DE3835494A1

DE3835494A1 - Katalytische zweistufen-verfluessigung von kohle unter verwendung von kaskaden aus benutztem siedebett-katalysator

Info

Publication number: DE3835494A1
Application number: DE3835494A
Authority: DE
Inventors: James B Macarthur; Alfred G Comolli; Joseph B Mclean
Original assignee: Hydrocarbon Research Inc
Current assignee: Hydrocarbon Research Inc
Priority date: 1987-10-16
Filing date: 1988-10-14
Publication date: 1989-07-27
Anticipated expiration: 2008-10-15
Also published as: JP2778961B2; AU2360788A; DE3835494C2; JPH01161088A; GB2211199B; AU608654B2; US4816141A; GB2211199A; GB8824161D0; ZA887600B; CA1309049C

Description

Die Erfindung betrifft ein katalytisches Zweistufen-Hydrie rungs- und Verflüssigungsverfahren für Kohle unter Verwendung von temperaturmäßig abgestuften katalytischen Siedebett reaktoren zur Herstellung von niedrigsiedenden Kohlenwasser stoff-Flüssigprodukten. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren, in welchem verwendeter Katalysator entfernt wird von einem auf niedrigerer Temperatur arbeitenden Siede bettreaktor der ersten Stufe und kaskadenartig weiterge leitet wird zu einem auf höherer Temperatur arbeitenden Siedebettreaktor der zweiten Stufe zur weiteren Verwendung, um so das Erfordernis an frischem Katalysator für das Ver fahren zu verringern.

Bei der katalytischen Hydrierung und Verflüssigung von Kohle zur Herstellung von Kohlenwasserstoff-Flüssigprodukten sind zahlreiche zweistufige katalytische Verfahren vorgeschlagen worden einschließlich Verfahren unter Verwendung von relativ geringen Erststufen-Reaktionstemperaturen von lediglich 600-750°F. Beispiele derartiger bekannter Kohle-Verflüssi gungsverfahren unter Verwendung von zwei katalytischen Reaktionsstufen, die in Serie verbunden sind, werden be schrieben durch die US-PS 36 79 573, 37 00 584, 41 11 788, 43 50 582, 43 54 920 und 43 58 359. In derartigen katalytischen Kohleverflüssigungsverfahren sind die Kataly satorkosten erheblich aufgrund der Katalysator-Desaktivie rung, welche durch die Ablagerung von Kohlenstoff und Me tallen auf dem Katalysator bewirkt wird, wodurch ein Ersatz über frischen oder regenerierten Katalysator erforderlich ist. Üblicherweise unterliegt der Katalysator in den Reak toren einer raschen Desaktivierung aufgrund der Akkumulie rung von Kohlenstoff und Metallen, wie Calcium, Eisen, Titan etc. Unter Berücksichtigung dieses Problems wird in der US- PS 36 79 573 von Johnson ein katalytisches zweistufiges Kohleverflüssigungsverfahren beschrieben, in welchem ver wendeter Katalysator abgezogen wird von dem Reaktor der zweiten Stufe und weiterverwendet wird unter den gleichen Reaktionsbedingungen in dem Reaktor der ersten Stufe, wo der Katalysator Ablagerungen von metallischen Konterminie rungen, wie Titan in Form von Titandioxyd, welches rasch den Katalysator desaktiviert, ansammelt, so daß ein Aus tausch früher oder bei einer höheren Geschwindigkeit als es wirtschaftlich wünschenswert ist, erforderlich wird. Somit wird der verwendete Katalysator vom Reaktor der zweiten Stufe zum Reaktor der ersten Stufe geführt in Gegenrichtung zur Kohlebeschickung.

Im Gegensatz jedoch zu der Lehre des Patents nach Johnson und dem Stand der Technik wurde unerwarteterweise gefunden, daß Kohlenstoff-und Metall-Ablagerungen auf dem verwendeten Katalysator in einem bei niedrigerer Temperatur arbeitenden Reaktor der ersten Stufe nicht seine wirksame Verwendung in einem bei höherer Temperatur arbeitenden Reaktor der zweiten Stufe verhindern. Es wurde somit ein Verfahren ent wickelt zur katalytischen zweistufigen Hydrierung und Ver flüssigung von Kohle, worin der verwendete Katalysator von dem bei niedrigerer Temperatur arbeitenden katalytischen Reaktor der ersten Stufe entfernt wird, und welches uner warteterweise als wünschenswert und zweckmäßig in dem bei höherer Temperatur arbeitenden katalytischen Reaktor der zweiten Stufe gefunden wurde, so daß der gesamte Verbrauch an frischem Katalysator pro Einheitsmenge an verarbeiteter Kohle deutlich verringert wird.

Die vorliegende Erfindung schafft ein stufenförmiges kata lytisches Verfahren zur Kohle-Hydrierung und -Verflüssigung zur Erzeugung von niedrigsiedenden Kohlenwasserstoff- Flüssigprodukten, worin der bei niedriger Temperatur arbeitende oder Reaktor der ersten Stufe eine Temperatur von etwa 800°F nicht überschreitet und der verwendete Katalysa tor von dem bei niedrigerer Temperatur arbeitenden oder Siedebettreaktor der ersten Stufe abgezogen wird und kaska denförmig weitergeleitet wird zu einem bei höherer Tempera tur arbeitenden Reaktor oder einem Siedebettreaktor der zweiten Stufe zur weiteren Verwendung darin und eine hohe Überführung der Kohle und eine längere Nutzungszeit für den Katalysator erzielt wird. In dem Verfahren wird der ver wendete Katalysator von der niedrigeren Temperatur, vorzugs weise vom Reaktor der ersten Stufe abgezogen und auf eine höhere Temperatur überführt, vorzugsweise in einen Reaktor der zweiten Stufe, wobei die Reaktoren angegeben sind durch die Folge des Kohlestromes durch das Verfahren. Eine teil chenförmige Kohle, sowie bituminöse Kohle oder subbituminöse Kohle und ein Schwerkohlenwasserstoff-Flüssiglösungsmittel material, welches normalerweise oberhalb von etwa 600°F siedet, werden zunächst zusammengemischt, um ein Lösungs mittel/Kohle-Gewichtsverhältnis von zwischen etwa 1,0 und 4,0 zu ergeben. Die erhaltene Kohle-Öl-Aufschlämmung wird katalytisch hydriert und verflüssigt unter Verwendung von zweistufigen katalytischen Siedebettreaktoren, die in einer Serienanordnung zusammengeschlossen sind. Der Reaktor der ersten Stufe arbeitet vorzugsweise bei einer niedrigeren Temperatur von 700-800°F und der Reaktor der zweiten Stufe arbeitet bei einer höheren Temperatur von 750-860°F und mindestens etwa 25°F höher als bei der Temperatur des Reak tors der ersten Stufe. Alternativ dazu kann die Reaktions zone der ersten Stufe betrieben werden bei einer höheren Temperatur von 750-860°F und die Reaktionszone der zweiten Stufe kann betrieben werden bei einer geringeren Temperatur von 700-800°F. Geeignete Raumgeschwindigkeit ist 10-90 lb Kohle/hr pro ft³ abgesetztem Katalysatorvolumen in den Reaktoren.

Es wurde gefunden, daß geringere Katalysator-Desaktivie rungsgeschwindigkeiten in dem bei niedrigerer Temperatur arbeitenden Reaktor der ersten Stufe als in dem bei höherer Temperatur arbeitenden Reaktor der zweiten Stufe auftreten, offensichtlich weil die niedriger arbeitenden Temperaturen und die bessere Hydrierungsumgebung in dem Reaktor der ersten Stufe vorliegen. Das Katalysatoralter in jedem Reak tor wird kontrolliert durch Abziehen des verwendeten Kata lysators aus dem bei niedrigerer Temperatur arbeitenden Reaktor und durch kaskadenförmige Weiterleitung zu dem Reaktor mit höherer thermischer Beanspruchung, so daß effektive Verwendung gemacht werden kann von der katalyti schen Aktivität, die in dem verwendeten Katalysator ver bleibt, der von dem bei niedrigerer Temperatur arbeitenden Reaktor abgezogen wird. Der verwendete Katalysator, welcher aus dem bei niedrigerer Temperatur arbeitenden Reaktor oder dem Reaktor der ersten Stufe abgezogen wird, sollte ein Durchschnittsalter von 300-3000 lb verarbeiteter Kohle/ lb Katalysator aufweisen. Ebenfalls sollte der verwendete Katalysator, der von dem bei höherer Temperatur arbeitenden oder dem Reaktor der zweiten Stufe abgezogen wird, ein durchschnittliches Katalysatoralter von wenigstens 1000 lb verarbeiteter Kohle/lb Katalysator aufweisen, vorzugs weise 1000-6000 lb/lb. Durch Einsatz der vorliegenden Erfindung kann deutlich mehr Zuspeisungskohle in vorteil hafterweise hydriert und verflüssigt werden pro Pfund an frischem verwendeten Katalysator oder alternativ dazu wird deutlich weniger frischer Katalysator benötigt pro Tonne verarbeiteter Kohle, um die gewünschten niedrigsiedenden Kohlenwasserstoff-Flüssigprodukte herzustellen.

Die Kohlebeschickung für dieses Verfahren kann bituminöse Kohle sein, wie beispielsweise Illinois Nr. 6 oder Ken tucky Nr. 11, subbituminöse Kohle, wie Wyodak, oder Lignit. Die Kohle wird üblicherweise vermischt mit einem von Kohle abgeleiteten Abschlämmungsöl aus dem Verfahren, welches einen normalen Siedebereich von 500-1500°F aufweist, mit mindestens etwa 50% des Aufschlämmungsöls von vorzugsweise einer Normalsiedetemperatur oberhalb von etwa 850°F. Ebenso kann ein geeignetes Aufschlämmungsöl für die Kohle ausge wählt werden aus der Gruppe von aus Erdöl gewonnenem Restöl, Schieferöl, Teersandbitumen, und Öl, welches aus Kohle von einem anderen Kohleverflüssigungsverfahren hergeleitet ist.

Die Kohle-Öl-Aufschlämmung wird in die katalytische Reak tionszone der ersten Stufe eingespeist, die bei niedrigerer Temperatur arbeitet, und die bei ausgewählten mäßigen Be dingungen von Temperatur und Druck gehalten wird, und in Gegenwart eines teilchenförmigen Hydrierungskatalysators, welcher eine kontrollierte Geschwindigkeit der Hydrierung und Verflüssigung der Kohle fördert, während gleichzeitig das Lösungsöl hydriert wird bei Bedingungen, welche der artige Hydrierungsreaktionen bevorzugen, welche üblicher weise weniger als etwa 800°F betragen. Die Reaktionszone der ersten Stufe enthält ein Siedebett aus teilchenförmigem Hydrierungskatalysator zur Hydrierung der teilchenförmigen Zuspeisungskohle, Lösungsmittelöl und gelöste Kohlemoleküle, und erzeugt die gewünschten niedrigsiedenden Kohlenwasser stoff-Flüssig und -Gasmaterialien.

Die Reaktionszone der ersten Stufe wird vorzugsweise unter den Bedingungen von 700-800°F Temperatur, 1000-4000 psig Wasserstoff-Partialdruck und einer Kohlen-Beschickungsge schwindigkeit oder Raumgeschwindigkeit von 10-90 lb Kohle/ hr pro ft³ abgesetztem Katalysatorvolumen gehalten, um die Kohle zu verflüssigen und ein hochqualitatives Kohlenwasser stoff-Lösungsmittelmaterial herzustellen, während mehr als etwa 80 Gew.-% Überführung der Kohle zu in Tetrahydrofuran (THF) löslichen Materialien erzielt werden. Unter derartig milden Reaktionsbedingungen, werden Hydrocracking-, Konden sations- und Polymerisationsreaktionen zusammen mit der Bil dung von unerwünschten Kohlenwasserstoffgasen alle vorteil hafterweise minimiert und die milden Reaktionsbedingungen die eingesetzt werden, erlauben den katalytischen Hydrie rungsreaktionen, in der Geschwindigkeit zu bleiben mit der Geschwindigkeit der Umwandlung der Kohle. Bevorzugte Reak tionsbedingungen der ersten Stufe sind eine Temperatur von 720-780°F, 1500-3500 psig Wasserstoff-Partialdruck und eine Kohle-Raumgeschwindigkeit von 20-70 lbs Kohle/hr pro ft³ abgesetztem Katalysatorvolumen, wobei die bevorzugten Bedingungen spezifisch sind für den Typ der zu verarbeiten den Kohle.

Der verwendete Katalysator wird ausgewählt aus der Gruppe der Oxyde von Cobalt, Eisen, Molybden, Nickel, Zinn, Wolfram und anderen Kohlenwasserstoff-Hydrierkatalysatormetall oxyden, die dem Fachmann bekannt sind und die abgelagert werden auf einem Basismaterial, welches ausgewählt wird unter der Gruppe von Aluminiumoxyd, Magnesiumoxyd, Silicium dioxyd, Titanoxyd und anderen Materialien. Geeignete Kata lysator-Teilchengrößen können im Bereich von etwa 0,030 bis 0,125 inch effektivem Durchmesser liegen und können von be liebiger Gestalt sein, einschließlich kugelförmigen Perlen oder Extrudaten.

Aus der Reaktionszone der ersten Stufe wird das gesamte Ab flußmaterial mit zusätzlichem Wasserstoff geführt in die katalytische Reaktionszone der zweiten Stufe,wo das Material weiter hydriert und hydrogecrackt wird bei einer Temperatur von mindestens etwa 25°F höher als diejenige der Reaktions zone der ersten Stufe. In beiden Stufen sind die Reaktions zonen aufwärtsströmende, gut vermischte katalytische Siede bettreaktoren, wobei die Reaktionszone der zweiten Stufe vorzugsweise eng verbunden ist mit der Reaktionszone der ersten Stufe; jedoch kann gasförmiges Material zwischen den Stufen abgezogen werden, falls dies gewünscht wird. Für den Reaktor der zweiten Stufe werden die Reaktionsbedingungen strenger gehalten, wodurch eine vollständigere thermische Umwandlung der Kohle zu Flüssigkeiten gefördert wird, die Hydrokonversion von Primärflüssigkeiten zur Produktdestilla tion, und die Verbesserung der Produktqualität über die Ent fernung von Heteroatomen bei Temperaturen von mehr als 800°F, wobei der Wasserstoff-Partialdruck ähnlich zu dem in der Reaktionszone der ersten Stufe ist. Die gewünschten Reaktionsbedingungen der zweiten Stufe sind eine Temperatur von 750-860°F, 1000-4000 psig Wasserstoff-Partialdruck und eine Kohle-Raumgeschwindigkeit von 10-90 lb Kohle/hr pro ft³ abgesetztem Katalysatorvolumen, um mindestens etwa 90 Gew.-% Umwandlung der verbleibenden reaktiven Kohle zu sammen mit den Asphalten- und Preasphalten-Verbindungen zu erhalten zu niedriger siedenden Kohlenwasserstoffmateriali en, und die Heteroatome werden weiter verringert, um in THF lösliche Materialien zur Verfügung zu stellen. Die Reaktor-Raumgeschwindigkeit wird so eingestellt, um eine im wesentlichen vollständige Umwandlung der 650°F-Schweröle und des Rückstandes zu 650°F Flüssigprodukten zu erzielen. Bevorzugte Reaktionsbedingungen für die zweite Stufe sind eine Temperatur von 780-850°F, 1500-3500 psig Wasserstoff- Partialdruck und eine Kohle-Raumgeschwindigkeit von 20-70 lb Kohle/hr pro ft³ abgesetztem Katalysatorvolumen.

Dieser zweistufige katalytische Kohleverflüssigungsprozeß liefert eine hohe Selektivität bezüglich niedrig siedender Kohlenwasserstoff-Flüssigprodukte und eine gewünschte ge ringe Ausbeuten an C₁-C₃-Kohlenwasserstoffgasen und Rest materialien zusammen mit minimaler Desaktivierung des Kata lysators, wodurch eine verlängerte Aktivität und eine ver längerte Lebensdauer des Katalysators erzielt werden.

Wenn auch das vorliegende katalytische zweistufige Hydrie rungsverfahren hohe Ausbeuten an Destillat und niedermole kularen Kohlenwasserstoffprodukten erzeugt, kann es für einige Kohle-Beschickungsmaterialien wünschenswert sein, einen dritten katalytischen Reaktor bei höherer Temperatur zu verwenden, worin der verwendete Katalysator von dem zweiten Reaktor abgezogen werden kann und kaskadenförmig weitergeleitet wird zu dem dritten Reaktor. Wenn ein der artiger Reaktor der dritten Stufe verwendet wird, so sollte seine Temperatur mindestens etwa 25°F höher sein als die jenige des Reaktors der zweiten Stufe, jedoch unterhalb von etwa 860°F liegen.

Das vorliegende vielstufige Kohleverflüssigungsverfahren liefert vorteilhafterweise eine deutliche Verbesserung gegenüber den bekannten zweistufigen Kohleverflüssigungs verfahren, in dem der verwendete Katalysator vorwärts in Kaskadenform weitergeleitet wird von der Reaktionszone der ersten Stufe unter geringerer Temperatur zu der nachfolgen den Reaktionszone höherer Temperatur. Die Reaktionsbedin gungen sind so ausgewählt, um eine kontrollierte Hydrierung und Umwandlung der Kohle zu erzielen in hauptsächlich niedrigsiedende Flüssigprodukte, während gleichzeitig die rückgeführten Stoffe und die von Kohle abgeleitete Produkt öle hydriert werden. Weil die Kohlebeschickung gelöst ist in einem Kohlenwasserstoff-Lösungsmittel von hoher Qualität in dem bei niedrigerer Temperatur arbeitenden Reaktor der ersten Stufe, ist das Potential für retrogressive (koksbil dende) Reaktionen deutlich verringert und die Lösungs mittelqualität, der Wasserstoffverbrauch und die Entfernung der Heteroatome sind deutlich verbessert, wodurch das Potential der Konversion der Kohle gesteigert wird, während ebenfalls die effektive Lebensdauer des Katalysators ver längert wird.

Das vorliegende Verfahren ist vorteilhafterweise verbessert gegenüber zweistufigen Kohleverflüssigungsverfahren und er zielt hohe Ausbeuten an Kohlenwasserstoff-Destillat und niedermolekularen flüssigen Produkten und geringeren Ver brauch an frischem Katalysator als für andere katalytische zweistufige Kohlehydrier-und -verflüssigungsverfahren. Ebenfalls besitzt der verwendete, in Kaskadenform weiterge leitete Katalysator, welcher von dem bei höherer Temperatur arbeitenden Reaktor der zweiten Stufe abgezogen wird, weniger Kohlenstoffablagerungen als ursprünglich einge setzter frischer Katalysator aus dem Reaktor der zweiten Stufe, und besitzt eine geringere Desaktivierungsgeschwin digkeit als der ursprüngliche frische Katalysator. Die Nettoprodukte aus dem Verfahren werden kontrolliert, um C₁-C₃-Gase, C₄-750°F-Destillat und einen Festteilchen strom zu ergeben, der im wesentlichen nichtumwandelbare mineralische Stoffe oder Asche enthält. Ebenso eliminiert die bevorzugte Rückführung von schweren 650°F-Kohlen wasserstoff-Flüssigmaterialien zu dem Reaktor der ersten Stufe jegliche Nettoproduktion dieser unerwünschten Schwer öle, von denen angenommen wird, daß sie karzinogene und mutationsbildende Eigenschaften aufweisen. Durch Verwen dung der vorliegenden Erfindung wird das gesamte wirksame Alter des verwendeten Katalysators um bis zu 100% gestei gert, so daß der frische Katalysator, welcher pro Tonne verarbeiteter Kohle benötigt wird, um die gewünschten niedrigsiedenden Kohlenwasserstoff-Flüssigprodukte zu er halten, bis zu etwa 50% verringert wird.

Fig. 1 zeigt ein schematisches Fließdiagramm eines katalyti schen 2-stufigen Kohlehydrierung- und -verflüssigungsverfah rens unter Verwendung eines kaskadenförmig weitergeleiteten Katalysator gemäß der vorliegenden Erfindung.

Fig. 2 ist eine graphische Darstellung, welche den Effekt der vorwärts weitergeführten Kaskadenbildung von verwende tem Katalysator darstellt aus der unter niedrigerer Tempera tur arbeitenden ersten Stufe zu dem Reaktor der zweiten Stu fe bei der 975°F-Überführung von M.A.F. Kohle.

Bei der vorliegenden Erfindung werden eine verbesserte Hy drierung und Verflüssigung der Kohle erreicht durch einen 2-stufigen katalytischen Prozeß unter Verwendung von zwei gut gemischten Siedebettreaktoren, welche vorzugsweise in di rekter Verbindung in einer Serienanordnung vorgesehen sind. Wie in Fig. 1 dargestellt ist, wird eine Kohle, wie bei spielsweise Illinois Nr. 6 als bituminöse Kohle oder vom sub-bituminösen Typ Wyodak bei 10 vorgesehen und durch eine Kohlevorbereitungseinheit 12 durchgeführt, wo die Kohle zu einer gewünschten Teilchengröße im Bereich von 50 bis 375 mesh (U.S. Siebgröße) vermahlen und getrocknet wird zu einem gewünschten Feuchtegehalt von 2 bis 8 Gewichtsprozent Feuchtigkeit. Die teilchenförmige Kohle wird sodann beim Tank 14 aufgeschlämmt mit einer hinreichenden Menge an Lö sungsflüssigkeit 15, welche aus dem Rückfluß des Verfahrens abgeleitet ist und einen Normalsiedepunkt oberhalb von etwa 650°F aufweist, um eine fließfähige Aufschlämmung zur Ver fügung zu stellen. Das Gewichtsverhältnis von Lösungsmittel öl/Kohle liegt üblicherweise von einem Bereich von 1,0-4,0, wobei das Verhältnis 1,1-3,0 üblicherweise bevorzugt ist. Die Kohle/Öl-Aufschlämmung wird bei Pumpe 16 mit Druck beauf schlagt, mit rückgeführtem Wasserstoff bei 17 vermischt, bei der Heizvorrichtung 18 auf eine Temperatur von 600-650°F vorerhitzt und sodann in das untere Ende des katalytischen Siedebettreaktors 20 der ersten Stufe eingespeist. Frischer hochreiner Wasserstoff zur Auffüllung wird bei 17 a nach Bedarf eingespeist.

Die Kohle/Öl-Aufschlämmung und die Wasserstoffströme tre ten in den Reaktor 20 ein, der ein katalytisches Siede bett 22 enthält, wobei sie einheitlich aufwärts durch den Fließverteiler 21 passieren mit einer Fließgeschwin digkeit und bei Temperatur- und Druckbedingungen, die zur Erzielung der darin gewünschten Hydrierungsreaktionen erforderlich sind.

Der Betrieb des katalytischen Siedereaktors einschließlich der Rückführung der Reaktorflüssigkeit nach oben durch das expandierte Katalysatorbett ist allgemein bekannt und wird beispielsweise beschrieben in der US-PS 44 37 973, welche durch Bezugnahme hierin eingeschlossen ist in dem benötigten Ausmaße. Der Reaktor 20 der ersten Stufe enthält einen teil chenförmigen Hydrierungskatalysator, welcher vorzugsweise Cobaltmolybdat, Nickelmolybdat oder Nickel-Wolfram auf einem Aluminiumoxid- oder Siliciumdioxid-Trägermaterial ist. Zu sätzlich kann frischer teilchenförmiger Hydrierungskataly sator zugesetzt werden zu dem Reaktor 20 bei der Verbin dung 23 in dem Verhältnis von etwa 0,1-2,0 Pfund Katalysator pro Tonne verarbeiteter Kohle. Das obere Niveau des Siede betts 22 wird durch die Kernvorrichtung 22 a beobachtet zur Ermittlung des darin vorhandenen Katalysatorniveaus. Ver brauchter Katalysator kann aus dem Reaktor 20 bei der Ver bindung 24 abgezogen werden, um die gewünschte katalytische Aktivität innerhalb des Reaktors 20 beizubehalten und kann in den Reaktor der zweiten Stufe gemäß nach folgender Be schreibung überführt werden.

Die Betriebsbedingungen in dem Reaktor der ersten Stufe wer den im mäßigen Temperaturbereich von 700-800°F, 1000-4000 psig Wasserstoffpartialdruck und einer Kohlezuspeisungsgeschwin digkeit oder Raumgeschwindigkeit von 10-90 lb Kohle/hr pro ft³ abgesetztem Katalsysatorvolumen in dem Reaktor gehal ten. Die bevorzugten Reaktionsbedingungen sind eine Tempera tur im Bereich von 720-780°F, 1500-3500 psig Wasserstoffpar tialdruck und eine Zuspeisungsgeschwindigkeit von 20-70 lb Kohle/hr pro ft³ abgesetztem Katalysatorvolumen in dem Reak tor und sind spezifisch bezüglich der speziell zu verarbei tenden Kohle, da verschiedene Kohlen mit verschiedenen Ge schwindigkeiten in Flüssigkeiten überführt werden. Die opti malen Reaktionsbedingungen der ersten Stufe erlauben eine maximale Verwendung der Wasserstoff-Schüttellösungsmittel verbindungen, wie Pyren/Hydropyrene, von denen bekannt ist, daß sie sich in von Kohle abgeleiteten rückgeführten Ölen befinden, da die katalytische Rehydrierung von Donorspezies gleichzeitig auftritt mit dem Wasserstofftransfer Lösungsmit tel-Kohle. Die von der Kohle erhaltenen Öle werden ebenfalls einer wirksamen katalytischen Hydrierungsatmosphäre ausge setzt unmittelbar nach ihrer Bildung, wodurch die Tendenz zu regressiven Repolymerisationsreaktionen verringert wird, welche zu einer schlechten Qualität der Kohlenwasserstoff- Flüssigprodukte führen. Die thermische Strenge des Reaktors der ersten Stufe hat sich als recht bedeutsam erwiesen, da eine zu hohe Strenge zu einer Kohleumwandlungsgeschwindig keit führt, welche zu rasch ist für die katalytischen Hydrie rungsreaktionen, um in der gleichen Geschwindigkeit zu blei ben, wie auch ein schlechteres Hydrierungsäquivalent für die Lösungsmittelverbindungen geliefert wird. Eine zu geringe thermische Strenge in der ersten Stufe liefert zwar noch eine hinreichende Atmosphäre für die Lösungsmittelhydrie rung, führt jedoch zu keiner hinreichenden Kohleumwandlung zur Herstellung einer deutlichen Verfahrensverbesserung.

In dem Reaktor der ersten Stufe ist es die Aufgabe, die aromatischen Ringe in den Molekülen der zugespeisten Kohle, des rückgeflossenen Lösungsmittels und der gelösten Kohle zu hydrieren, um so ein hochqualitatives Wasserstoffdonor-Lö sungsmittel in Gegenwart von Wasserstoff und dem Hydrierungs katalysator zu erzeugen. Bei den verwendeten mäßigen kata lytischen Bedingungen werden Heteroatome entfernt, retrogres sive oder koksbildende Reaktionen werden im wesentlichen eliminiert und die Bildung von Kohlenwasserstoffgasen wird in wirksamer Weise minimiert. Aufgrund der eingesetztes Re aktionsbedingungen, d.h. relativ geringe Temperatur in der ersten Stufe fördert der Katalysator die Kohlehydrierung und minimiert die Polymerisation-und Krackreaktionen. Ebenfalls aufgrund dieser verbesserten Bedingungen in dem Reaktor der ersten Stufe wird weniger Koks auf dem Katalysator abgelagert bei den verwendeten und milderen und bevorzugten Hydrierungs reaktionen, und der abgesetzte Koks hat ebenfalls ein wün schenswert besseres Verhältnis von Wasserstoff/Kohlenstoff als bei den bekannten Kohleverflüssigungsverfahren, wodurch die Katalysatordesaktivierung minimiert wird und die effek tive Lebensdauer des Katalysators verlängert wird.

Aus dem Reaktor 20 der ersten Stufe wird das gesamte Abfluß material vermischt mit zusäztlichem Wasserstoff 28, bei 27 vorerhitzt und fließt durch die Leitung 29 direkt zum unteren Ende des engverbundenen katalytischen Reaktors 30 der zweiten Stufe. Der Begriff der engverbundenen Reaktoren, wie er hier in verwendet wird, bedeutet, daß das Volumen der Verbindungs leitung 29, welche sich zwischen den Reaktoren der ersten und zweiten Stufe erstreckt, begrenzt ist auf lediglich etwa 2 bis 8% des Volumens des ersten Reaktors, und vorzugsweise lediglich 2,4-6% des ersten Reaktorvolumens beträgt. Der Reaktor 30 arbeitet in ähnlicher Weise wie Reaktor 20 und enthält das Fließverteilergitter 31 und das katalytische Siedebett 32 und wird bei einer Temperatur betrieben von mindestens 25°F höher als diejenige für den Reaktor der er sten Stufe, üblicherweise im Temperaturbereich von 760-860°F. Die in Reaktor 30 verwendete höhere Temperatur kann ergänzt werden durch die Verwendung des vorgewärmten Wasserstoff stroms 28 wie auch der Reaktionshitze des Reaktors der zwei ten Stufe. Der Reaktordruck der zweiten Stufe ist hinreichend niedriger als für den Reaktor der ersten Stufe, um zu ermög lichen, daß das Material der ersten Stufe vorwärtsströmt ohne jeglichen Bedarf für einen Pumpvorgang, und zusätzlicher Wasserstoff für das Auffüllen wird bei 28 zugesetzt zu dem Reaktor der zweiten Stufe, falls dies erforderlich ist. Ein teilchenförmiger Katalysator, welcher demjenigen ähnlich ist, der im Reaktor der ersten Stufe Verwendung findet, wird in dem Siedebettreaktor 32 der zweiten Stufe verwendet und ist vorzugsweise Cobald-Moly oder Nickel-Moly auf porösem Aluminiumoxid-Trägermaterial. Das obere Niveau des Siede betts 32 wird kontrolliert durch eine Kernvorrichtung 32 a zur Ermittlung des darin enthaltenen Katalysatorniveaus.

Katalysator zum Auffüllen wird dem Siedebett 32 des Reak tors 30 zugeführt von dem verwendeten Katalysator, welcher bei 24 aus dem katalytischen Reaktorbett 22 der ersten Stufe abgezogen wird. Dieser verwendete Katalysator der ersten Stu fe kann entweder periodisch abgezogen werden bei der Verbin dung 24 und dem Reaktor 30 bei der Verbindung 33 zugesetzt werden oder er kann vorwärtsgeleitet werden durch den in unterbrochenen Linien in Fig. 1 angezeigten Kanal. Der ver wendete Katalysator, der aus dem Reaktorbett 22 der ersten Stufe abgezogen wird, sollte ein durchschnittliches Kata lysatoralter von 500-1500 lb verarbeiteter Kohle/lb Kataly sator aufweisen. Ebenfalls kann ein durchschnittliches Kon tarminierungsniveau oder ein Test für die Katalysatorakti vität verwendet werden, um zu ermitteln, wann der verwendete Katalysator kaskadenförmig weitergeleitet werden soll und mit welcher Geschwindigkeit dies erfolgen soll. Da der Ge samtdruck des Reaktors 30 mindestens etwa 50-100 psi gerin ringer ist als der Druck des Reaktors der ersten Stufe, kann eine Katalysator-Öl-Aufschlämmung aus Bett 22 zum Reaktor bett 32 ohne Schwierigkeit übergeführt werden. Der verwen dete Katalysator aus dem Siedebett 32 wird bei der Verbin dung 34 abgezogen und kann verworfen werden oder zur weiteren Verwendung in dem Verfahren regeneriert werden.

In dem Reaktor 30 der zweiten Stufe sind Reaktionsbedingun gen so ausgewählt, um eine vollständigere katalytische Um wandlung der nichtkonvertierten Kohle in Flüssigkeiten zur Verfügung zu stellen, wobei die hochqualitative Lösungsmit telflüssigkeit, die in dem Reaktor der ersten Stufe herge stellt wurde, eingesetzt wird. Die verbleibende reaktive Kohle, wie auch die Präasphaltene und Asphaltene werden überführt in flüssige Destillatprodukte zusammen mit der zusätzlichen Entfernung von Heteroatomen. Eine wesentliche sekundäre Konversion der von Kohle abgeleiteten Flüssigkei ten in Destillationsprodukte und in höherwertige Produkte durch die Entfernung von Heteroatomen wird ebenfalls in dem Reaktor der zweiten Stufe durchgeführt. Die Reaktionsbedin gungen sind ausgewählt, um die Gasbildung oder die Dehydrie rung des flüssigen Abgangsmaterials der ersten Stufe zu minimieren. Geeignete Reaktorbedingungen sind eine Tempera tur von 750-860°F, 1000-4000 psig Wasserstoffpartialdruck und eine Kohle-Raumgeschwindigkeit von 10-90 lb Kohle/hr pro ft³ abgesetztem Katalysatorvolumen. Bevorzugte Reaktions bedingungen sind abhängig von dem speziellen Kohletyp, der verarbeitet wird, und liegen üblicherweise bei einer Tempe ratur von 760-850°F, 1500-3500 psig Wasserstoffpartialdruck und bei einer Raumgeschwindigkeit bei 20-70 lb Kohle/hr pro ft³ abgesetztem Katalysatorvolumen.

Von dem Reaktor 30 der zweiten Stufe wird das Ausflußmateri al bei 38 in einen Phasenseparator 40 übergeführt, der nahe den Reaktorbedingungen arbeitet, worin eine Dampffraktion 41 von einer feste Teilchen enthaltenden flüssigen Aufschläm mungsfraktion bei 44 abgetrennt wird. Die Dampffraktion 41 wird in der Wasserstoffreinigungseinheit 42 behandelt, von der ein Wasserstoffstrom 43 abgetrennt wird für die Rückfüh rung mittels des Kompressors 45 zu den Reaktoren 20 und 30. Frischer Wasserstoff hoher Reinheit zum Auffüllen wird bei 17 a nach Bedarf zugefügt. Ein Abgas, welches unerwünschte Stickstoff- und Schwefelverbindungen enthält, wird als Strom 46 entfernt.

Die Aufschlämmungsflüssigkeit 44 wird bei 47 einem geringeren Druck unterworfen bis nahe dem Atmosphärendruck und wird ei nem Destillationssystem zugeführt, welches allgemein bei 50 dargestellt ist. Die erhaltenen flüssigen Fraktionen werden durch eine Dampf/Flüssigkeits-Flashdestillation in dem Destillationssystem 50 gewonnen, wobei atmosphärische und/oder Vakuum-Destillationsschritte eingeschlossen werden zur Herstellung eines Leichtdestillat-Produktstroms 51 und eines schwereren, höher siedenen Flüssigdestillat-Produkt stroms 52. Ein Bodenstrom 55 wird einem wirksamen Flüssig keits-Feststoff-Trennschritt 56 zugeführt, von welchem aus nicht umgewandelte Kohle und Asche-Feststoffmaterialien bei 57 abgetrennt werden. Der verbleibende Flüssigkeits strom 58 mit einer Konzentration an Festteilchen, die bei weniger als etwa 30 Gew.-% Feststoff liegt und vorzugsweise bei 0-20 Gew.-% Feststoffen, wird durch die Pumpe 59 rückge führt als das Aufschlämmungsöl 15 in den Aufschlämmungs tank 14.

Die nicht umgewandelte Kohle und die Aschefeststoffe werden vorzugsweise im wesentlichen vollständig entfernt, um für den Rückfluß einen 600°F -Schwerkohlenwasserstoffstrom zu dem Kohle-Aufschlämmungsschritt zur Verfügung zu stellen, um so eine im wesentlichen vollständige Umwandlung aller 600°F⁺-Öle in leichte Destillatprodukte zu erreichen und die Herstellung von Schwerölen zu verhindern, welche allgemein als karzinogen angesehen werden. Die Herstellung des Rück flußöls in Flüssigkeits-Feststoff-Trennschritten 56 kann verbessert werden durch die Verringerung der Feststoffkon zentration (Asche und nicht umgesetzte Kohle) auf weniger als etwa 20 Gew.-% und vorzugsweise auf 0-15 Gew.-% unter Verwendung von bekannten Vorrichtungen zur Entfernung von Feststoffen im Trennschritt 56, wie beispielsweise durch Verwendung von Zentrifugen, Filtration, Extraktion oder Lösungsmittel-Entaschungstechniken, die in der Industrie bekannt sind. Die Aufschlämmungsflüssigkeit bei 58 wird rückgeführt als Strom 15 zum Mischschritt bei 14, wo sie mit der Kohlebeschickung vermischt wird zum Reaktor 20 der ersten Stufe, um ein Öl/Kohle-Gewichtsverhältnis von 1,0-4,0, vorzugsweise 1,1-3,0 zur Verfügung zu stellen. Wenn es ge wünscht wird, kann ein Produktstrom von Kohlenwasserstoff mit verringerter Feststoffkonzentration bei 60 abgezogen werden.

Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher be schrieben, die jedoch nicht der Beschränkung der Erfindung dienen.

Beispiel 1

Zur Demonstration des Vorteils der Verwendung eines teilchen förmigen benutzten Katalysators in einem Reaktor der zweiten Stufe, welcher von einem Reaktor der ersten Stufe, der bei niedrigerer Temperatur arbeitet, entfernt wurde, wurde eine zusammengesetzte Probe von verwendetem Amocat 1C Nickel-Moly mit 1/16′′ Durchmesser als Extrudatkatalysator hergestellt. Der frische Amocat-1C-Katalysator besaß Eigenschaften,wie sie in Tabelle 1 angegeben sind. Die zusammengesetzte verwendete Katalysatorprobe besaß ein Durchschnittsalter von 32 Tagen im Strom, was equivalent ist zu etwa 900 lb verarbeiteter Kohle/lb Katalysator in dem Reaktor. Die Probe des verwende ten Katalysators wurde installiert in der zweiten Stufe eines 2000 cm³ großen Siedebettreaktors in einer Prüfmeßbank einer kontinuierlichen Kohleverflüssigungseinheit mit einem Durch gang von 30-50 lb/Tag, wobei frischer Amocat-1C-Katalysator in dem Reaktor der ersten Stufe verwendet wurde. Die zweistu fige Einheit wurde für einen Zeitraum von 9 Tagen bei Bedin gungen betrieben, die identisch mit denjenigen Bedingungen in einem vorhergehenden Lauf sind, bei dem anfänglich frischer Amocat-lC-Katalysator in beiden Reaktoren der ersten und der zweiten Stufe vorhanden war. Die Betriebsbedingungen und die Ergebnisse werden in der nachfolgenden Tabelle 2 dargestellt. Trotz der 2000 cm³ großen Reaktoren, mit dem Katalysator vom Ansatztyp in Siedebetten, welche zu klein waren, um eine Zu gabe und ein Abziehen des Katalysators während des Betriebs zu ermöglichen, wurden die equivalenten kinetischen Kataly satoralter-Werte berechnet unter Bezugnahme auf die Tage nach Strömungsdaten.

Typische Eigenschaften des frischen Katalysators
Katalysator Amocat 1C, Größe 0,062 inch im Durchmesser (Extrudate)
Promotor, Gewichtsprozent
Molybden	9,6
Nickel	2,6
Porösität	Bimodal
Porenvolumen, cm³/gm	0,80
Schüttdichte, gm/cm³	0,57

Tabelle 2

Bedingungen und Ergebnisse der Katalysator-Vergleichsläufe

Vergleichende 975°F-Umwandlungsergebnisse für die beiden Läufe sind ebenfalls in Fig. 2 angegeben. Es kann entnommen werden, daß die Anordnung des vorwärts kaskadenförmig ange ordneten Katalysators für teilchenförmigen verwendeten Kata lysator von dem bei niedrigerer Temperatur arbeitenden Reaktor der ersten Stufe zu dem bei höherer Temperatur zu arbeitenden Reaktor der zweiten Stufe ähnliche Hydrierer gebnisse und Produktausbeuten bei deutlich höherem Kataly satoralter von 18-25 Tagen erreichte im Vergleich zu den Ergebnisse für frischen Katalysator, wobei die erhaltene katalytische Aktivität und Umwandlung bei 975°F offensicht lich auf dem gleichen Niveau lagen für den kaskadenförmig angeordneten Katalysator zum Ende des Untersuchungszeit raumes.

Vergleichbare Eigenschaften des benutzten Katalysators, der typischerweise in den Reaktoren der ersten und zweiten Stufe gefunden wurde, im Verhältnis mit dem Katalysator, der kas kadenförmig zum Reaktor der zweiten Stufe geleitet wurde, sind in Tabelle 3 angegeben.

Tabelle 3

Vergleich der Eigenschaften des verwendeten Katalysators

Basierend auf diesen Ergebnissen wird ebenfalls die folgende Schließung der Testeinheit mit dem Siedebettreaktor ange merkt, daß der verwendete Katalysator im Reaktor der zweiten Stufe einen geringeren Kohlenstoffgehalt von lediglich etwa 14,8 Gew.-% anstatt von 19,7 Gew.-% Kohlenstoff aufwies, was typischerweise beobachtet wurde für einen Katalysator, wel cher von dem Reaktor der zweiten Stufe entfernt wurde, wenn auch das gesamte Lebensalter des in kaskadenform angeordneten Katalysators von 45 Tagen im Onstream-Betrieb höher war als für typische verwendete Katalysatoren. Offensichtlich kondi tioniert der vorhergehende Katalysatorgebrauch in dem bei niedrigerer Temperatur arbeitenden Reaktor der ersten Stufe den Katalysator derart, daß seine Kohlenstoffablagerung in dem bei höherer Temperatur arbeitenden Reaktor der zweiten Stufe weniger streng ist als die Kohlenstoffablagerung auf frischem verwendeten Katalysator in dem Reaktor der zweiten Stufe. Diese verringerte zusätzliche Anhäufung von Kohlen stoffablagerungen für den verwendeten Katalysator in dem Reaktor der zweiten Stufe trägt bei zu der höheren Gesamt aktivität des verwendeten Katalysators in Kaskadenanordnung. Obwohl lediglich der verwendete Katalysator Amocat-1C in den kaskadenförmigen Bedingungen getestet wurde, wird ange nommen, daß andere kommerzielle Hydrierungskatalysatoren mit ähnlichen Eigenschaften und ähnlichen Fluidisierungscharakte ristika vorteilhafterweise in der vorliegenden Erfindung ein gesetzt werden können.

Somit wird durch die Verwendung der vorliegenden Erfindung das wirksame Alter des Katalysators deutlich gesteigert und der Verbrauch an frischem Katalysator wird verringert bis zu etwa 50% für einen speziellen Durchgang der Kohle im Ver flüssigungsverfahren.

Wenn auch die Erfindung breit angelegt beschrieben wurde und auf bestimmte bevorzugte Ausführungsform Bezug genommen wurde, soll verstanden werden, daß Modifizierungen und Vari anten des Verfahrens durchgeführt werden können innerhalb der Überlegung des Umfangs der Erfindung, welche durch die Ansprüche definiert ist.

Claims

1. Verfahren zur zweistufigen katalytischen Hydrierung von Kohle zur Herstellung von niedrigsiedender Kohlenwasser stoff-Flüssigkeit und gasförmigen Produkten, wobei

a) feinverteilte Kohle und ein Kohlenwasserstoff-Auf schlämmungsöl in einem Öl/Kohle-Gewichtsverhältnis zwischen 1,0 und 4,0 und bei einer Temperatur unterhalb von etwa 700°F in eine druckbeaufschlagte katalytische Reaktionszone als erster Stufe, welche aus Kohle erhaltende Flüssigkeit und Wasserstoff und ein Siedebett aus Hydrierungskatalysator in Partikelform enthält, eingespeist werden,
b) die Kohle und der Wasserstoff aufwärts weiterge leitet werden durch die erste Stufe des Siedebetts aus Hydrierungskatalysator in Partikelform, wobei das Bett bei einer Temperatur von 700-800°F, 1000-4000 psig Wasserstoffpartialdruck und einer Raumgeschwindigkeit von 10-90 lb/hr pro ft³ ab gesetztem Katalysatorvolumen gehalten wird, um die Kohle rasch aufzuheizen und sie katalytisch zu hydrieren zur Herstellung eines teilweise hydrier ten und hydrokonvertierten, von Kohle abgeleiteten Materials,
c) das partiell hydrierte, von Kohle abgeleitete Material, welches Gas und flüssige Fraktionen ent hält, aus der Reaktionszone der ersten Stufe abge zogen wird, und das Material zu einer katalytischen Reaktionszone als zweiter Stufe zusammen mit zu sätzlichem Wasserstoff geführt wird, wobei die Reaktionszone der zweiten Stufe bei einer Tempera tur von 750-860°F und 1000-4000 psig Wasserstoff- Partialdruck gehalten wird zwecks weiterer Umset zung und Hydrocrackung des darin enthaltenen Materials der flüssigen Fraktion unter minimalen Dehydrierungsreaktionen zur Herstellung von Gas und niedriger siedenden flüssigen Kohlenwasser stoff-Abflußmaterialien,
d) verwendete Katalysatorteilchen mit einem Durch schnittsalter von etwa 300-3000 lb umgesetzter Kohle/lb Katalysator aus der Reaktionszone der ersten Stufe abgezogen werden, der verwendete Kata lysator weitergeleitet wird in die Reaktionszone der zweiten Stufe und aus der Reaktionszone der zweiten Stufe der benutzte Katalysator mit einem Durchschnittsalter von mindestens etwa 1000 lb um gesetzter Kohle/lb Katalysator abgezogen wird,
e) das Ausflußmaterial aus der katalytischen Reak tionszone der zweiten Stufe abgezogen wird und eine Phasentrennung des Ausflußmaterials in separate Gas- und Flüssigkeitsfraktionen durchgeführt wird,
f) die flüssige Fraktion einem Destillationsschritt und einem Flüssigkeits-Feststoff-Trennschritt zu geführt wird, aus welchem ein Kohlenwasserstoff- Lösungsflüssigkeitsstrom mit einer Normalsiede temperatur oberhalb von etwa 600°F, welcher weniger als etwa 30 Gew.-% Konzentration an teilchenförmi gen Feststoffen enthält, als Kohle-Aufschlämmungs- Öl rückgeführt wird, und
g) der Kohlenwasserstoff und erhöhte Ausbeuten an niedrigsiedenden C₄-650°F-Kohlenwasserstoff- Flüssigprodukten aus dem Verfahren gewonnen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, worin der teilchenförmige Hydrierungskatalysator ausgewählt ist aus der Gruppe der Oxyde von Cobalt, Eisen, Molybden, Nickel, Zinn, Wolfram und Gemischen davon, der auf einem Basismaterial abge lagert ist, welches ausgewählt ist aus der Gruppe von Aluminiumoxyd, Magnesiumoxyd, Siliciumdioxyd und Kombina tionen davon.

3. Verfahren nach Anspruch 1, worin die Reaktionszone der ersten Stufe bei einer Temperatur von 720-780°F, 1500- 3500 psig Wasserstoff-Partialdruck und einer Raumge schwindigkeit von 20-70 lb/hr pro ft³ abgesetztem Kata lysatorvolumen gehalten wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, worin die Reaktionszone der zweiten Stufe bei einer Temperatur von 760-850°F und 1500-3500 psig Wasserstoff-Partialdruck gehalten wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, worin die Reaktionszone der ersten und zweiten Stufe einen teilchenförmigen Hydrie rungskatalysator enthält, welcher Nickel und Molybden aufweist, der auf einem Aluminiumoxyd-Trägermaterial ab gelagert ist.

6. Verfahren nach Anspruch 1, worin die Reaktionszone der ersten und der zweiten Stufe einen teilchenförmigen Kata lysator aufweist, der Cobalt und Molybden abgelagert auf einem Aluminiumoxyd-Trägermaterial enthält.

7. Verfahren nach Anspruch 1, worin das Verhältnis von Wasserstoff zu Kohlenstoff für die 650°F⁺-Fraktion in der Reaktionszone der ersten Stufe größer ist als dasjenige in der Reaktionszone der zweiten Stufe.

8. Verfahren nach Anspruch 1, worin der benutzte teilchen förmige Katalysator, der von der Reaktionszone der ersten Stufe entfernt wird, ein Katalysator-Durchschnittsalter von 600-1200 lb Kohle/lb Katalysator aufweist.

9. Verfahren nach Anspruch 1, worin der benutzte teilchen förmige Katalysator, welcher aus der Reaktionszone der zweiten Stufe abgezogen wird, ein Katalysatoralter von 1000-2500 lb umgesetzter Kohle/Katalysator aufweist.

10. Verfahren nach Anspruch 1, worin der benutzte Katalysator, welcher aus der Reaktionszone der zweiten Stufe abgezogen wird,weniger Kohlenstoffablagerungen aufweist als der ur sprünglich frisch verwendete Katalysator, welcher aus dem Reaktor der zweiten Stufe abgezogen wurde.

11. Verfahren nach Anspruch 1, worin die Kohlebeschickung vom Typ bituminöser Kohle ist.

12. Verfahren nach Anspruch 1, worin die Kohlebeschickung vom Typ subbituminöser Kohle ist.

13. Verfahren nach Anspruch 1, worin das Kohlenwasserstoff- Aufschlämmungsöl von der Kohlebeschickung hergeleitet ist.

14. Verfahren nach Anspruch 1, worin das Kohlenwasserstoff- Aufschlämmungsöl ausgewählt ist aus der Gruppe des aus Erdöl erhaltenen Restöls, Schieferöls, Teersandbitumen und Schweröl, welches aus einem anderem Kohleumwandlungs verfahren erhalten wird.

15. Verfahren zur zweistufigen katalytischen Hydrierung von Kohle zur Herstellung von erhöhten Ausbeuten an niedrig siedender Kohlenwasserstoff-Flüssigkeit und gasförmigen Produkten, wobei

a) teilchenförmige bituminöse Kohle mit einer hin reichenden Menge von aus Kohle erhaltener Kohlen wasserstoffflüssigkeit vermischt wird in einem Öl/ Kohle-Gewichtsverhältnis zwischen 1,1 und 3,0 um eine fließfähige Aufschlämmung zur Verfügung zu stellen, und die Kohle-Öl-Aufschlämmung bei einer Temperatur unterhalb von etwa 650°F direkt in eine druckbeaufschlagte katalytische Reaktionszone der ersten Stufe eingespeist wird, welche eine von Kohle abgeleitete Flüssigkeit und Wasserstoff und ein Siedebett aus Hydrierungskatalysator in Parti kelform enthält,
b) die Kohleaufschlämmung und der Wasserstoff auf wärts weitergeleitet werden durch die erste Stufe des Siedebetts aus teilchenförmigem Hydrierungs katalysator, wobei das Bett bei einer Temperatur von 720-780°F, 1500-3500 psig Wasserstoffpartial druck und einer Raumgeschwindigkeit von 20-70 lb/ hr pro ft³ Katalysator gehalten wird, um die Kohle rasch aufzuheizen und sie katalytisch zu hydrieren zur Herstellung eines teilweise hydrierten und hydrokonvertierten, von Kohle abgeleiteten Materials,
c) das partiell hydrierte, von Kohle abgeleitete Material, welches Gas und flüssige Fraktionen ent hält, aus der Reaktionszone der ersten Stufe abge zogen wird, und das Material direkt zu einer eng verbundenen katalytischen Reaktionszone der zweiten Stufe weitergeleitet wird zusammen mit zusätzlichem Wasserstoff, wobei die Reaktionszone der zweiten Stufe bei einer Temperatur von 760-850°F und 1500-3500 psig Wasserstoff-Partialdruck gehalten wird zwecks weiterer Umsetzung und Hydrocracking der darin enthaltenen flüssigen Fraktion unter minimalen Dehydrierungsreaktionen zur Herstellung von Gas und niedrigsiedenden flüssigen Abfluß materialien,
d) der verwendete Katalysator mit einem Durchschnitts alter von 500- 1000 lb umgesetzter Kohle/lb Kata lysator aus der Reaktionszone der ersten Stufe ab gezogen wird und der verwendete Katalysator weiter geleitet wird in die Reaktionszone der zweiten Stufe zur weiteren Verwendung darin, und aus der Reaktionszone der zweiten Stufe verwendeter Kataly sator mit einem Durchschnittsalter von 1000-2000 lb verarbeiteter Kohle/lb verwendeten Katalysators abgezogen wird,
e) das Ausflußmaterial aus der katalytischen Reak tionszone der zweiten Stufe abgezogen wird und eine Phasentrennung des Ausflußmaterials in separate Gas-und Flüssigkeitsfraktionen durchgeführt wird,
f) die flüssige Fraktion Destillationsschritten und einem Flüssigkeits-Feststoff-Trennschritt zugeführt wird, aus welchem ein Überkopf-Flüssigkeitsstrom mit einer Normalsiedetemperatur oberhalb von etwa 650°F, welcher weniger als 20 Gew.-% Konzentration an teilchenförmigen Feststoffen enthält, zu dem Kohle-Aufschlämmungsschritt rückgeführt wird, und
g) Kohlenwasserstoffgas und erhöhte Ausbeuten an niedrigsiedenden C₄-650°F-Kohlenwasserstoff Flüssigkeitsprodukten aus dem Verfahren gewonnen werden.

16. Verfahren zur zweistufigen katalytischen Hydrierung von Kohle zur Herstellung von niedrigsiedender Kohlenwasser stoff-Flüssigkeit und gasförmigen Produkten, wobei

a) feinverteilte Kohle und ein Kohlenwasserstoff-Auf schlämmungsöl in einem Öl/Kohle-Gewichtsverhältnis zwischen 1,0 und 4,0 und einer Temperatur unterhalb von etwa 650°F in eine druckbeaufschlagte katalytische Reaktionszone als erster Stufe, welche aus Kohle er haltene Flüssigkeit und Wasserstoff und ein Siedebett aus Hydrierungskatalysator in Partikelform enthält, eingespeist werden,
b) die Kohle und der Wasserstoff aufwärts weitergeleitet werden durch die erste Stufe des Siedebetts aus Hydrierungskatalysator in Partikelform, wobei das Bett bei einer Temperatur von 750-860°F, 1000-4000 psig Wasserstoffpartialdruck und einer Raumgeschwindigkeit von 10-90 lb/hr pro ft³ gesetztem Katalysatorvolumen gehalten wird, um die Kohle rasch aufzuheizen und sie katalytisch zu hydrieren zur Herstellung eines teil weise hydrierten und hydrokonvertierten, von Kohle abgeleiteten Materials,
c) das partiell hydrierte, von Kohle abgeleitete Material, welches Gas und flüssige Fraktionen enthält, aus der Reaktionszone der ersten Stufe abgezogen wird, und das Material zu einer katalytischen Reaktionszone als zweiter Stufe zusammen mit zusätzlichem Wasserstoff geführt wird, wobei die Reaktionszone der zweiten Stufe bei einer Temperatur von 700-800°F und 1000- 4000 psig Wasserstoff-Partialdruck gehalten wird zwecks weiterer Umsetzung und Hydrocrackung des darin enthaltenen Materials der flüssigen Fraktionen unter minimalen Dehydrierungsreaktionen zur Herstellung von Gas und niedriger siedenden flüssigen Abflußmateria lien,
d) verwendete Katalysatorteilchen mit einem Durch schnittsalter von etwa 500-1500 lb umgesetzter Kohle/lb Katalysator aus der Reaktionszone der ersten Stufe abgezogen werden, der verwendete Katalysator weitergeleitet wird in die Reaktions zone der zweiten Stufe und aus der Reaktionszone der zweiten Stufe der benutzte Katalysator mit einem Durchschnittsalter von mindestens etwa 1000 lb umgesetzter Kohle/lb Katalysator abge zogen wird,
e) das Ausflußmaterial aus der katalytischen Reakti onszone der zweiten Stufe abgezogen wird und eine Phasentrennung des Ausflußmaterials in separate Gas-und Flüssigkeitsfraktionen durchgeführt wird,
f) die flüssige Fraktion einem Destillationsschritt und einem Flüssigkeits-Feststoff-Trennschritt zu geführt wird, aus welchem ein Kohlenwasserstoff- Lösungsflüssigkeitsstrom mit einer Normalsiede temperatur oberhalb von etwa 600°F, welcher weniger als etwa 30 Gew.-% Konzentration an teilchen förmigen Feststoffen enthält, als Kohle-Auf schlämmungsöl rückgeführt wird, und
g) Kohlenwasserstoffgas und erhöhte Ausbeuten an niedrigsiedenden C₄-650°F-Kohlenwasserstoff- Flüssigkeitsprodukten aus dem Verfahren gewonnen werden.