DE3303949A1 - METHOD FOR CONTROLLING THE VISCOSITY OF A COOL SLUDGE THAT IS THE STARTING MATERIAL FOR COAL LIQUIDATION - Google Patents
METHOD FOR CONTROLLING THE VISCOSITY OF A COOL SLUDGE THAT IS THE STARTING MATERIAL FOR COAL LIQUIDATIONInfo
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Description
DR. JOACH IM STE FFENSDR. JOACH AT STE FFENS
TELEFON1 (089) 85 23 TELEXt 52?830iteffdTELEPHONE 1 (089) 85 23 TELEXt 52? 830iteffd
4. Februar 19834th February 1983
The Pittsburg & Midway Coal Mining Company South Syracuse Street Englewood, Colorado 80111, U.S.A.The Pittsburg & Midway Coal Mining Company South Syracuse Street Englewood, Colorado 80111, U.S.A.
Verfahren zur Steuerung der Viskosität eines als Ausgangsmaterial für die KohleverflüssigungMethod for controlling the viscosity of a raw material for coal liquefaction
dienenden KohleSchlammsserving coal sludge
Für diese Anmeldung wird die Priorität aus der USA-Patentanmeldung 346 0Ol vom 8. Februar 1982 beansprucht.For this application, priority becomes from the US patent application 346 01 of February 8, 1982 claimed.
. 199520405 · Otufidit Apolhtktr· «. AnUbonk t0 MOnditn Nr. 00610400 (BLZ 7009OiOi). 199520405 · Otufidit Apolhtktr · «. AnUbonk t0 MOnditn No. 00610400 (BLZ 7009OiOi)
Beschreibungdescription
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung der Viskosität von Kohle-Lösungsmittel^Schlämmen. Diese Schlamme werden als Ausgangsmaterial in Kohleverflüssigungsverfahren angewandt*The present invention relates to a method for controlling the viscosity of coal-solvent slurries. These sludges are used as raw material in coal liquefaction processes applied*
Die abnehmenden Reserven und hohen Kosten von Erdöl, verbunden mit dem Bedarf an schwefelarmen, sauber verbrennenden Brennstoffen, führte zu den verschiedensten Forschungsaktivitäten, um alternative Brennstoffquellen zu erschließen. Der Überfluß an einheimischer Kohle führte zu intensiven Forschungen nach Verfahren, um Erdöl durch umweltfreundliche Kohleprodukte zu ersetzen. Am vielversprechendsten von diesen Verfahren sind die SRC-Verfahren (solvent refined coal processes)*The diminishing reserves and high cost of petroleum, combined with the need for low-sulfur, clean-burning ones Fuels, led to a wide variety of research activities to develop alternative fuel sources. The abundance of indigenous coal led to intensive research into methods to convert petroleum into environmentally friendly ones To replace coal products. The most promising of these processes are the SRC processes (solvent refined coal processes) *
Zu den Problemen, die man bei dem SRC-Verfahren antrifft, gehörte die Steuerung der Viskosität des anfänglichen Kohle-Losungsmittel-Schlammes. Schlämme mit zu höher Viskosität sind in dem Verfahren schwierig zu pumpen und im Abwärtsstrom zu handhaben· Schlämme mit einer geringen Viskosität bedingen Probleme hinsichtlich des Absetzens der Teilchen aus dem Schlamm und eine Erosion der Anlage.Among the problems encountered with the SRC process, included controlling the viscosity of the initial coal-solvent slurry. Too high viscosity slurries are difficult to pump in the process and are difficult to flow down Handling · Slurries with a low viscosity give rise to particle settling problems from the mud and an erosion of the plant.
Zwar kann man die Viskosität des Kohleschlammes durch Verminderung des Verhältnisses Feststoffe : Lösungsmitteln steuern, dies führt jedoch zu erhöhten Anlagekosten, da das Abwärtsstrom-Verarbeitungssystem eine größere Kapazität haben muß, um das vergrößerte Volumen an Beschickungsstrom zu bewältigen. In der US-PS 3 341 447 (Bull) sind die Beziehungen zwischen Schlammkonzentration und Viskosität beschrieben.It is true that the viscosity of the coal sludge can be reduced by reducing it control the ratio of solids: solvents, but this leads to increased plant costs because the downflow processing system must have greater capacity to handle the increased volume of feed stream. U.S. Patent 3,341,447 (Bull) is described the relationships between sludge concentration and viscosity.
In der US-PS 3 856 658 (Wölk) ist ein System zur Handhabung von Problemen beschrieben, die hinsichtlich der Viskosität von Kohle-Lösungsmittel-Schlämmen auftreten.In U.S. Patent No. 3,856,658 (Wölk) describes a system for the handling of problems that occur coal slurries-solvent with respect to the viscosity of.
Bei diesem Verfahren wird ein verdünnter Schlammstrom zunächst auf einen Druck gebracht/ der etwas oberhalb des gewünschten Reaktordrucks liegt. Der Schlamm wird dann im Abwärtsstrom von der Schlammpumpe mittels einer Flüssigkeitzyklone konzentriert und dann in den Reaktor geleitet. Da dieses Verfahren einen zusätzlichen Verfahrensschritt zwischen der Schlammpumpe und dem Reaktor erfordert, sind nicht nur zusätzliche Investitionen notwendig, sondern es entstehen auch während des Betriebes höhere Kosten.In this process, a dilute sludge flow is first brought to a pressure / slightly above the desired reactor pressure is. The sludge is then in the downflow from the sludge pump by means of a liquid cyclone concentrated and then passed into the reactor. Because this procedure is an additional process step between the slurry pump and the reactor, not only are additional investments necessary, but it is There are also higher costs during operation.
Demgegenüber gestattet das erfindungsgemäße Verfahren, die Schlammviskosität zu variieren, während man die anderen Variablen, z.B. Schlammkonzentration, Sehlammtemperatur und Schlammscherverhalten konstant halten kann. Demzufolge kann man die Kohlekonzentrat-Temperatur und andere Variablen nach den Abwärts-Verarbeitungs-Anlage-Parametern wählen und die Viskosität in dem gewünschten Bereich, halten. Zusätzlich ist keine Notwendigkeit zur Konzentration des Schlammes nach dem Passieren der Schlammpumpe, wie dies gemäß dem vorstehend geschilderten Stand der Technik notwendig ist, erforderlich.In contrast, the method according to the invention allows the sludge viscosity to be varied while the other Variables, e.g. sludge concentration, sludge temperature and sludge shear behavior. As a result one can choose the coal concentrate temperature and other variables according to the downstream processing plant parameters and keep the viscosity in the desired range. In addition, there is no need to concentrate Sludge after passing through the sludge pump, as is necessary according to the prior art described above is required.
Der Kohle-Lösungsmittel-Schlamm mit einer, kontrollierten Viskosität wird gebildet, indem zuerst die Kohle pulverisiert wird. Einen Schlamm der richtigen Viskosität kann man erhalten, indem man die Kohle in der Weise mahlt, daß man eine Teilchengrößenverteilung der Art erhält, daß mindestens 80· Gew.-% der Teilchen durch ein 30-Maschen-Sieb (30 mesh screen) und nicht mehr als 30 Gew.-% der Kohle durch ein 400-Maschen-Sieb (400 mesh screen) geht. Die gemahlene Kohle wird dann mit dem Lösungsmittel gemischt. Alternativ wird dann die pulverisierte Kohle so klassifiziert, daß die größten Teilchen durch ein Sieb mit etwa 8 MaschenThe coal-solvent sludge with a, controlled Viscosity is established by first pulverizing the coal. Can make a slurry of the right viscosity obtained by grinding the coal in such a way that a particle size distribution of the type is obtained that at least 80% by weight of the particles through a 30-mesh sieve (30th mesh screen) and no more than 30% by weight of the charcoal will pass through a 400 mesh screen. The ground Coal is then mixed with the solvent. Alternatively, the pulverized coal is then classified so that the largest particles through a sieve with about 8 mesh
und mindestens 80 Gew.-% durch ein 30-Maschen-Sieb gehen (alle Hinweise auf die Teilchengröße sowohl in den Ansprüchen als auch in der Beschreibung dieser Anmeldung beziehen sich auf die Tyler Standard Sieve Series). Während dieser Klassifizierung werden solche Teilchen, die durch ein Sieb kleiner als 400 Maschen gehen, teilweise entfernt. Diese Teilchen, nachfolgend mit "Feinteile" bezeichnet, werden dann gesammelt. Die so klassifizierte pulverisierte Kohle wird dann mit einem Kohlenwasserstoff-Lösungsmittel zwecks Bildung eines Schlamms gemischt. Ein Teil der vorher entfernten Feinteile kann dann zu dem Schlamm zurückgeführt werden, um die Schlammviskosität weiterhin zu regulieren.and at least 80% by weight pass through a 30-mesh sieve (all references to particle size in both the claims as well as in the description of this application refer to the Tyler Standard Sieve Series). During this Classification, particles that pass through a sieve smaller than 400 mesh are partially removed. These Particles, hereinafter referred to as "fines", are then collected. The pulverized coal thus classified is then mixed with a hydrocarbon solvent to form a sludge. Some of the previously removed fines can then be returned to the sludge to further regulate the sludge viscosity.
Kohleschlämme sind keine Newton1sehen Flüssigkeiten. Die Viskosität von Kohleschlämmen wird bestimmt durch die Kohlekonzentration, die Temperatur, die Scherrate und die Fließzeit. In geringerem Ausmaß kann auch der eingesetzte Kohletyp einen Einfluß auf die Schlammviskosität haben. Erfindungsgemäß wurde ferner festgestellt, daß die Teilchengröße der pulverisierten Kohle auch einen wesentlichen Einfluß auf die Viskosität des Schlammes ausübt. Insbesondere wurde gefunden, daß die Feinteilchen, die bei dem Kohlepulverisierungsprozeß anfallen, in starkem Maße die Viskosität des Schlammes erhöhen. Basierend auf dem Auffinden einer Beziehung zwischen der Teilchengröße der Kohle und der Viskosität des Kohleschlamms gestattet es das erfindungsgemäße Verfahren, die erosiven Schlämme niedriger Viskosität und die nicht operablen Schlämme mit hohen Viskositäten zu eliminieren. Zusätzlich gestattet die vorliegende Erfindung die Anwendung höherer Temperaturen in dem Schlamm-Mischtank, ohne die erlaubte Viskosität zu überschreiten. Diese Vorteile wiederum erlauben eine verbesserte thermische und mechanische Leistungsfähigkeit beim Betrieb der Kohleverflüssigungsanlage.Coal slurries are not Newton 1 see liquids. The viscosity of coal slurries is determined by the coal concentration, the temperature, the shear rate and the flow time. To a lesser extent, the type of coal used can also have an influence on the sludge viscosity. According to the invention it has also been found that the particle size of the pulverized coal also has a significant influence on the viscosity of the sludge. In particular, it has been found that the fine particles resulting from the coal pulverization process greatly increase the viscosity of the sludge. Based on finding a relationship between the particle size of the coal and the viscosity of the coal sludge, the method of the present invention allows the erosive sludges of low viscosity and the inoperable sludges of high viscosities to be eliminated. In addition, the present invention allows higher temperatures to be used in the sludge mixing tank without exceeding the allowable viscosity. These advantages in turn allow improved thermal and mechanical performance when operating the coal liquefaction plant.
Die nachfolgenden Beispiele erläutern die Erfindung, ohne sie jedoch darauf einzuschränken.The following examples explain the invention without however, to limit them to this.
Eine Reihe von Versuchen werden mit einer Powhatan-Nr. 5-Kohle durchgeführt, die grob auf -30 Maschen pulverisiert wurde. Ein Teil dieser pulverisierten Kohle wird zusätzlich in einer Laboratoriums-Kugelmühle, bestehend aus einem dickwandigen keramischen Behälter und zwei 2,5-cm-Stahlkugeln gemahlen.A number of attempts are made with a Powhatan No. 5-coal which was roughly pulverized to -30 mesh. Part of this pulverized coal is used in addition in a laboratory ball mill, consisting of a thick-walled ceramic container and two 2.5 cm steel balls ground.
Beide Mahlprodukte mischt man dann mit zurückgeführtem Schlamm aus dem SRC-Verfahren bei 163°C (325°F). Jeder der erhaltenen Schlämme enthält 30 Gew.-% von den jeweiligen Mahlprodukten. Der zurückgeführte Lösungsmittelschlamm setzt sich aus Kohlenwasserstoffen, Asche und unlöslichen organischen Substanzen zusammen. Die Zusammensetzung des rückgeführten Lösungsmittels als Kohlenwasserstoff-Fraktionen innerhalb der angegebenen Siedebereiche und der Gehalt an Asche und an unlöslichen organischen Substanzen uoS sind nachfolgend angegeben:Both mill products are then mixed with recycled sludge from the SRC process at 163 ° C (325 ° F). Everyone who The sludge obtained contains 30% by weight of the respective mill products. The recycled solvent sludge is composed of hydrocarbons, ash and insoluble organic substances. The composition of the recycled solvent as hydrocarbon fractions within the specified boiling ranges and the content of ash and insoluble organic substances uoS are given below:
Wasser und KohlenwasserstoffeWater and hydrocarbons
die unterhalb 65°C (150°F) · 0,04those below 65 ° C (150 ° F) x 0.04
siedenboil
Kohlenwasserstoffe siedend beiBoiling hydrocarbons
65 - 121°C (150 - 25O°F) · 0,0565-121 ° C (150-25O ° F) x 0.05
121 - 176°C (250 - 3500F) 0,25121-176 ° C (250-350 0 F) 0.25
176 - 232°C (350 - 45O°F) 1,31176-232 ° C (350-450 ° F) 1.31
232 - 287°C (450 - 55O°F) 4,90232-287 ° C (450-550 ° F) 4.90
287 - 343°C (550 - 65O°F) 8,01287-343 ° C (550-650 ° F) 8.01
343 - 398°C (650 - 75O°F) 8,62343-398 ° C (650-750 ° F) 8.62
398 - 454°C (750 - 85O°F) 7,42398-454 ° C (750-850 ° F) 7.42
454 - 482°C (850 - 900°F) 1,30454-482 ° C (850-900 ° F) 1.30
über 482°C (900°F) 39,17above 482 ° C (900 ° F) 39.17
uoS 7,55uoS 7.55
Asche 21,38Ashes 21.38
Die Viskosität der beiden Schlämme mißt man unter Verwendung eines Brookfield-Viskosimeters Modell HA bei einer Scherrate von 18,6 see bei regelmäßigen Zeitabständen. Die erhaltenen Viskositätswerte in Abhängigkeit von der Zeit zeigt Fig. 1 im Diagramm.The viscosity of the two slurries is measured using a Brookfield Model HA viscometer at a Shear rate of 18.6 seconds at regular intervals. The viscosity values obtained as a function of the Fig. 1 shows time in the diagram.
Die Teilchengrößenverteilung der beiden Mahlprodukte ist wie folgt:The particle size distribution of the two milled products is as follows:
gehen%, by
walk
gehen%, by
walk
Wie man aus diesen Werten sofort erkennt, hat die Teilchengröße der Kohlenfeststoffe in dem Schlamm einen dramatischen Einfluß auf die Schlammviskosität, wobei dieser Effekt noch durch die Zeit verstärkt wird. Alle Prozentangaben, die in der vorliegenden Beschreibung und in den Ansprüchen gemacht werden, sind Gewichtsprozente.As can be seen at once from these values, the particle size of the carbon solids in the mud is dramatic Influence on the viscosity of the sludge, this effect being intensified over time. All percentages, which are made in the present description and in the claims are percentages by weight.
Eine andere Probe von Powhatan-Nr. 5-Kohle wurde gemahlen und in Fraktionen mit der folgenden Teilchengröße getrennt. Um die Ausdrucksweise zu vereinfachen, bezeichnet man Teilchen, die beispielsweise durch ein 200-Maschen-Sieb gehen, nicht jedoch durch ein 270-Maschen-Sieb, mit "weniger als 200 Maschen".Another sample from Powhatan No. 5 coal was ground and separated into fractions with the following particle size. To simplify the expression, one denotes particles, which pass through a 200-mesh sieve, for example, but not through a 270-mesh sieve, with "less than 200 stitches ".
weniger als 400 400+less than 400 400+
weniger als 325 325-400less than 325 325-400
weniger als 270 270-325less than 270 270-325
weniger als 200 200-270less than 200 200-270
weniger als 150 150-200less than 150 150-200
weniger als 100 100-150less than 100 100-150
weniger als 60 60-100less than 60 60-100
Jede der Fraktionen wird dann mit dem rückgeführten Schlamm, wie vorstehend beschrieben, gemischt, wobei man einen Schlamm erhält, der 30 Gew.-% der pulverisierten Kohle enthält. Die Viskosität jedes auf diese Weise hergestellten Schlammes mißt man mit einem Brookfield Viskosimeter Modell 5 χ HBT und mißt die Viskosität als Funktion der Zeit bei verschiedenen Temperaturen und Scherraten.Each of the fractions is then mixed with the recycled sludge as described above, whereby one Obtained sludge containing 30 wt .-% of the pulverized coal. The viscosity of each made in this way Sludge is measured with a Brookfield Viscometer Model 5 HBT and the viscosity is measured as a function of time different temperatures and shear rates.
Fig. 2 und 3 zeigen die Variation in den Zeit-Viskositäts-Diagrammen, gemessen bei unterschiedlichen Scherraten und Temperaturen an einem Schlamm, der Teilchengrößen von weniger als 200 Maschen aufweist. Wie aus jeder dieser Figuren ersichtlich ist, steigt die Viskosität umgekehrt zu der Scherrate.Fig. 2 and 3 show the variation in the time-viscosity diagrams, measured at different shear rates and temperatures on a sludge, the particle sizes of has less than 200 meshes. As can be seen from each of these figures, the viscosity increases inversely to the shear rate.
Die Beziehungen zwischen der Schlammviskosität und der Temperatur für einen Schlamm, der Teilchen von weniger als 100 Maschen enthält, zeigt Fig. 4. Die Schlammviskosität steigt mit steigender Schlammtemperatur.The relationships between mud viscosity and temperature for a mud that has particles less than 100 mesh is shown in FIG. 4. The sludge viscosity increases with increasing sludge temperature.
Fig. 5 zeigt Zeit-Viskositäts-Diagramme der Fraktionen gemessen bei einer Temperatur von 163°C (325°F) und bei einer Scherrate von 18,6 see . In ähnlicher Weise zeigt die Fig. 6 die Viskositätswerte bei einer Temperatur von 177 C -(35.O0F) und einer Scherrate von 18,6 sec'1. Die Viskositätswerte jeder Fraktion bei einer Scherrate von 37,2 see zeigen die Fig. 7 und 8 bei Temperaturen vonFigure 5 shows time-viscosity diagrams of the fractions measured at a temperature of 163 ° C (325 ° F) and a shear rate of 18.6 seconds. (0 F 35.O) and a shear rate of 18.6 sec '1 - Similarly, Figure 6 shows the viscosity values at a temperature of 177 C.. The viscosity values of each fraction at a shear rate of 37.2 seconds are shown in FIGS. 7 and 8 at temperatures of
163°C (325°F) bzw. 177°C (3500F). In Fig. 9 schließlich sind die Werte für jede Fraktion bei einer Temperatur von 177°C (3500F) und einer Scherrate von 93 see'1 dargestellt. Diese Figuren zeigen, daß bei Anwendung größerer Teilchengrößen die Anwendung höherer Temperaturniveaus für die gleichen Schlammviskositäten möglich ist. Dies verbessert wesentlich den gesamtthermischen Wirkungsgrad des Verfahrens, da das Ausmaß der erforderlichen Abkühlung des rückgeführten Schlammstromes vermindert wird.163 ° C (325 ° F) or 177 ° C (350 0 F). In Fig. 9, finally, the values of each fraction at a temperature of 177 ° C (350 0 F) and a shear rate of 93 see '1 is shown. These figures show that by using larger particle sizes, higher temperature levels can be used for the same sludge viscosities. This significantly improves the overall thermal efficiency of the process, since the extent of the required cooling of the recirculated sludge stream is reduced.
Wie aus den grafischen Darstellungen der Fig. 4 bis 9 ersichtlich ist, ist die Kohlenteilchengröße des Schlammes die Hauptvariable, die die Schlammviskosität beeinflußt. Demzufolge haben solche Schlämme mit Teilchengrößen, die nicht durch ein 270-Maschen-Sieb gehen, niedrige Anfangsviskositäten und zeigen verhältnismäßig geringe Anstiege in der Viskosität mit der Zeit. Im Gegensatz dazu zeigen solche Schlämme mit Teilchen, die durch ein 270-Maschen-Sieb gehen, höhere Anfangsviskositäten und ihre Viskositäten erhöhen sich beträchtlich mit der Zeit.As can be seen from the graphs of Figures 4-9, this is the coal particle size of the sludge the main variable affecting slurry viscosity. Accordingly, such slurries have particle sizes that does not go through a 270-mesh sieve, low initial viscosities and show relatively small increases in viscosity over time. In contrast, those sludges show with particles that have passed through a 270-mesh sieve go, higher initial viscosities and their viscosities increase considerably over time.
Obwohl die Steuerung der Schlammviskosität in jedem Verfahren anwendbar ist, bei dem ein Schlamm aus pulverisierter Kohle in einem Lösungsmittel eingesetzt wird, wird die vorliegende Erfindung in Verbindung mit einem Kohleverflüssigungsverfahren weiterhin erläutert. Der erste Schritt bei einem Kohleverflüssigungsverfahren besteht in der Reduzierung der rohen Kohlestücke auf die richtige Teilchengröße. Die angelieferten rohen Kohlestücke haben Durchmesser im Bereich von 0,6 cm (0,25 inch) bis 5 cm (2 inch). Diese Kohle muß daher in ihrer Teilchengröße auf mindestens 8 Maschen vermindert werden. Vorzugsweise ist die durchschnittliche Teilchengröße der pulverisierten Kohle so, daß mindestens 80 Gew.-% der Kohle durch ein 30-Maschen-Sieb gehen.Though controlling the mud viscosity in any process is applicable using a pulverized coal slurry in a solvent further elucidates the present invention in connection with a coal liquefaction process. The first One step in a coal liquefaction process is to reduce the raw coal pieces to the correct size Particle size. The raw coal pieces supplied have diameters in the range from 0.6 cm (0.25 inches) to 5 cm (2 inches). The particle size of this coal must therefore be reduced to at least 8 mesh. Preferably the average particle size of the pulverized coal is such that at least 80% by weight of the Pass coal through a 30-mesh sieve.
Eine Möglichkeit, wie die Erfindung durchgeführt werden kann, besteht darin, die Kohle derart zu mahlen, daß die gewünschte Teilchengrößenverteilung direkt als Ergebnis der Mahloperation erreicht wird, ohne daß es somit notwendig ist, in einer zusätzlichen Stufe die Feinteile zu entfernen.One way how the invention can be carried out is to grind the coal in such a way that the desired particle size distribution is obtained directly as a result the grinding operation is achieved without it being necessary to add the fines in an additional stage remove.
Im allgemeinen ist die Teilchengrößenverteilung so, daß mindestens 80 Gew.-% der Kohle durch ein 30-Maschen-Sieb und nicht mehr als 30 Gew.-% der Kohle durch ein 400-Maschen-Sieb gehen. Oft ist es wünschenswert, mit einem gröberen Mahlgut zu arbeiten, beispielsweise einem solchen, bei dem nicht mehr als 80 Gew.-% der Kohle durch ein 100-Maschen-Sieb, nicht mehr als 30 Gew.-% durch ein 270-Maschen-Sieb und nicht mehr als 5 Gew.-% durch ein 400-Maschen-Sieb gehen. Ein anderes Mal kann ein noch gröberes Mahlgut erwünscht sein, beispielsweise ein solches, bei dem die Verteilung so aussieht, daß nicht mehr als 80 Gew.-% der Kohle durch ein 100-Maschen-Sieb, nicht mehr als 5 Gew.-% durch ein 270-Maschen-Sieb und nicht mehr als 3 Gew.-% durch ein 400-Maschen-Sieb gehen. Die exakte Teilchengrößenverteilung für ein gegebenes Verfahren wird natürlich in Verbindung mit den anderen Variablen, die die Schlammviskosität beeinflussen, gewählt. In der Fähigkeit, die Schlammviskosität basierend auf der Teilchengröße zu steuern, wodurch sich ein größerer Spielraum für die Wahl der anderen, die Schlammviskosität ebenfalls beeinflussenden Verfahrensparameter ergibt, liegen die besonderen Vorteile der vorliegenden Erfindung.In general, the particle size distribution will be such that at least 80% by weight of the coal will pass through a 30 mesh screen and no more than 30% by weight of the coal will pass through a 400 mesh screen. Often times it is desirable to be with one to work with coarser grist, for example one in which not more than 80% by weight of the coal passes through a 100-mesh sieve, no more than 30% by weight through a 270-mesh sieve and no more than 5% by weight through a 400-mesh sieve walk. At other times, an even coarser grist may be desired, for example one at which the distribution looks like that not more than 80 wt .-% of the coal through a 100-mesh sieve, not more than 5 wt .-% through a 270-mesh sieve and no more than 3% by weight go through a 400 mesh sieve. The exact particle size distribution for a given process is of course related with the other variables affecting mud viscosity selected. In the ability of the mud viscosity based on the particle size, which leaves a greater scope for the choice of the other, the sludge viscosity also results in influencing process parameters, the particular advantages of the present Invention.
Das Pulverisieren kann mittels bekannter herkömmlicher Vorrichtungen durchgeführt werden. Beispielsweise kann man mit einer Kugel- oder Strahlmühle befriedigende Ergebnisse erzielen. Die Pulverisierungsvorrichtung kann so betrieben werden, daß übergroßes . Material, d.h. Kohleteilchen größer als 8 Maschen, in die Vorrichtung zurThe pulverization can be carried out by known conventional devices. For example, can you can achieve satisfactory results with a ball or jet mill. The pulverizer can operated so that oversized. Material, i.e. coal particles larger than 8 mesh, into the device for
weiteren Pulverisierung zurückgeführt werden.further pulverization.
Bei einem zweiten Verfahren zur Durchführung der vorliegenden Erfindung entfernt man im Anschluß an die Pulverisierungsstufe mindestens einen Teil der Feinteile, die während des Pulverisierens gebildet werden. In Abhängigkeit von den anderen Variablen werden die Teilchen/ die durch ein 400-Maschen-Sieb gehen, in einem solchen Ausmaß eht-■fernt, daß nicht mehr als 30 Gew.-% der Kohle durch ein 400-Maschen-Sieb gehen. In einigen Fällen, z.B. wenn ein besonders konzentrierter Schlamm gewünscht wird, können auch Teilchen, die durch ein 200-Maschen-Sieb gehen, teilweise entfernt werden. Die Entfernung der Feinteile kann mittels bekannter Standardvorrichtungen erfolgen. Beispielsweise kann die pulverisierte Kohle mit Luft klassifiziert und die Feinteile dann mittels eines Zyklons gesammelt werden. Außerdem können diese Feinteile, die zur Steuerung der Schlammviskosität benutzt werden und die auch die richtige Größe haben, um als Brennstoff zu dienen, als Brennstoff zur Erzeugung der Prozeßwärme oder alternativ als Beschickungsmaterial für eine Kohlevergasungseinheit eingesetzt werden.A second method of practicing the present invention involves removal following the pulverization step at least a part of the fines formed during pulverization. Dependent on of the other variables, the particles that pass through a 400-mesh sieve are removed to such an extent that that no more than 30% by weight of the coal will pass through a 400 mesh screen. In some cases, e.g. when a Particularly concentrated sludge is desired, particles that pass through a 200-mesh sieve can also partially removed. The fines can be removed by means of known standard devices. For example the pulverized coal can be classified with air and the fines then collected by means of a cyclone will. In addition, these fines, which are used to control the sludge viscosity and which too the right size to serve as fuel, as fuel to generate process heat, or alternatively be used as feed material for a coal gasification unit.
Die klassifizierte pulverisierte Kohle wird dann mit dem Verfahrenslösungsmittel gemischt. Das Lösungsmittel ist ein Erdöl oder ein Kohlenstoffderivat-Destillat. Im allgemeinen ist das Lösungsmittel eine Fraktion des Flüssigproduktes, das bei dem Kohleverflüssigungsverfahren erzeugt wird. Ein Teil des Lösungsmittels kann auch aus dem abwärts gehenden Strom des Verflüssigungsverfahrens zurückgeführt werden und kann gelöste Kohle und Kohlefeststoffe enthalten. Die Auswahl des Siedebereichs des eingesetzten Destillats richtet sich nach den Betriebsbedingungen in dem SRC-Verfahren. Das Lösungsmittel y/eist im allgemeinen einen Siedebereich von etwa 1500C (3O2°F) bis etwa 75O°C (1382°F) auf. Vorzugsweise wird ein Schwerdestillat mit einem Siedebereich von etwa 23O°CThe classified pulverized coal is then mixed with the process solvent. The solvent is a petroleum or a carbon derivative distillate. Generally, the solvent is a fraction of the liquid product produced in the coal liquefaction process. A portion of the solvent can also be recycled from the liquefaction process down stream and can contain dissolved coal and coal solids. The selection of the boiling range of the distillate used depends on the operating conditions in the SRC process. The solvent y / eist generally have a boiling range of about 150 0 C (3O2 ° F) to about 75O ° C (1382 ° F). A heavy distillate with a boiling range of about 230 ° C. is preferred
(446°F) bis 48O°C (896°F) eingesetzt.(446 ° F) to 480 ° C (896 ° F).
Der Schlamm kann hergestellt werden durch Mischen der pulverisierten Kohle mit einem Lösungsmittel (einschließlich des zurückgeführten Schlamms, falls eingesetzt) in einem Kessel, der ausgerüstet ist mit einer Schaufel oder anderen Mischvorrichtungen. Das im allgemeinen eingesetzte Verhältnis von Lösungsmittel zu Kohle beträgt bei dem SRC-Verfahren im allgemeinen zwischen etwa 1 : 1 bis etwa 2,5 : 1.The slurry can be made by mixing the powdered ones Coal and solvent (including recycled sludge, if used) in one Boiler equipped with a shovel or other mixing device. The ratio generally used Solvent to charcoal in the SRC process is generally between about 1: 1 to about 2.5: 1.
Während der Herstellung des Schlammes fügt man einen Teil der vorher entfernten Feinteile zu dem Schlamm, um die endgültige Schlammviskosität in dem gewünschten Bereich einzustellen. Vorzugsweise liegt die Schlammviskosität in dem Bereich von etwa 500 bis 1000 centipoise. Dies ergibt einen Schlamm, der viskos genug ist, um Probleme des Absetzens und Erosion der Anlage zu vermeiden und andererseits nicht so viskos ist, daß er nicht mehr gepumpt werden kann.During the production of the sludge, some of the previously removed fines are added to the sludge to make the final Adjust the sludge viscosity in the desired range. Preferably the slurry viscosity is in that Range from about 500 to 1000 centipoise. This results in a sludge that is viscous enough to prevent settling problems and to avoid erosion of the system and on the other hand is not so viscous that it can no longer be pumped.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann aber auch ohne die Endstufe, d.h. der Zufügung der Feinteile zu dem Schlamm, durchgeführt werden. Dies kann dadurch erreicht werden, daß man die durchschnittliche Teilchengröße der pulverisierten Kohle variiert oder durch unvollständige Entfernung der Feinteile aus der pulverisierten Kohle. In Anbetracht der Flexibilität der Steuerung wird jedoch bevorzugt, einen Anteil der vorher abgetrennten Feinteile dem Schlamm zuzufügen, um die Viskosität in dem gewünschten Bereich einzustellen. Unabhängig davon, ob die Feinteile zurückgeführt werden oder nicht, soll die Teilchengrößenverteilung des fertigen Schlamms in die vorher angegebenen Bereiche fallen.The method according to the invention can, however, also be carried out without the final stage, i.e. the addition of the fines to the sludge will. This can be achieved by taking the average particle size of the pulverized coal varies or due to incomplete removal of the fines from the pulverized coal. Given the flexibility however, it is preferred for the controller to add a portion of the previously separated fines to the sludge in order to increase the viscosity set in the desired range. Regardless of whether the fines are returned or not, the particle size distribution of the finished sludge should fall within the ranges given above.
Der so hergestellte Schlamm wird dann in die Anlage des SRC-Verfahrens eingeführt. Durch Optimierung der Schlammviskosität ist es möglich, mit einem Schlamm zu arbeiten, der einen höheren Prozentsatz an Feststoffen enthält.The sludge produced in this way is then fed into the system of the SRC process. By optimizing the sludge viscosity it is possible to work with a sludge that contains a higher percentage of solids.
Dies wiederum ergibt einen größeren thermischen und mechanischen Wirkungsgrad in der Anlage, da ein kleineres Volumen an Lösungsmittel durch die Anlage geleitet wird. Außerdem wird die Lebensdauer der Anlage hinsichtlich der Erosion, insbesondere was die Pumpen und Ventile anbetrifft, erhöht, wenn man einen Schlamm mit der gewünschten Viskosität einsetzt. This in turn results in greater thermal and mechanical efficiency in the system, since it has a smaller volume of solvent is passed through the system. In addition, the service life of the system in terms of erosion, especially with regard to the pumps and valves, if a slurry with the desired viscosity is used.
Claims (8)
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US34600182A | 1982-02-08 | 1982-02-08 |
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8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |