EP0076994A2 - Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Kohlenwasserstoffölen aus Kohle durch Druckhydrierung in zwei Stufen - Google Patents

Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Kohlenwasserstoffölen aus Kohle durch Druckhydrierung in zwei Stufen Download PDF

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EP0076994A2
EP0076994A2 EP82109132A EP82109132A EP0076994A2 EP 0076994 A2 EP0076994 A2 EP 0076994A2 EP 82109132 A EP82109132 A EP 82109132A EP 82109132 A EP82109132 A EP 82109132A EP 0076994 A2 EP0076994 A2 EP 0076994A2
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EP
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coal
hydrogenation
gasifying agent
liquid
hydrogen
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EP82109132A
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Joachim Dr. Recknagel
Wilhelm Schultz
Heribert Dr. Kuerten
Georg Weber
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BASF SE
Original Assignee
BASF SE
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G1/00—Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal
    • C10G1/08—Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal with moving catalysts
    • C10G1/083—Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal with moving catalysts in the presence of a solvent
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G1/00—Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal
    • C10G1/002—Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal in combination with oil conversion- or refining processes

Definitions

  • the gaseous and some of the liquid products are further hydrogenated in one or more reactors via fixed hydrogenation catalysts in order to increase the proportion of volatile products.
  • a particular problem in the large-scale implementation of coal hydrogenation is the removal of the waste water.
  • 100 kg of heavily contaminated wastewater is generated per ton of coal per hour, which requires post-treatment.
  • the wastewater contains approx. 7.8 kg phenols as well as C 5 and C 6 hydrocarbons and hydrogen sulfide per ton.
  • the invention is based on a process for the continuous production of hydrocarbon oils from coal by splitting pressure hydrogenation in two stages, in which in the first stage ground coal is rubbed together with finely divided catalysts with an oil mixture, the slurry and the hydrogen under pressure of 200 heated up to 700 bar to 380 to 440 ° C and by one or more Re-Gr / P
  • the invention relates to a method in which the waste water requiring treatment from the entire system is used as a gasifying agent for the production of the hydrogenation hydrogen by partial oxidation of coal and / or hydrogenation residue containing coal and bitumen.
  • the present invention relates in particular to a process for at least partially recovering the hydrogenation hydrogen from the process wastewater of the bottom phase and the gas phase by using them in the production of hydrogen by partial oxidation.
  • coal and / or liquid heavy oil which contains asphalt, solids, unconverted coal, coal ash and the added catalyst (residue), e.g. generate hydrogen by autothermal fission, the harmful components e.g. Phenol are gasified.
  • the 20.15 t / h of process wastewater obtained from the hydrogenation of 200 t / h of coal are used for the hydrogen production in the process itself and their costly cleaning is saved.
  • a suitable embodiment consists in that a part of the waste water requiring treatment used as the quench medium in the partial oxidation in the temperature range from 1000 to 1500 0 C and converted into harmless components process.
  • the wastewater requiring treatment can be treated in an evaporation device at pressures between 15 and 90 bar into a liquid part, which contains the components requiring treatment, and decompose a vaporous part and use the liquid part as a gasifying agent and the vaporous part as a quench medium.
  • the wastewater can also be separated by distillation, the liquid fraction used as a gasifying agent for coal gasification and the vaporous part used as a gasifying agent for residue gasification.
  • the quench part of the PO gene can also be used as an evaporation device. use or use a semi-permeable wall as an evaporation device.
  • the process water from the sump and gas phase is treated in such a way that it can be released to the environment without damage.
  • the phenol-containing wastewater is passed in countercurrent to a heavy gasoline fraction of the coal oil, the low and thus more soluble phenols go into the water and the phenols with more than 8 C atoms pass into the gasoline fraction.
  • the phenol content in the water increases from 7 to 8 to 17 g / l.
  • the water can be freed from phenol using butyl acetate as the extraction agent.
  • the extraction agent is recovered in downstream rectification columns and the various phenols are separated by distillation.
  • the wastewater now contains NH 3 and C0 2 , which are chemically bound. At higher temperatures (> 120 C) the chemical bond can be split and C0 2 and NH 3 can be driven off overhead in a column.
  • NH 3 is a valuable product.
  • the waste water from the NH 3 column contains small amounts of phenols (> 200 mg / 1). The phenol degradation can take place in a biological sewage treatment plant and the water can flow from there into the receiving water.
  • This process for processing the cold separator waste water is used when phenols and / or NH 3 can be considered as valuable products.
  • the disadvantage is that further phenol degradation is only possible through a biological sewage treatment plant.
  • the present invention is based on a method in which the use of a biological sewage treatment plant for the process water is not necessary.
  • a preferred embodiment of the method according to the invention is to combine the process water from the bottom phase and the gas phase and to separate it in a vaporization device at temperatures between 200 to 300 ° C. at a pressure between 40 and 80 bar into a liquid and a vaporous portion such that the liquid fraction can be used to suspend the coal to be gasified by partial oxidation and the vaporous fraction is added at points of the p.0 generator which lie in the temperature range between 1000 and 1400 ° C., the vaporous fraction also at the designated points of the residue gasifier can be added.
  • a further embodiment consists of passing the process water from the bottom phase and the gas phase into the quench part of the generators and from this withdrawing the required amount of suspension water.
  • the process water from the sump and gas phase is wholly or partially thickened in a separator with semi-permeable walls, the thickened amount of water corresponding exactly to the proportion that is required as suspension water.
  • the result is that the phenols accumulate entirely or with a proportion greater than 90% in the mashing water required for coal gasification and are broken down into components at the temperatures which are present in the case of partial oxidation which do not require any special aftertreatment.

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Abstract

Die Anmeldung betrifft ein Verfahren zur kontinuieriichen Herstellung von Kohlenwasserstoffölen aus Kohle durch spaltende Druckhydrierung in zwei Stufen. In der ersten Stufe wird gemahlene Kohle zusammen mit fein verteilten Katalysatoren mit Öl-Gemisch angetrieben, der Brei und der Wasserstoff unter Druck von 200 bis 700 bar auf 380 bis 440°C aufgeheizt, durch einen oder mehrere Reaktionsräume geleitet, hydriert (Sumpfphase), die gasförmigen und flüssigen Reaktionsprodukte in Heißabscheidern von den festen getrennt, durch einen oder mehrere, mit fest angeordneten Hydrier-Katalysatoren versehene Reaktionsräume geleitet und abermals hydriert (Gasphase). Die Verbesserung besteht darin, daß man das behandlungsbedürftige Abwasser aus der Gesamtanlage als Vergasungsmittel für die Herstellung des Hydrierwasserstoffes, durch partielle Oxidation von Kohle und/oder kohle- und bitumenhaltigen Hydrierrückstand, verwendet.

Description

  • Es ist bekannt, Kohle durch Druckhydrierung in der Sumpfphase, in Gegenwart feinverteilter Katalysatoren, in flüssige und gasförmige Produkte überzuführen und diese in der Gasphase oder Gemischtphase über fest angeordneten Katalysatoren weiter zu hydrieren. Bei diesem Verfahren wird das Hydriergemisch der ersten Stufe (Sumpfphase) in einem, dem Reaktionsraum nachgeschalteten Heißabscheider in gas- bzw. dampfförmige Produkte, die weiter hydriert werden, und ein flüssiges Schweröl, das Asphalte, Feststoffe, nicht umgewandelte Kohle, die Kohlenasche und den zugegebenen Katalysator enthält, getrennt. Das Schweröl kehrt als Anreibe- öl für die Kohle in den Hydrierprozeß zurück.
  • Die gasförmigen und ein Teil der flüssigen Produkte werden in einem oder mehreren Reaktoren über fest angeordnete Hydrierkatalysatoren weiterhydriert, um den Anteil der leichtflüchtigen Produkte zu erhöhen.
  • Ein besonderes Problem bei der großtechnischen Durchführung der Kohlehydrierung ist die Beseitigung der Abwässer. Bei der Hydrierung fallen pro to Kohle und Stunde 100 kg eines stark verunreinigten Abwassers an, das nachbehandlungsbedürftig ist. Das Abwasser enthält pro to ca 7,8 kg Phenole sowie C5- und C6-Kohlenwasserstoffe und Schwefelwasserstoff.
  • Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Kohlenwasserstoffölen aus Kohle durch spaltende Druckhydrierung in zwei Stufen, bei dem man in der ersten Stufe gemahlene Kohle zusammen mit fein verteilten Katalysatoren mit öl-Gemisch anreibt, den Brei und den Wasserstoff unter Druck von 200 bis 700 bar auf 380 bis 440°C aufheizt und durch einen oder mehrere Re-Gr/P
  • 'aktionsräume leitet und hydriert (Sumpfphase) und die gasförmigen und flüssigen Reaktionsprodukte in Heißabscheidern von den festen trennt und durch einen oder mehrere, mit fest angeordneten Hydrierkatalysatoren versehene Reaktionsräume leitet und abermals hydriert (Gasphase).
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren bei dem man das behandlungsbedürftige Abwasser aus der Gesamtanlage als Vergasungsmittel für die Herstellung des Hydrierwasserstoffes, durch partielle Oxidation von Kohle und/oder kohle- und bitumenhaltigen Hydrierrückstand, verwendet.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren, den Hydrierwasserstoff zumindest teilweise aus dem Prozeßabwasser der Sumpfphase und der Gasphase zu gewinnen, indem man diese bei der Wasserstofferzeugung durch partielle Oxidation, einsetzt. Aus Kohle und/oder flüssigem Schweröl, das Asphalte, Feststoffe, nicht umgewandelte Kohle, die Kohlenasche und den zugegebenen Katalysator enthält (Rückstand) kann man z.B. durch autotherme Spaltung Wasserstoff erzeugen, wobei.die schädlichen Komponenten z.B. Phenol vergast werden. Auf diese Weise werden die bei der Hydrierung von 200 t/h Kohle anfallenden 20,15 t/h Prozeßabwässer für die Wasserstoffgewinnung im Prozeß selbst verwertet und ihre kostspielige Reinigung eingespart.
  • Eine zweckmäßige Ausführungsform besteht darin, daß ein Teil des behandlungsbedürftigen Abwassers als Quenchmedium bei der partiellen Oxidation in Temperaturbereichen von 1000 bis 15000C eingesetzt und in prozeßunschädliche Komponenten umgewandelt wird.
  • Man kann z.B. in einer Verdampfungseinrichtung bei Drücken zwischen 15 und 90 bar das behandlungsbedürftige Abwasser in einen flüssigen Anteil, der die behandlungsbedürftige Bestandteile enthält und einen dampfförmigen Anteil zerlegen und den flüssigen Anteil als Vergasungsmittel und den dampfförmigen Anteil als Quenchmedium einsetzen. Man kann aber auch das Abwasser destillativ zerlegen, den Flüssiganteil als Vergasungsmittel für die Kohlevergasung und den dampfförmigen Teil als Vergasungsmittel für die Rückstandsvergasung einsetzen. Man kann als Verdampfungseinrichtung auch den Quenchteil des P.O.-Gen. verwenden oder als Verdampfungseinrichtung eine semipermeable Wand einsetzen. Bei der Herstellung des Hydrierwasserstoffes durch partielle Oxidation von Kohle mit Sauerstoff unter gleichzeitigem Einsatz von Prozeß-Wasser und/oder Wasserdampf aus Prozeßwasser wird das Prozeßwasser aus Sumpf- und Gasphase so behandelt, daß es schadlos an die Umwelt abgegeben werden kann. Bei anderen Verfahren wird z.B. das phenolhaltige Abwasser im Gegenstrom zu einer Schwerbenzinfraktion des Kohleöls geleitet, dabei gehen die niedrigen und damit in Wasser besser löslichen Phenole in das Wasser und die Phenole mit mehr als 8 C-Atomen treten über in die Benzinfraktion. Gleichzeitig erhöht sich der Phenolgehalt im Wasser von 7 bis 8 auf 17 g/l. In einer folgenden Extraktionsstufe kann man mit Butylacetat als Extraktionsmittel das Wasser von Phenol befreien.
  • In nachgeschalteten Rektifikationskolonnen wird das Extraktionsmittel zurückgewonnen und die verschiedenen Phenole destillativ getrennt. Das Abwasser enthält jetzt noch NH3 und C02, die chemisch gebunden sind. Bei höheren Temperaturen (>120 C) können die chemische Bindung gespalten und C02 sowie NH3 über Kopf in einer Kolonne abgetrieben werden. NH3 ist ein Wertprodukt. Das Abwasser aus der NH3-Kolonne enthält kleine Mengen an Phenolen (>200 mg/1). Der Phenolabbau kann in einer biologischen Kläranlage erfolgen und das Wasser von dort in den Vorfluter fließen.
  • Dieses Verfahren zur Aufarbeitung des Kaltabscheider-Abwassers wird dann angewendet, wenn Phenole und/oder NH3 als Wertprodukte gelten können. Nachteilig ist, daß ein weiterer Phenolabbau nur durch eine biologische Kläranlage möglich ist.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt ein Verfahren zugrunde, bei dem der Einsatz einer biologischen Kläranlage für das Prozeßwasser nicht erforderlich ist.
  • Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, das Prozeßwasser aus der Sumpfphase und der Gasphase zusammenzuführen und in einer Verdampfungseinrichtung bei Temperaturen zwischen 200 bis 300°C bei einem Druck zwischen 40 und 80 bar so in einen flüssigen und einen dampfförmigen Anteil zu zerlegen, daß der Flüssiganteil zur Suspendierung der durch partielle Oxidation zu vergasenden Kohle eingesetzt werden kann und der dampfförmige Anteil an Stellen des p.0.-Generators zugegeben wird, die im Temperaturbereich zwischen 1000 und 1400°C liegen, wobei der dampfförmige Anteil auch an den benannten Stellen des Rückstandsvergasers zugegeben werden kann.
  • Eine weitere Ausführungsform besteht darin, das Prozeß- wasser aus der Sumpfphase und der Gasphase in den Quenchteil der Generatoren zu leiten und daraus die erforderliche Menge an Suspensionswasser abzuziehen.
  • In einer anderen Ausführungsform wird das Prozeßwasser aus der Sumpf- und Gasphase ganz oder teilweise in einem Trennapparat mit semipermeablen Wänden eingedickt, wobei die eingedickte Wassermenge genau dem Anteil entspricht, der als Suspensionswasser benötigt wird.
  • Bei allen Ausführungsformen ergibt sich, daß sich die Phenole ganz oder mit einem Anteil größer 90 % in dem für die Kohlevergasung erforderlichen Anmaischwasser anreichern und bei den Temperaturen, wie sie bei der partiellen Oxidation vorliegen in Komponenten zerlegt werden, die keiner besonderen Nachbehandlung bedürfen.

Claims (6)

1. Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Kohlenwasserstoffölen aus Kohle durch spaltende Druckhydrierung in zwei Stufen, wobei man in der ersten Stufe gemahlene Kohle zusammen mit fein verteilten Katalysatoren mit Öl-Gemisch anreibt, den Brei und den Wasserstoff unter Druck von 200 bis 700 bar auf 380 bis 440 C aufheizt und durch einen oder mehrere Reaktionsräume leitet und hydriert (Sumpfphase) und die gasförmigen und flüssigen Reaktionsprodukte in Heißabscheidern von den festen trennt und durch einen oder mehrere, mit fest angeordneten Hydrier-Katalysatoren versehene Reaktionsräume leitet und abermals hydriert (Gasphase), dadurch gekennzeichnet, daß man das behandlungsbedürftige Abwasser aus der Gesamtanlage als Vergasungsmittel für die Herstellung des Hydrierwasserstoffes, durch partielle Oxidation von Kohle und/oder Kohle- und bitumenhaltigen Hydrierrückstand, verwendet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des behandlungsbedürftigen Abwassers als Quenchmedium bei der partiellen Oxidation in Temperaturbereichen von 1000 bis 1500°C eingesetzt und in prozeßunschädliche Komponenten umgewandelt wird.
3. Verfahren nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekenn zeichnet, daß man in einer Verdampfungseinrichtung bei Drücken zwischen 15 und 90 bar das behandlungsbedürftige Abwasser in einen flüssigen Anteil, der die behandlungsbedürftigen Bestandteile enthält und einen dampfförmigen Anteil zerlegt und den flüssigen Anteil als Vergasungsmittel und den dampfförmigen Anteil als Quenchmedium einsetzt.
4. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekenn zeichnet, daß man das Abwasser zerlegt, den Flüssiganteil als Vergasungsmittel für die Kohlevergasung und den dampfförmigen Teil als Vergasungsmittel für die Rückstandsvergasung einsetzt.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeich net, daß man als Verdampfungseinrichtung den Quenchteil des Generators verwendet.
6. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle einer Verdampfungseinrichtung eine semipermeable Wand eingesetzt wird.
EP82109132A 1981-10-12 1982-10-04 Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Kohlenwasserstoffölen aus Kohle durch Druckhydrierung in zwei Stufen Withdrawn EP0076994A3 (de)

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DE19813140420 DE3140420A1 (de) 1981-10-12 1981-10-12 Verfahren zur kontinuierlichen herstellung von kohlenwasserstoffoelen aus kohle durch druckhydrierung in zwei stufen

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DE3140420A1 (de) 1983-04-21
EP0076994A3 (de) 1983-11-23

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Inventor name: KUERTEN, HERIBERT, DR.

Inventor name: SCHULTZ, WILHELM

Inventor name: WEBER, GEORG