DE3213220A1 - Vergaserkraftstoff - Google Patents
VergaserkraftstoffInfo
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
- C10L1/00—Liquid carbonaceous fuels
- C10L1/04—Liquid carbonaceous fuels essentially based on blends of hydrocarbons
- C10L1/06—Liquid carbonaceous fuels essentially based on blends of hydrocarbons for spark ignition
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
- C10G19/00—Refining hydrocarbon oils in the absence of hydrogen, by alkaline treatment
- C10G19/02—Refining hydrocarbon oils in the absence of hydrogen, by alkaline treatment with aqueous alkaline solutions
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Description
Vergaserkraftstoff
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines benzolarmen, umweltfreundlichen Vergaserkraftstoffes aus
Kohleleichtöl. Die Umwandlung von Kohle zu Vergaserkraftstoffen (Benzin) erfolgt vorzugsweise in zwei Stufen. In
der ersten Stufe» der Sumpfphase wird die Kohle in Gegenwart
fein verteilter Katalysatoren mittels Wasserstoff unter geeignetem Druck und Temperatur in ein Zwischenprodukt
(Mittelöl und Rohbenzin )übergeführt, das dann in nachgeschal teten Stufen mittels weiterer Katalysatoren in Vergaserkraftstoff
umgewandelt wird. Solchermaßen gewonnene Vergaserkraftstoffe
sind wegen des molekularen Aufbaus der Kohle aus kondensierten Aromaten hocharomatisch. Insbesondere
der Benzolgehalt liegt je nach den Verfahrensbedingungen im Reformer zwischen 10 und 20 Gew.-%. Dieser hohe
Benzolgehalt ist wegen der toxischen Eigenschaften von Benzol unerwünscht, in einigen Ländern besteht eine
Limitierung des Benzolgehaltes in Vergaserkraftstoffen.
Maßnahmen zur Senkung des Benzolgehaltes laufen darauf hinaus, daß durch Verschneiden mit benzolarmen Vergaserkraftstoffen
die Konzentration von Benzol abgesenkt wird . Das setzt voraus, daß benzolarmer Vergaserkraftstoff,
meist mineralölstänmiigen Ursprungs, zur Verfügung
steht, was bei einer autark arbeitenden Kohleverflüssigungsanlage nicht der Fall sein wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen benzolarmen Vergaserkraftstoff aus Kohleleichtöl herzustellen,
der unabhängig von der Verfügbarkeit be nzolarmer Zumischkomponenten
ist.
Nach der Erfindung wird das dadurch erreicht, daß aus dem rohen Kohleleichtöl eine Kernfraktion der Siedelage 145 185
°C über eine Füllkörperkolonne abdestilliert wird. Die Fraktion enthält die Hauptmenge des im Kohleöl enthaltenen
Phenols. Durch Extraktion mit wässriger Natronlauge oder Natriumphenolatlauge in einem dreistufigen
Mixer-Settler - Extraktor läßt sich das Phenol aus dieser Kernfraktion abtrennen und gewinnen. Das verbleibende
phenolfreie Raffinat der Kernfraktion wird dem Anteil des Kohleleichtöls, Siedebeginn bis 145 oc, zugemischt und
durch Raffination z.B. Druck 60 bar, Temperatur 410 0C Belastung
1,5 kg Öl/kg Kat. h) auf Reformereinsatzspezi-·
fikation aufbereitet. Durch Reforming (z.B. Druck 15 bar,
Temperatur 480 0C, Belastung 1,5 kg Öl/kg Kat. h) entsteht
ein benzolarmer Vergaserkraftstoff hoher Oktanzahl.
Vorteilhafterweise wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
zugleich ein wertvoller Chemierohstoff (Phenol) gewonnen, der im großen Maßstab in der KunststoffIndustrie Verwendung
findet.
Durch die beschriebene Arbeitsweise wird der Benzolgehalt des Reformates auf ca.. 5 Gew.-% abgesenkt und werden die'
Verfahrensstufen der Raffination und Reformer mengenmäßig entlastet. Da außerdem das Phenol nicht durch die.
Hydrierreaktionen in wertloses Wasser und Benzol bzw. je nach Hydrierschärfe in Cyclohexan überführt wird, wird in '
dieser Stufe wertvoller Wasserstoff eingespart.
Im Blockschema nach Figur 1 ist die Verfahrensführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt.
Beispiel 1 bis 3 geben experimentelle Daten wieder, wie beim erfindungsgemäßen Verfahren der Benzolgehalt abgesenkt,
der Produktstrom in der Raffination und im Reformer mengenmäßig entlastet wird und wie für die hydrierende
Entfernung der Phenole bei gleichzeitiger Hydrierung des Benzols zu Cyclohexan der Wasserstoffverbrauch reduziert
wird.
Gemäß dem in Figur 2 dargestellten Mengenfließschema werden
aus 100 Teilen rohem Kohleleichtöl durch Refraktionierung 45 Teile einer Kernfraktion im Siedebereich 145 185
0C abdestilliert, welche die Hauptmenge des im Kohleleichtöl
vorliegenden Phenols enthält. Diese Kernfraktion wird durch 3stufige Extraktion mit 69 Teilen 12 %iger wässriger
NaOH in einem Mixer-Settler-Extraktor entphenolt und die von Phenol befreite Fraktion anschließend dem
Kohleleichtöl (Siedebeginn - 145 0C) wieder zugemischt.
Das phenolfreie Kohleleichtöl wird durch Raffination und Reformierung auf Vergaserkraftstoff verarbeitet. Durch
die beschriebene Arbeitsweise wird der Benzolgehalt des Vergaserkraftstoffes auf 2,6 Gew.-% abgesenkt. Wird das
Kohleleichtöl vor der Verarbeitung im Refiner und Reformer nicht entphenolt, so liegt der Benzolgehalt im Vergaserkraftstoff
bei 17,1 Gew.-%.
100 Teile Kohleleichtöl, welche 16 Gew.-% Phenol enthalten,
werden in zwei Fraktionen - siedend von Siedebeginn bis 145 oc 55 Teile bzw. 45 Teile von 145 bis 185 oc - zerlegt.
In der Kernfraktion 145 bis 185 0C ist das Phenol auf
Gew.-% angereichert. Das Einsatzöl für den Refiner/Reformer
enthält nach der Vereinigung des Raffinats aus der Extraktion mit der Fraktion Siedebeginn- 145 0C noch 0,8
Gew.-% Phenol. Bedingt durch die Extraktion des Phenols müssen im Refiner/Reformer nur noch 84 Teile der ursprünglichen
1OO Teile Kohleleichtöl verarbeitet werden, d.h. diese Anlage wird mengenmäßig entlastet. Der Wasserstoffverbrauch
in der Raffination vermindert sich um 130 l/kg Einsatzöl gegenüber der Verarbeitung des rohen, nicht entphenolten
Kohleleichtöl-s, da das Phenol entfernt wurde
und damit der Wasserstoffbedarf für die hydrierende Phenolentfernung
entfällt.
Aus 100 Teilen rohem Kohleleichtöl mit 16 Teilen Phenol werden durch Destillation 45 Teile einer phenolreichen
Fraktion 145 - 185 0C siedend gewonnen. Der Phenolgehalt
in dieser Fraktion ist durch die Destillation auf 35 Gew.-% angereichert. Durch Extraktion mit 12 Xiger Natronlauge
wird Phenol aus dieser Kernfraktion extrahiert und durch Ansäuern mit stöchiometrischen Mengen verdünnter Schwefelsäure
werden die vorher extrahierten Phenole, das sind 15 Teile Phenol freigesetzt. Bezogen auf Kohleleichtöl
sind dies 94 Gew.-% des im rohen Kohleleichtöl vorhandenen Phenols.
Zur Entfernung von Phenolen aus Kohleleichtöl mittels wässriger Natronlauge wird gemäß Figur 3 eine 3-stufige-Mixer-Settler-Extraktionsapparatur
benutzt.
In die Stufe I wird frische Natronlauge mittels einer Dosierpumpe und vorextrahiertes Kohleleichtöl über einen
Zwangsablauf der Stufe II in die Mixer-Zone eingebracht.
— 5 —
Durch intensives Rühren wird der Stoffaustausch, zwischen
den beiden, ineinander fast unlöslichen Phasen bis zur Phasengleichgewichtseinstellung herbeigeführt, d.h. die
im Kohleöl enthaltenen Phenole lösen sich in der wässrigen Natronlauge. Im Mittelteil des Extraktors trennt sich
das inhomogene Gemisch aufgrund unterschiedlicher Dichten in das leichtere, organische Raffinat (entphenoltes Kohleleichtöl)
und den schweren Extrakt (phenolhaltige Natronlauge) . Die beiden Phasen werden getrennt abgezogen. Die
obere Phase ist das angestrebte, phenolfreie Raffinat, die untere Phase fließt zur Stufe II.
In Stufe II wird nach der bereits beschriebenen Arbeitsweise das einfach vorextrahierte Kohleleichtöl aus Stufe
III mit dem teilweise mit Phenolen beladenen Extrakt der Stufe I extrahiert.
In die Stufe III wird mittels Dosierpumpe das rohe Kohleleichtöl befördert und mit dem Extrakt (phenolhaltige Natronlauge)
der ersten beiden Stufen vorextrahiert. Die leichtere, organische Phase wird zur Stufe II geführt.
Die schwere Phase wird als phenolhaltiger Extrakt aus dem Prozess ausgeschleust, zur Rückgewinnung der Phenole.
Nach Figur 4 wird das zu raffinierende Kohleleichtöl mittels
Dosierpumpe 1 in das Reaktionssystem eingebracht. Vor dem Vorheizer 2, in dem die Komponenten auf eine Temperatur
wenig unterhalb der Reaktionstemperatur erhitzt werden, wird komprimierter make up Wasserstoff zudosiert.
Die Umsetzung erfolgt i'n einem Festbettreaktor, der durch einen Heizmantel mit mehreren Regelkreisen elektrisch beheizt
wird. Am Katalysator werden sämtliche im Öl enthaltenen organischen Schwefel-,Stickstoff- und Sauerstoffverbindungen
in Schwefelwasserstoff, Ammoniak, Wasser und Kohlenwasserstoffe umgewandelt, außerdem bilden sich gas-
förmige Abbauprodukte. Der den Reaktor verlassende Produktstrom
wird nach Kühlung 4, im Hochdruckabscheider 5 in Gas- und Flüssigphase getrennt. Die Gasphase wird über ein Gasentspannunngsventil
8 entspannt. Sie besteht vorwiegend aus überschüssigem Wasserstoff, Schwefelwasserstoff und
geringen Anteilen Ci-c4_ Gasen.
Die Flüssigphase fließt durch ein Entspannungsventil 6 in einen Wasser-Öl-Trennbehälter 7. Hier trennt sich aufgrund
der Dichteunterschiede das Raffinat vom Reaktionswasser, außerdem werden geringe Mengen gelöste Gase als Abstreifergas frei.
Zu der Anlage nach Figur 4 gehören Regelkreise mit Massenmessung WIR, Volumenmessung FIR, Druckmessung PI, Temperaturmessung
TIRC, Standhaltung LIRC und Drucksteuerung PRC. Da beim Reformieren des raffinierten Kohleleichtöls der
Reformerkont akt durch Sauerstoff und zu hohen Wasser dampfpartialdruck
schnell desaktiviert, wird das Einsatzöl nach Figur 5 mittels einer Pumpe 10 durch einen Entoxidierer 11
und Trockner 12 gepumpt. Anschließend erfolgt die Zumischung von komprimiertem Wasserstoff vor einem Vorheizer
13, der das Gemisch auf die Reaktionstemperatur erhitzt.
Der folgende Festbettreaktor 14 muß zur Erhaltung der Reaktion von außen beheizt werden. Bei der Reformierung werden
aus paraffinischen und naphthenischen Kohlenwasserstoffen unter Wasserstoffentwicklung Aromaten gebildet.
Nach Kühlung des Reaktionsgemisches in einem Kühler 15 trennt sich im Hochdruckabscheider 16 das Öl von der Gasphase.
Das Öl wird nach Entspannung mittels Entspannungsventil 17
in eine Stabilkolonne 18 gepumpt, in welcher leichtsiedende Kohlenwasserstoffe destillativ entfernt werden. Die zu-
gehörige Pumpe ist mit 19 bezeichnet. Der Destillationssumpf ist das aromatenreiehe Reformat. Die gasförmige
Phase aus dem Hochdruckabscheider wird unter Systemdruck in einer Gaswäsche und Gastrockner 20 von organischen
Bestandteilen befreit und mittels Kreisgaskompressor als Kreislaufgas zurückgefahren. Der bei der Reformierung
gebildete Wasserstoff verläßt über ein Ventil 22 als Überschußgas den Prozeß.
Die zur Anlage nach Figur 5 gehörenden Regeleinrichtungen tragen die gleichen Bezeichnungen wie die Regeleinrichtungen
nach Figur 4.
Claims (6)
- Patentansprüche( I)/ Verfahren zur Herstellung eines benzolarmen, umwelt- ^""^ freundlichen Vergaserkraftstoffes aus Kohleleichtöl, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem rohen Kohleleichtöl eine Kernfraktion der Siedelage ■ 145 - 185 0C abdestilliert wird. ' :
- 2) Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung einer Füllkörperkolonne zum Abdestillieren.
- 3) Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß das in der Kernfraktion enthaltene Phenol abgetrennt wird.
- 4) Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich net, daß das Phenol mit wässriger Natronlauge oder Natriumphenolatlauge extrahiert wird.
- 5) Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Extraktion in einem 3-stufigen Mixer Settler-Extraktor erfolgt.
- 6) Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-5 dadurch gekennzeichnet, daß das benzolfreie Raffina t der Kernfraktion dem Anteil des Kohleleichtöls Siedebeginn bis 145 0C zugemischt und durch Raffination und Reforming zu benzolarmem Vergaserkraftstoff hoherOktanzahl verarbeitet wird.
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8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |