DE3801001A1 - Verfahren zum verfluessigen von kohle - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verflüssigen von Kohle, bei dem die gemahlene Kohle mit Anreiböl zu einem Brei vermischt, bei erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur in den oberen Bereich einer Reaktionszone eingespeist und dort im Gegenstrom mit Wasserstoff einer katalytisch be­ schleunigten Hydrierung unterzogen wird, wobei die Produkt­ dämpfe aus dem oberen und der feststoffhaltige Rückstand aus dem unteren Bereich der Reaktionszone abgezogen werden.

Ein Verfahren der eingangs genannten Art ist aus der DE-OS 29 45 353 bekanntgeworden. Bei diesem Verfahren wird vorge­ schlagen, den im unteren Bereich der Reaktionszone anfallen­ den feststoffhaltigen Rückstand einer Vakuumdestillation zu unterziehen und die dabei anfallende Destillatfraktion als Anreiböl für die Frischkohle zu verwenden. Dabei durchläuft die schwere Destillatölfraktion zusammen mit der frischen Kohle die Reaktionszone und wird durch Reaktion mit dem Pro­ zeßwasserstoff zu leichteren Destillatölen weiterhydriert. Ein Nachteil dieser vorgeschlagenen Verfahrensweise liegt darin, daß durch die Anwesenheit des Anreiböls in der Reak­ tionszone Reaktionsvolumen für zu hydrierende Frischkohle verlorengeht. Darüber hinaus hat sich aber auch gezeigt, daß die Weiterhydrierung von schweren Destillatölen zu leichte­ ren Fraktionen unter den Bedingungen einer Kohlehydrierung, unter den Bedingungen der sogenannten Sumpfphase also, zu einer starken Bildung von gasförmigem C1-C4-Kohlenwas­ serstoffen führt, zu Produkten also, die bei der Hydrierung von Kohle aufgrund ihres hohen Wasserstoff-Verbrauches uner­ wünscht sind. Schwere Destillatöle lassen sich, wie entspre­ chende Untersuchungen gezeigt haben, unter wesentlich ge­ ringerer Bildung an C1-C4-Kohlenwasserstoffen in der bei einer Kohlehydrierung sowieso vorhandenen Gasphase in einem Feststoffreaktor weiterhydrieren.

Der Erfindung liegt die Aufgabe, daß Verfahren der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, daß bei geringer Bildung an C1-C4-Kohlenwasserstoffen das Reaktionsvolu­ men optimal für die Hydrierung der Frischkohle ausgenutzt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als Anreiböl eine unter den im oberen Bereich der Reaktionszone vorherrschenden Verfahrensbedingungen nahezu vollständig verdampfende Trägerflüssigkeit verwendet wird, welche nach ihrer Verdampfung zusammen mit den Produktdämpfen aus der Reaktionszone abgezogen wird.

Die erfindungsgemäße Verfahrensweise zeigt einen Weg, der es ermöglicht, daß das Anreiböl für die Frischkohle nicht mehr in den Bereich der Hydrierreaktionen gelangt. Das gesamte Reaktionsvolumen steht ausschließlich für die zu hydrierende Kohle zur Verfügung. Es kann nunmehr ein Anreiböl eingesetzt werden, bei dessen Auswahl das Reaktionsverhalten im Hy­ drierbereich nicht mehr berücksichtigt zu werden braucht. Es muß lediglich bei der Auswahl der als Anreiböl verwendeten Trägerflüssigkeit sichergestellt sein, daß diese unter dem im oberen Bereich der Reaktionszone vorherrschenden Druck von etwa 200 bar und der Temperatur von etwa 400°C nahezu vollständig verdampft.

Vorzugsweise wird als Anreiböl eine Trägerflüssigkeit einge­ setzt, die im Hydrierprozeß selbst anfällt, also beispiels­ weise das Prozeßwasser oder - und dies ist der bevorzugte Anwendungsfall - als Produkte anfallende Destillatöle im Naphtha- und/oder Mittelölbereich.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird die zusammen mit den Produktdämpfen den die Reaktionszone verlassende verdampfte Trägerflüssigkeit abgetrennt und erneut der Frischkohle als Anreiböl zugeführt. Die Abtrennung kann da­ bei auf bekannte Weise, beispielsweise durch partielle Kon­ densation und anschließende Phasentrennung erfolgen.

Zur Unterstützung und Regelung der Verdampfung der als An­ reiböl verwendeten Trägerflüssigkeit kann es sich nach einem weiteren Merkmal der Erfindung als zweckmäßig erweisen, in den oberen Bereich der Reaktionszone ein Heißgas einzulei­ ten. Hierzu kann ein Teil des in der Anlage anfallenden Kreislaufgases oder auch aufgeheizter Wasserstoff verwendet werden, der dann zusammen mit den Produktdämpfen der übli­ chen Gasaufbereitung zugeführt wird.

Selbstverständlich ist die Anwendung der Erfindung nicht be­ schränkt auf die Verflüssigung von Kohle. Mit dem gleichen Erfolg können auch Schweröle, Rückstände aus der Erdölverar­ beitung, Ölsande und Ölschiefer sowie Mischungen dieser Stoffe allein oder auch gemeinsam mit Kohle verflüssigt wer­ den.

Weitere Erläuterungen zu der Erfindung sind dem in der Figur schematisch dargestellten Ausführungsbeispiel zu entnehmen.

Gemäß der Figur wird die zu behandelnde Frischkohle über ei­ ne Leitung 1 einem Anreibbehälter 2 zugeführt und dort mit Anreiböl und Katalysator, welche über Leitungen 3 bzw. 4 in den Anreibbehälter eingespeist werden, zu einer Suspension vermischt. Die Kohlesuspension wird in einer Hochdruckpumpe 5 auf den Reaktionsdruck von rd. 200 bar gepumpt, dann in einer hier schematisch dargestellten Wärmetauscherzone 6 auf eine Temperatur von etwa 200°C erhitzt und anschließend in den oberen Bereich 7 eines Hydrierreaktors 8 eingeleitet. Als Anreiböl wird eine in der Anlage gewonnene, im wesentli­ chen aus Naphtha- und Mittelöl bestehende Destillatölfrakti­ on verwendet, deren Zusammensetzung erfindungsgemäß so ge­ wählt ist, daß sie unter den im oberen Bereich 7 des Hy­ drierreaktors 8 vorherrschenden Verfahrensbedingungen (Druck, Temperatur) nahezu vollständig verdampft. Die ver­ bleibende Frischkohle durchströmt den Reaktor 8 von oben nach unten im Gegenstrom zum Reaktionswasserstoff, der im unteren Bereich des Reaktors 8 über eine Leitung 9 einge­ speist wird, und wird dabei hydriert. Die den Reaktor von unten nach oben durchströmenden Produktdämpfe werden zusam­ men mit dem verdampften Anreiböl über eine Leitung 10 aus dem Hydrierreaktor abgezogen. Durch Kondensation in einem Wärmetauscher 11 und anschließende Phasentrennung in einem Abscheider 12 wird das Öl auskondensiert und einer Destilla­ tionsanlage 17 zugeführt. Das als Trägerflüssigkeit für die Frischkohle benötigte Anreiböl wird über eine Leitung 3 aus der Destillationsanlage 17 abgezogen und in den Anreibbehäl­ ter 2 eingespeist. Die anfallenden Produktgase sowie das Produktöl werden über Leitungen 13 und 18 aus dem Abscheider 12 bzw. der Destillationsanlage 17 abgezogen.

Die bei dem Verfahren anfallenden Produktdämpfe werden über eine Leitung 13 vom Kopf des Abscheiders 12 abgezogen.

Zur Unterstützung bzw. Regelung der Verdampfung des Anreib­ öls im oberen Bereich 7 des Hydrierreaktors 8 kann in einem Wärmetauscher 14 erhitzter Wasserstoff über eine Leitung 15 in den oberen Bereich 7 eingespeist werden.

Der flüssige Rückstand des Hydrierreaktors 8 wird über eine Leitung 16 abgezogen und kann einer weiteren Verarbeitung, beispielsweise einer Vakuumdestillation, Verkokung oder ei­ ner Vergasung, unterzogen werden.

Claims (7)

1. Verfahren zum Verflüssigen von Kohle, bei dem die gemah­ lene Kohle mit Anreiböl zu einem Brei vermischt, bei er­ höhtem Druck und erhöhter Temperatur in den oberen Be­ reich einer Reaktionszone eingespeist und dort im Gegen­ strom mit Wasserstoff einer katalytisch beschleunigten Hydrierung unterzogen wird, wobei die Produktdämpfe aus dem oberen und der feststoffhaltige Rückstand aus dem un­ teren Bereich der Reaktionszone abgezogen werden, dadurch gekennzeichnet, daß als Anreiböl eine unter den im oberen Bereich der Reaktionszone vorherrschenden Verfahrensbe­ dingungen nahezu vollständig verdampfende Trägerflüssig­ keit verwendet wird, welche nach ihrer Verdampfung zu­ sammen mit den Produktdämpfen aus der Reaktionszone ab­ gezogen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die verdampfte Trägerflüssigkeit von den Produktdämpfen abgetrennt und erneut zum Anreiben der Frischkohle ver­ wendet wird.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß als Trägerflüssigkeit Prozeßwasser verwen­ det wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß als Trägerflüssigkeit bei der Hydrie­ rung der Kohle anfallende Destillatöle verwendet werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß in den oberen Bereich der Reaktions­ zone ein Heißgas eingeleitet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Heißgas aufgeheizter Wasserstoff verwendet wird.

7. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 auf die Ver­ flüssigung von Schwerölen, Rückständen aus der Erdölver­ arbeitung, Ölsande, Ölschiefer sowie auf Mischungen die­ ser Stoffe alleine oder zusammen mit Kohle.