den anderen drei Proben blieb der Schlamm erhalten.

Diese drei Proben wurden dann weiter in dem Homogenisierapparat für vier Minuten behandelt. Probe Nr. 4 und Probe Nr. 5, die Kerosin oder die ölmischung enthielten, agglomerierten dann, während Probe Nr. 5 in dem anfänglichen Zustand verblieb. Probe Nr. 5 wurde dann nochmals vier Minuten lang in dem Homogenisierapparat behandelt, zeigte aber keine Änderungen. Entsprechend wurde Probe Nr. 5 nach Erhitzung auf 8o°C behandelt. Die Kohleteilchen agglomerierten dann schließlich nach 15 Minuten.

Anschließend wurde jede Probe in den Granulierapparat 1, wie er in den Figuren 2 bis 5 dargestellt ist, eingebracht und bei 2ooo U/min granuliert. Die für die Granulation benötigte Zeit wurde gemessen, indem die Proben mit einem auf diese Drehzahl eingestellten Stroboskop beobachtet wurden. Das Öl ent-• haltende Kohlegranulat würde dann von dem Ascheschlamm getrennt.

Schließlich wurden die Proben 1, 2 und 4 in einen Glaskolben gefüllt und dann Wasserdampf mit einer Temperatur von loo°C in die Proben während zwei Stunden eingeblasen, während die Proben mit einem Heizmantel erhitzt wurden, um das Kerosin mit dem Dampf zu destillieren. Das Kerosin wurden dann mittels eines Liebig-Kondensators wiedergewonnen. Entsprechend lieferte Probe Nr. 4 Kohleteilchen, während Probe Nr. 1 und Nr. 2 harte Pellets ergaben, die besser waren, als das aus der Probe Nr. 4 entstandene Produkt. Die wiedergewonnene Menge Kerosin betrug beim Beispiel .4 7o g und bei den Beispielen 1 und 2 56 g. Die Tabelle weiter unten zeigt die Resultate.

Beispiel 2

Dasselbe Verfahren wie im Beispiel 1 wurde mit der Ausnahme wiederholt, daß die nachfolgende Ölmischung verwendet wurde. Hierzu wurde ein Ruckstandsöl aus der Vakuumdestillation von Petroleum mit einem Erweichungspunkt von 5o°C sowie Kersoin auf 6o°C erhitzt, um eine Mischung aus Rückstandsöl und Kerosin in einem Gewichtsverhältnis von 2:1 nach kräftigem Rühren zu erhalten. Die Mischung wurde dann auf Raumtemperatur abgekühlt. Die ölmischung hatte Ähnlichkeit mit Bunkeröl. Die nachfolgende Tabelle zeigt die Ergebnisse (Probe Nr. 3).

Wiedergewinnung

S-I Q) TS

Probe

1

Binder

Agglomeration

Ölmischung

und

Ölmischung

und

Drehzahl

Zeit

Granulation

Zeit

Asche *3

Größe

Härte

*5

des

Kerosins

Nr.

Temp.

(75g)*l

2o

(9og)*2

(U/min)

(min)

Drehzahl

(min)

(%)

(mm)

Öl

Erhaltene Kohle

(°C)

Tensid

2o

2oco

6

(U/min)

6

5,1

etwa

weich

(g)

2

Ölmi

2o

(5o ppm)

2ooo

1

56

befriedigend

schung

Kerosin

2o

harte Pellets

(75g)*1

(75g)

2o

σΐ

Rück-

i

etwa

C
D

3

stand-

8o

2ooo

2

6

5.1

1

weich

befriedigend

■σ

öl (75g)

2oco

56

harte Pellets

C
H
LM

W

4

etwa

2ooo

4

6

5.5

1

weich

harte Pellets mit "^o ■

5

2ooo

etwa

27

2o % Rückstandöl
χ
feine *

Π)

2ooo

6

5.1

1

weich

Teilchen

\U
ι-Ι
(U

2ooo

10*4

2ooo

etwa

7o

-M
Ol
γΛ

\

Io

6.ο

1

hart

-

Mi
•Η

2ooo

15

2ooo

-

Q)
Xl

*1 Kerosin/Rückstandöl: 5/1 Gewichts-Verhältnis *2 Kerosin/Rückstandöl: 1/2 Gewichts-Verhältnis *3 bezogen auf Kohle

*4 nicht agglomeriert
*5 bei Raumtemperatur

σ cn cn

Die vorstehende Tabelle zeigt, daß das erfindungsgemäße Verfahren ein zufriedenstellendes Öl enthaltendes Kohlegranulat in Form von Pellets liefert, das aus Kohleteilchen und Rückstandöl besteht. Die Granulierung dauert nur eine relativ kurze Zeit, während das wiedergewonnene Kerosin wieder verwendbar ist, was sehr ökonomisch ist.

Die vorliegende Erfindung kann verschiedenartig ausgeführt werden, ohne daß von dem Grundgehalt und den Grundmerkmalen der Erfindung abgewichen wird. Entsprechend fsind die hier offenbarten Beispiele nur als Erläuterung gedacht und sollen in keiner Weise beschränkend wirken. Die Erfindung wird insbesondere durch die Ansprüche definiert.

Claims

Ansprüche;

Io

2o

Verfahren zur Herstellung eines Kohlenwasserstofföl enthaltenden Kohlegranulats, bei dem einem Schlamm aus Wasser und Kohleteilchen ein niedrig siedendes Kohlenwasserstofföl als Binder zugegeben wird und dann die zu dem Kohlegranulat agglomerierten Kohleteilchen vom Wasser getrennt werden, dadurch gekennzeichnet, daß dem Schlamm eine flüssige Ölmischung aus zumindest einem niedrig siedenden Kohlenwasserstofföl sowie zumindest einem hoch siedenden Kohlenwasserstofföl zugegeben wird, das in dem niedrig siedenden Kohlenwasserstofföl löslich und bei Raumtemperatur fest oder zumindest teigig ist, und daß das vom Wasser getrennte Kohlegranulat zur Verdampfung des niedrig siedenden Kohlenwasserstoff Öls erhitzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein niedrig siedendes Kohlenwasserstofföl mit

ο —

einem Siedepunkt von höchstens 2oo ⁰C verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn- · zeichnet, daß zumindest zwei verschiedene niedrig siedende Kohlenwasserstofföle verwendet werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein hoch siedendes Kohlenwasserstofföl verwendet wird, das bis zu 3o°C fest oder teigig ist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als niedrig siedendes Kohlenwasserstofföl Gasöl, Benzin oder Kerosin verwendet wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als hoch siedendes Kohlenwasserstofföl Steinkohlenteer, bei der Vakuumdestillation oder dem Krackprozeß anfallendes Rückstandöl, Asphalt, Fette, Harze oder Wachse verwendet werden.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß dem Schlamm mit der Ölmischung ein Tensid zugegeben wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das niedrig siedende Kohlenwasserstofföl nach dem Verdampfen kondensiert und wieder mit hoch siedendem Kohlenwasserstofföl vermischt wird.