DE3210500A1

DE3210500A1 - Verfahren zur direktverfluessigung von kohle unter zusatz eines katalysators

Info

Publication number: DE3210500A1
Application number: DE19823210500
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dipl Ing Beckh; Eckhard Dipl Ing Haeffner; Hans Henning Prof Dr Re Oelert; Juergen Dipl Ing Stwerka
Original assignee: Kloeckner Werke AG
Current assignee: Kloeckner CRA Technologie GmbH
Priority date: 1982-03-23
Filing date: 1982-03-23
Publication date: 1983-10-06
Also published as: AU1079683A; AU556974B2; DE3210500C2

Description

Verfahren zur Direktverflüssigung von Kohle unter Zusatz
eines Katalysators.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Direktverflüssigung von Kohle oder kohlenstoffhaltigen Ausgangsstoffen, bei dem Kohle unter Zusatz eines Anmaischöls und eines Einweg-Katalysators gerieben wird.
In Anlagen zur Direktverflüssigung von Kohle wird ein Einweg-Katalysator verwendet, dessen Wirksubstanzen vorwiegend Eisenoxide sind. Bei den in der Bundesrepublik Deutschland derzeitig u. a. auch im großtechnischen Maßstab verfolgten Verfahrensansätzen wird als Katalysator allgemein eine sogenannte "Bayermasse" eingesetzt. Dabei handelt es sich um ein Abfallprodukt aus der Aluminiumerzeugung nach dem Bayer-Verfahren. Dieses Abfallprodukt wird für die Zwecke der Kohleverflüssigung zu einem Mikrogranulat konfektioniert.
Für ihre Verwendung als Einweg-Katalysator in der Kohle-Direktverflüssigung wird die Bayermasse mit schwefelhaltigen Salzen, in der Regel Natirumsulfid, dotiert. Auch ein Zusatz von Schwermetallen erscheint vortet f-t.
Die Bayermasse hat einen relativ geringe Einstandspreis und ist völlig unproblematisch verfügbar. Die Entwicklung der Direktverflüssigung mittels des Katalysators Bayermasse ist derzeit auf einem gewissen, vorläuf aen Höchststand angelangt, d. h. Wasserstoffverbrauch, Reaktionsdruck- und -temperatur usw. lassen sich nicht weiter optimieren. Es sind daher Versuche mit anderen, jedoch ungleich teureren Einweg-Katalysatoren unternommen worden. Diese müssen dabei ebenfalls mit bestimmten Schwermetallen dotiert werden. Hochaktive, wiedergewinnbare Katalysatoren scheiden trotz vieler Versuche schon rein aus Kostengründen aus.
Aufgabe der Erfindung ist es, zumindest im Sinne eines zweiten Weges einen Einweg-Katalysator für die Direktverflüssigung von Kohle anzugeben, der die bislang nahezu ausschließlich verwendete Bayermasse ersetzen kann, dessen Wirkungsgrad aber besser ist als der Wirkungsgrad d - Bayermasse und der direkt, d. h. ohne Vorbereitung, eingesetzt werden kann.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß als Katalysator die im Abgas von Konvertern für die Stahlerzeugung mitgeführten, insbesondere die bei der Kohlevergasung im Eisenbadreaktor im erzeugten Kohlegas suspendierten Stäube, insbesondere feinstverteilten Eisenpartikel, verwendet werden.
In der Stahlindustrie wird Stahl u. a. dadurch erzeugt, daß Roheisen in Konvertern durch Einblasen von Sauerstoff gereinigt wird. Diese seit langem bekannte Methode wird neuerdings als Gaserzeugungsverfahren angewendet (5. z. B. DE-OS 31 33 575). Dabei wird in ein flüssiges Eisenbad nicht nur Sauerstoff, sondern es werden zusätzlich zum Sauerstoff als Vergasungsmittel auch Kohlenstoffträger, insbesondere feingemahlene oder pulverförmige Kohle, eingeblasen.
Bei beiden Verfahrensschritten, also sowohl bei der Stahlherstellung, als auch bei der Kohlegaserzeugung im Eisenbadreaktor, sind in den entstehenden Gasen Stäube enthalten, die zu ca. 90 % aus Eisenoxiden1 metallischem Eisen und freiem Kohlenstoff bestehen. Diese werden bislang als Abfallprodukt angesehen und gegebenenfalls im Recycling wiederverwendet. Es ist aber bereits der Vorschlag gemacht worden (s. nachveröffentlichte DE-OS 31 49 273) die im erzeugten Kohlegas mitgeführten, feinstverteilten Eisenpartikel als Katalysator für die Herstellung benzinartiger Kohlenwasserstoffe aus einem Kohlegas und Wasser einzusetzen.
Bei der Verwendung der Konverter- bzw. Eisenbadreaktorstäube für die Direktverflüssigung von Kohle ist besonders vorteilhaft, daß die Stäube bereits Schwefel enthalten, also daß ihnen Schwefel nicht mehr zugesetzt werden muß. Weiterhin weisen sie auch Schwermetalle auf, so daß auch deren Zusatz entbehrlich ist. Schließlich ist ihre spezifische Oberfläche, damit also ihre aktive Oberfläche, wesentlich größer als die Oberfläche der körnigen Bayermasse. Erste Vorversuche im Labormaßstab, die in einem kleinen Autoklaven durchgeführt wurden, brachten im Vergleich zu einem Einweg-Katalysator Bayermasse Umsatzverbesserungen von bis zu 9 t. Da derzeit in der Kohleverflüssigungsindustrie praktisch ohnehin mit Totalumsatz der eingesetzten Kohle (zumindest rein rechnerisch) gearbeitet wird, bedeutet dies, daß die Reaktionsbedingungen (Druck und Temperatur) und die spezifische Wasserstoffaufnahme sich bei Einsatz der Stäube anstelle von Bayermasse in wesentlich kostengünstigere Bereiche schieben lassen.
Die von Stahlkonvertern oder von Eisenbadreaktoren stammenden und zwangsläufig anfallenüen Stäube werten im Nebenzweig gesammelt, wobei vorteilhafterweise ihre besondere Aktivität und hier insbesondere ihre Pyrophorität erhalten wird. Vorteilhafterweise erfolgt die Abscheidung dieser Stäube in trocken arbeitenden Entstaubungseinrichtungen, beispielsweise Elektrofiltern. Eine Inertgasatmosphäre ist vorzuziehen. Besonders vorteilhaft ist ein direktes Eintragen der Stäube in eine kleine Menge von bl, das die Qualität des in der Kohleverflüssigungsindustrie verwendeten Anmaischöls besitzt. Dadurch ließe sich auch das Transportproblem der pyrophoren Stäube vom Erzeuger zum Verbraucher wesentlich vereinfachen.
Der erfindungsgemäße Einsatz der Stäube hat auch den Vorteil, daß der apparative Aufwand bei Stahlkonvertern und bei Eisenbadreaktoren wesentlich geringer wird, dies führt auch zu einer Verringerung des Investitionskostenaufwandes beispielsweise bei Neuanlagen. Sehr vorteilhaft ist es, die Stäube hinsichtlich ihrer Pyrophorität zu selektieren, um nur die besonders wirkungsvollen Stäube als Katalysator einzusetzen.

Claims

Verfahren zur Direktverflüssigung von Kohle unter Zusatz eines Katalysators.

Ansprüche 1. Verfahren zur Direktverflüssigung von Kohle oder kohlenstoffhaltigen Ausgangsstoffen, bei dem Kohle unter Zusatz eines Anmaischöls und eines Einweg-Katalysators gerieben wird, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß als Katalysator die im Abgas von Konvertern für Stahlerzeugung mitgeführten, insbesondere die bei der Kohlevergasung im Eisenbadreaktor im erzeugten Kohlegas suspendierten Stäube, insbesondere feinstverteilten Eisenpartikel, verwendet werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß Stäube mit einer hohen Pyrophorität verwendet werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß Stäube mit einem Gehalt an Schwefel verwendet werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß Stäube mit einem Gehalt an Schwermetallen verwendet werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a dur c h g e k e n n z e i c h n e t, daß Stäube möglichst kleiner Korngröße verwendet werden.