DE3337622A1 - Verfahren zur schwelung von rueckstaenden der kohlehydrierung - Google Patents

Verfahren zur schwelung von rueckstaenden der kohlehydrierung

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    • C10G1/00Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal
    • C10G1/02Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal by distillation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
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Description

VEBA OEL Entwicklungs-Gesellschaft mbH
Verfahren zur Schwelung von Rückständen
der Kohlehydrierung
Zur Hydrierung von Kohle sind Verfahren bekannt, bei denen Kohle durch Reaktion mit Wasserstoff bei Temperaturen von 250 - 550 0C, vorzugsweise 350 - 490 0C und Drücken von 50 - 700 bar, vorzugsweise 100 - 350 bar, insbesondere in Gegenwart von Katalysatoren hydriert wird. Als Produkte entstehen neben flüssigen und gasförmigen Kohlenwasserstoffen bei Raumtemperatur feste bzw. zähflüssige Hydrier-rückstände. Sowohl Steinkohlen als auch Braunkohlen können dabei in die Hydrierung eingesetzt werden (s. W. Krönig, "Die katalytische Hydrierung von Kohlen, Teeren und Mineralölen", Springer Verlag, Berlin, Göttingen, Heidelberg 1950). Die entsprechenden Technologien wurden in den Jahren 1920 - 1945 zur technischen Reife entwickelt und eingesetzt. Als Basisverfahren sind die Hydriertechnologien nach BERGIUS-PIER und POTT-BROCHE anzuführen.
Aufbauend auf diesen Verfahren wurden in neuerer Zeit spezielle Technologien entwickelt und im Klein- bzv. Pilotanlagenmaßstab erprobt, pazu sind insbesondere die EDS-Technologie, SRC, das H-COAL-Verfahren sowie die Neue Deutsche Technologie zu nennen. Letzteres wird seit 1981 in der Großversuchsanlage Bottrop erprobt (s. H. G. Frank u. A. Knop, "Kohleveredlung", Springer Verlag, Berlin, Heidelberg, New York 1979, S. 228 - 251).
Allen diesen Verfahren ist gemeinsam, daß die Abtrennung der Hydrierrückstände von den gasförmigen bzw. flüssigen Produkten in Heißabscheidern erfolgt, wobei die Phasenseparierung unter Reaktionsdruck bei Reaktionstemperatur bzw. wenig darunter liegenden Temperaturen erfolgt. Von besonderem Interesse ist dabei die Aufarbeitung der Hy-
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drierrückstände, da diese neben Feststoffen wie nicht umgesetzter Kohle, Asche, Katalysatoren und nicht verdampfbaren flüssigen oder pastösen Zwischenprodukten wie Asphaltenen und Präasphaltenen wertvolle verdampfbare Produktöle enthalten, die zur Steigerung der Flüssigproduktausbeute abzutrennen sind.
Zur Abtrennung dieser verdampfbarer ölbeimengungen wurden unter anderem Schwelung oder Vakuumdestillation angewandt.
Die gewonnenen öle können als Anreibeöle bzw. Anreibölkomponenten für die Einsatzkohle verwendet werden. Die Schwelung wurde in Kugelöfen oder Schneckenöfen vorgenommen. Während der Schwelung erfolgt ein pyrolytischer Abbau selbst der an sich verdampfbaren Öle, so daß ein Verlust an wertvollen Hydrierprodukten eintritt. Durch Vakuumdestillation des Hydrierrückstandes können die verdampfbaren öle abgetrennt werden. Die dabei gewonnenen Öle stellen hochwertige Anreibeöle dar bzw. können unter verhältnismäßig milden Bedingungen weiter av.fhydriert werden. Allerdings wirft die Handhabung des Vakuumrückstandes erhebliche Probleme auf. Insbesondere gestaltet sich das Austragen aus der Vakuumkolonne sowie der Transport zur Weiterverarbeitung aufgrund der hohen Zähigkeit des stark feststoffangereicherten Materials äußent schwierig.
Die vorliegende Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, diese Schwierigkeiten zu überwinden und die Gesamtflüssigproduktausbeute des Verfahrens zu verbessern. Erfindungsgemäß geschieht dies dadurch, daß der Rückstand der Kohlehydrierung in einer ein- oder mehrwelligen Schneckenmaschine einer Destillation unter vermindertem Druck unterworfen wird, hierbei die verdampfbaren Anteile abgezogen werden und das verbleibende Gut anschließend in der Schnekkenmaschine geschwelt wird. Der während der Destillation und Schwelung ständig seine Viskosität erhöhende Hydrier-
rückstand wird durch Schnecken laufend umgewälzt und dabei durch die Destillationszone und die Schwelzone der Schneckenmaschine geführt, wobei ihm zunächst die verdampfbaren Bestandteile, dann die durch Pyrolyse gewinnbaren flüchtigen Bestandteile entzogen werden.
Ein- oder mehrwellige Schneckenmaschinen mit Gas- oder Dampfabführung sind bekannt, z. B. aus den US-PSen 1 156 096 und 2 615 199. Sie werden speziell in der Kunststoffherstellung eingesetzt, und dienen dort u. ä. zur Gas- bzw. Monomerenentfernung aus Polymerisationsgemischen (s. M. Herrmann, "Schneckenmaschinen in der Verfahrenstechnik", Springer Verlag, Berlin, Heidelberg, New York 1972). Obwohl seit Beginn der im technischen Maßstab durchgeführten Kohlehydrierung die mit der Clabtrennung verbundenen Schwierigkeiten bekannt waren, wurden Vakuumschneckenmaschinen bislang nicht für die Aufarbeitung von Kohlehydrierrückständen eingesetzt. Bei der Aufarbeitung von Hydrierrückständen liegen andere Zielsetzungen als bei der Kunststoffherstellung vor: In der Kunststoffindustrie stellt die Schneckenmaschine einen Teil des. Polymerisationsreaktors dar, wobei über die Monomerenentfernung in der Vakuumzone ein Abbruch der Polymerisationsreaktion herbeigeführt wird, wohingegen im Fall der Kohle- hydrierung die Feststoffanreicherung im Hydrierrückstand zielführend ist.
Bei der Destillation des Hydrierrückstandes in der ein- oder mehrwelligen Schneckenmaschine werden insbesondere Drücke von 0,01 bis 0,6 bar, vorzugsweise 0,02 bis 0,1 bar angewandt. Nach einer Weiterbildung der Erfindung fällt über die Länge der Schneckenmaschine vom Eintritt des Hydrierabschlammes zu dessen Austritt der Druck von 0,6, vorzugsweise 0,1 bar auf 0,01, vorzugsweise 0,02 ab.
Diese Maßnahme verringert die Gefahr von Störungen des Destillationsvorganges in der Schneckenmaschine.
Die Destillation des Hydrierrückstandes in der Schneckenmaschine erfolgt insbesondere bei Temperaturen von 200 400 0C, vorzugsweise 250 - 350 0C. Nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung steigt über die Länge der Schneckenmaschine vom Eintritt zum Austritt des Hydrierrückstandes die Temperatur von 200, vorzugsweise 250 0C auf 400, vorzugsweise 350 0C unter konstantem bzw. über die Länge der Schneckenmaschine fallendem Druck an. Hierdurch wird die Zeit, während der Hydrierrückstand hohe, Veränderungen begünstigende Temperaturen annimmt, verkürzt und die weitere Verarbeitung des von den flüchtigen Bestandteilen befreiten Rückstandes erleichtert.
Das nicht verdampfte Gut wird nach der Destillation auf höhere Temperaturen, vorzugsweise 350 - 600 0C erhitzt und bei dieser Temperatur, insbesondere bei Atmosphärendruck geschwelt. Zweckmäßigerweise besitzt die Schneckenmaschine hierfür neben der Destillierzone eine Schwelzone, in die der Hydrierrückstand nach Durchlaufen der ersteren durch die Schnecken gefördert wird. Die entstehenden Schweldämpfe werden getrennt von den öldämpfen abgezogen. Der anfallende Koks schließlich kann z. B. als Brennmaterial eingesetzt werden.
Die gasförmig aus der Schneckenmaschine abgezogenen Öle werden zweckmäßigerweise als Anreibeöle eingesetzt oder mit den übrigen Hydrierölen, z. B. den die Heißabscheider gasförmig verlassenden Hydrierprodukten vereinigt und zusammen mit diesen der Weiterbehandlung, z. B. einer Hydrierung unterworfen.

Claims (7)

Patentansprüche
1. Verfahren zur Schwelung von Rückständen der Kohlehydrierung, dadurch gekennzeichnet, daß der Hydrierrückstand in einer ein- oder mehrwelligen Schneckenmaschine einer Destillation unter vermindertem Druck unterworfen wird, die entstehenden Gase und Dämpfe abgezogen werden und der nicht verdampfte Rest in der Schneckenmaschine einer Schwelung unterworfen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Destillation bei Drücken von 0,01 - 0,6 bar, vorzugsweise 0,02 - 0,1 bar erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß über die Länge der Schneckenmaschine vom Eintritt zum Austritt des Hydrierrückstandes der Druck von 0,6, vorzugsweise 0,1 bar auf 0,01, vorzugsweise 0,02 bar abfällt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Destillation bei Temperaturen von 200 - 400 0C, vorzugsweise 250 - 350 0C erfolgt.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß über die Länge der Schneckenmaschine vom Eintritt zum Austritt des Hydrierrückstandes die Temperatur von 200, vorzugsweise 250 0C auf 400, vorzugsweise 350 0C ansteigt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwelung bei Temperaturen von 350 bis 600 0C erfolgt.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Schwelung bei Atmosphärendruck erfolgt.
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