Przedmiotem wynalazku jest sposób konwersji surowego wegla zawierajacego popiól do odpopielonego koksu, przez obróbke rozpuszczalnikowa surowego wegla za pomoca rozpuszczalnika, stanowiacy polaczenie dwóch znanych procesów ekstrakcji i koksowania.Znany jest sposób koksowania wegla. Znany jest rów¬ niez sposób rozpuszczalnikowego odpopielania i} odsiar¬ czania wegla w obecnosci dodawanego wodoru w celu wy¬ tworzenia odpopielonego wegla, o niskiej zawartosci wodoru, bedacego cialem stalym w temperaturze pokojowej.Potrzebny w strefie uplynniania rozpuszczalnik wytwarzany jest w strefie uplynniania-przez hydrokraking normalnie odpopielonego stalego wegla. Taki hydrokraking zuzywa wodór do przeksztalcania odpopielonego stalego wegla o stosunkowo niskiej zawartosci wodoru w ciekly wegiel o wysokiej zawartosci wodoru. Jednakze, aby przeprowadzic odpopielanie z pokryciem pelnego zapotrzebowania na ciekly rozpuszczalnik nalezy stosowac ostre warunki temperatury, cisnienia wodoru i czasu przebywania w re¬ aktorze.Nieoczekiwanie okazalo sie, ze przez sprzegniecie tego procesu z procesem koksowania i przez wykorzystanie w procesie koksowania jako zewnetrznego zródla cieklego rozpuszczalnika, jeden lub wiecej z podanych warunków moze byc zlagodzonych, a jednoczesnie moze byc pokryte w pelni zapotrzebowanie na ciekly rozpuszczalnik w ope¬ racjach rozpuszczalnikowego, odpopielania. Z kolei lagodniejsze warunki w procesie rozpuszczalnikowego odpopielania powoduja mniejsze zuzyciewodoru. 10 15 20 25 30 Sposobem wedlug wynalazku konwersje surowego wegla zawierajacego popiól do odpopielonego koksu pro¬ wadzi sie przez obróbke rozpuszczalnikowa surowego wegla za pomoca zawracanego cieklego rozpuszczalnika w obecnosci dodawanego wodoru, w którym obróbka roz¬ puszczalnikowa obejmuje przepuszczanie surowego wegla zawierajacego popiól przez rurowy reaktor o stosunku dlugosci do srednicy co najmniej 100, w temperaturze 400—500 °C i cisnieniu wodoru 35—300 kG/cm2 w celu rozpuszczenia materialu weglowodorowego, oddzielanie od popiolu materialu weglowodorowego, który sklada sie w wiekszej czesci z frakcji stalej w temperaturze po¬ kojowej oraz pierwszej frakcji cieklej w temperaturze wrzenia rozpuszczalnika. Obróbke prowadzi sie w wa¬ runkach temperatury i czasu przebywania w reaktorze takich, ze odbiera sie pierwsza frakcje o temperaturze wrzenia rozpuszczalnika w ilosci mniejszej od ilosci zawra¬ canego rozpuszczalnika, a pozostala czesc zawracanego cieklego rozpuszczalnika otrzymuje sie przez ogrzewanie co najmniej czesci frakcji stalej do temperatury wyzszej od najwyzszej temperatury stosowanej w etapie obróbki rozpuszczalnikowej, nastepnie przeprowadza sie kokso¬ wanie zwloczne ogrzanej frakcji stalej bez dodawania wodo¬ ru, z wytworzeniem odpopielonego koksu, drugiej frakcji cieklej o temperaturze wrzenia rozpuszczalnika oraz wodoru pochodzacego z koksownika, po czym zawraca sie do etapu obróbki rozpuszczalnikowej wodór z koksownika oraz zasadniczo cala ciekla frakcje pierwsza i frakcje druga O temperaturze wrzenia rozpuszczalnika.Takwiec w sposobie wedlug wynalazku najpierw poddaje 110101$' Vi* V. T^fT^ &SW sie wegiel rozpuszczalnikowemu odpopielaniu i odsiarcza¬ niu w obecnosci dodawanego wodoru w celu wytworzenia odpopielowego wegla o niskiej zawartosci wodoruyw postaci ciala stalego w temperaturze pokojowej. Otrzymany wegiel o niskiej zawartosci popiolu i siarki stanowi glówny produkt solwatacji, z tym, ze wytwarza sie równiez mniejsze ilosci produktu cieklego i pewne ilosci gazów.Czesc lub calosc normalnie stalego, odpopielonego wegla przemieszcza sie do urzadzenia do zwlocznego kok- sowaniaipracujacego w temperaturze wyzszej od stosowanej w procesie rozpuszczalnikowego odpópielania, bez doda¬ wania wodoru. W urzadzeniu do koksowania staly wegiel poddaje siekrakingowi termicznemu, by otrzymac normalnie ciekly weglowodór, gaz zawierajacy wodór i koks o niskiej zawartosci popiolu i siarki. Koks moze byc dalej wprowa- ; dzony do kalcynatora dla przeprowadzenia go w koks kalcynowany, odpowiadajacy wymaganiom handlowym co do zawartosci metali i siarjki, do stosowna jako material elektrodowy przy wytwarzaniu, np. alurninium.Uzyskany z termicznego koksownika koks ma zawartosc wodoru nizsza niz wprowadzony do niego staly odpopie- lony wegiel o ilosc wodoru wytworzona W urzadzeniu do koksowania. Wyprodukowany w urzadzeniu do kokso¬ wania wodór stanowi co najmniej czesciowy odzysk wodoru gazowego zwiazanego w procesie rozpuszczalnikowego odpópielania z bdpbpielanyni weglem, moze"zawierac on ponadto wodór obecny w weglu surowym. Wodór z urza¬ dzenia do koksowania oczyszcza sie i zawraca sie do pro¬ cesu rozpuszczalnikowego odpópielania, w przypadku typowym pokrywa on do 30% lub wiecej zapotrzebowania wodoru dla etapu odpópielania rozpuszczalnikowego,,, Zasadniczo calosc cieklego produktu weglowodorowego z koksownika, wrzacego w zakresie temperatur wrzenia rozpuszczalnika odpopielajacego, zawraca sie do procesu odpópielania, gdzie stanowi czesc calego rozpuszczalnika technologicznego. » Jesli ' ta czesc ogólnej ilosci cieklego rozpuszczalnika bylaby wytworzona w procesie rozpuszczal¬ nikowego •odpópielania, jej wytworzenie wymagaloby okreslonego zuzyciawodoru, a nie jak w opisanym przypadku jego produkcji. #..¦¦¦,¦ Sposób wedlug wynalazku jest korzystny z tego wzgledu, ze w etapie termicznego koksowania wytwarza sie ciecz w temperaturze wrzenia rozpuszczalnika, która to ciecz ma dobre wlasnosci donora wodoru wymagane od rozpuszczal¬ nika do procesu rozpuszczalnikowego odpópielania. Poprzez zmodyfikowanie operacji odpópielania rozpuszczalniko¬ wego i recyrkulacje cieczy o temperaturze wrzenia rozpusz¬ czalnika integruje sie koksownik i operacje rozpuszczalni¬ kowe odpópielania w wysoce wspólzalezny, polaczony proces, w którym Wytwarza sie ciecz o temperaturze wrzenia rozpuszczalnika zasadniczo w ilosci nie wiekszej niz ogól zapotrzebowania na rozpuszczalnik.Zgodnie z wynalazkiem operacje rozpuszczalnikowego odpópielania modyfikuje sie w sposób wysoce korzystny poprzez recyrkulacje cieklego rozpuszczalnika z urzadzenia do koksowania. W przypadku nieobecnosci zawracanego z urzadzenia do koksowania oleju o temperaturze wrzenia rozpuszczalnika \y etapie odpópielania rozpuszczalnikowego musianpby wytworzyc pelne uzupelnienie cieklego rozpusz¬ czalnika do recyrkulacji. Ciekly rozpuszczanik moze wrzec w temperaturze 200 lub 260°C-j-. Moze on zawierac frakcje majaca wyzsza granic^^wrzenia tj. 400 lub 427 dpt 540°C.QeWe rozpuszczalniki o , innych zakresach wrzenia sa równiez odpowiednie. ti-£ 10 w 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 Bez wzgledu na zakres tempetatuiy wrgerji4 £iekty Roz¬ puszczalnik produkowany w etapie cdponielania rozpusz¬ czalnikowego otrzymuje sie poprzez hydrokraking odpopie- lonego normalnie stalego wegla. Hydrokraking taki pochla¬ nia wodór przy konwersji odpopielonego stalego wegla o wzglednie niskiej zawartosci wodoru w ciekly wegiel o wyzszej zawartosci wodoru. £i •\ y \^ ctijpie rozpuszczalnikowego odpdjr^ajiia,"jciy wytwo¬ rzyc ciekly rozpuszczalnik na pokrycie calosci zapotrzebo¬ wania tego etapu wymagane jest przestrzeganie) wzglednie V surowych warunków temperatury, cisnienia wodoru i czasu przebywania. Gdy urzadzenie do koksowania stanowi zewnetrzne zródlo cieklego rozpuszczalnika^ jeden lub wiecej z tych warunków w procesie iJjozjpUs^z^juiikowego odpópielania moze, byc * zlagodzony , wv t#kinv z/ucresie, - ze proces ten dawac bedzie mniej niie 100%* zawracanej cieczy o temperaturze wrzenia rozpuszczalnika. Lagodniej¬ sze warunki procesu odpópielania przy uzyciu rozpuszczal- nika zmniejszaja wrezultacie zapotrzebowanie wodoru.Poniewaz zasadniczo cala ciecz o temperaturze wrzenia rozpuszczalnika wytwarzana! W obu etapach, tj. odpopie¬ laniu rozpuszczalnikowym i koksowaniu, jest recyrkulo- wana i oba zródla dostawy tworza calosc potrzebnego rozpuszczalnika, to gdy ilosc cieklego rozpuszczalnika wytwarzana w urzadzeniu do koksowania wzrasta, nastepuje odpowiednie zlagodzenie warunków, odpópielania. rozpu¬ szczalnikowego pociagajace za soba zmniejszenie konwersji substancji stalej w ciekla, a zatem oszczednosc wodoru.Takwiec, jeden lub wszystkie warunki rozpuszczalnikowego odpópielania^ w tym temperatura, cisnienie wodoru i czas ' przebywania, moga byc zlagodzone tak by zmniejszyc iloscrstalego''wegla, który przez hydrokraking przeksztalca sie w substancje ciekla do recyrkulacji jako rozpuszczalnik.Dla zilustrowania wplywu cisnienia na wydajnosc cieczy, w jednym z przykladów stwierdzono, ze wzrost cisnienia rozpuszczalnika odpopielajacego z 105 do 175 kgi/cm2 powoduje wzrost wydajnosci rozpuszczalnika o 2,2% w przeliczeniu na wolny od wilgoci i popiolu wegiel, pod¬ czas gdy obnizenie cisnienia od 105 do 70 kg/cm2 zmniejsza wydajnosc rozpuszczalnika o 8,2% wagowych.Dla zilustrowania wplywu temperatury, w jednym z przykladów zwiekszonego temperature z 427 do 441 °C co pociagnelo za soba wzrost wydajnosci rozpuszczalnika o 4,2%wagowych. -- Na zalaczonych wykresach, wykazano graficznie, ze zlagodzenie temperatury odpópielania, rozpuszczalnikowego i czasu przebywania moze w znaczacy sposób spowodowac oszczednoscwodoru. Wykresy pokazuja, ze etap rozpuszczal¬ nikowego odpópielania przeprowadzany w obecnosci dodatku wodoru w podwyzszonych temperaturach, przy zwiekszonym zuzyciu wodoru i zwiekszonym czasie prze¬ bywania jest zdecydowanie szybki z powodu zachodzacego krakingu.Wykres (fig. 6) pokazuje w szczególnosci, ze/.gdy kon¬ wersja stalego wegla w ciekly odbywa sie w temperaturze powyzej 450 lub 475 °C, to waznym z punktu widzenia ekonomiki zuzycia wodoru jest odlozenie takiej konwersji na nastepny etap koksowania termicznego, która przepro¬ wadza sie bez dodawania wodoru. Kiedy etap koksowania termicznego przeprowadza sie w temperaturze wyzszej od najwyzszej temperatury zastosowanej w procesie odpópie¬ lania rozpuszczalnikowego, to staly wegiel poza tym, ze jest przeprowadzany w koks przeprowadza sie w ciekly wegiel z równoczesnym uwolnieniem czesci wodoru zuzy¬ tego w procesie odpópielania rozpuszczalnikowego i byc ;.,W. C.110 101 5 moze pewnej ilosci wodoru z wegla surowego, tak wiec ciekly rozpuszczalnik produkowany jest nie tylko bez zuzycia wodoru, lecz z jego istotnym wytworzeniem.Deficyt rozpuszczalnika w procesie, wynikajacy z lago¬ dnych warunków rozpuszczalnikowego odpopielania, kom¬ pensowany jest przez opóznione koksowanie odpopielo- nego stalego wegla bez dodawania wodoru, a wiec brakujaca czesc cieklego rozpuszczalnika produkowana jest nie tylko bez zuzycia wodoru, lecz z czesciowym odzyskiem wodoru zuzytego poprzednio w operacji odpopielania. Odzyskany w urzadzeniu do koksowania wodór zawraca sie do procesu odpopielania. Poniewaz rozpuszczalnik produkowany w procesie odpopielania zuzywa wodór, podczas gdy wytwa¬ rzaniu rozpuszczalnika w urzadzeniu do koksowania towa¬ rzyszy wytwarzanie wodoru, w polaczonym procesie wedlug wynalazku gospodarka wodorem jest w dwójnasób korzystna.Ponadto, jak wskazano powyzej, ta podwójna ekonomicznosc zuzycia wodoru zwiazana jest z odpowiednio lagodniej¬ szymi warunkami odpopielania rozpuszczalnikowego, w po¬ równaniu do procesu, w którym calosc niezbednego roz¬ puszczalnika chcianoby uzyskac w etapie odpopielania.Jesli wszystek odpopielony staly wegiel otrzymany w pro¬ cesie odpopielania rozpuszczalnikowego poddaje sie kok¬ sowaniu, to poza koksem z urzadzenia, do koksowania otrzymuje sie okolo 5%' potrzebnego w procesie odpopiela¬ nia rozpuszczalnika z równoczesnym wytworzeniem okolo 30% wodoru wymaganego w etapie odpopielania. Zawróce¬ nie calosci cieklego rozpuszczalnika i wodoru wytworzonego w urzadzeniu do koksowania do procesu odpopielania umozliwia zlagodzenie warunków odpopielania rozpuszczal¬ nikowego na tyle, by wytworzyc tylko okolo 95% calosci rozpuszczalnika niezbednego do odpopielania, co daje dodatkowe oszczednosci wodoru. Nawet w lagodniejszych warunkach staly produkt weglowy otrzymywany normalnie z procesu odpopielania rozpuszczalnikowego nadal posia¬ dac bedzie dostatecznie niska zawartosc metali i siarki, by sprostac jakosciowym wymaganiom koksu elektrodowego do produkcji aluminium. Calosc produktu cieklego o tempe¬ raturze wrzenia rozpuszczalnika otrzymana zarówno z u- rzadzenia do koksowania jak i procesu rozpuszczalniko¬ wego odpopielania jest recyrkulowana i tworzy strumien rozpuszczalnika. Dla przykladu, frakcja destylujaca w tem¬ peraturze 200—540 °C z kazdej operacji moze byc zawra¬ cana i stosowana jako rozpuszczalnik. Calosc wodoru wytworzona w urzadzeniu do koksowania, po oczyszczeniu moze byc takze zawrócona, co pokrywa 30% lub wiecej zapotrzebowania na wodór w procesie.W nastepujacym korzystnym bezkatalitycznym procesie rozpuszczalnikowego odpopielania, wytwarza sie stale paliwo weglowodorowe o zmniejszonej lub niskiej zawartosci popiolu i siarki i ciekly destylat weglowodorowy z surowego wegla zawierajacego popiól i siarke. Korzystnymi surowcami weglowymi w tym procesie solwatacji sa wegle zawierajace wodór, takie jak wegle bitumiczne i subbitumiczne oraz lignity. W procesie powstaje odpopielony staly wegiel (rozpuszczony wegiel), tylko z taka iloscia weglopochodnej cieczy o temperaturze wrzenia rozpuszczalnika, jaka jest konieczna do utworzenia cieczy o temperaturze wrzenia rozpuszczalnika, po uwzglednieniu ilosci otrzymywanej równolegle w procesie koksowania, przy czym wiadomo, ze wzrost ilosci cieklego produktu weglowego zwiazany jest ze spadkiem ilosci stalego produktu weglowego.Ostre warunki procesu odpopielania rozpuszczalniko¬ wego niekorzystnie wplywaja nie tylko na wytwarzanie niepozadanego rozpuszczalnika, lecz takze na powstawanie 6 niepozadanego produktu odpadowego jakim sa gazowe weglowodory. Weglowodory gazowe maja wyzszy stosunek wodoru do wegla, zarówno od stalego jak i cieklego wegla, tak wiec produkcja ich nie tylko jest niekorzystna z punktu 5 widzenia innych produktów weglowodorowych, lecz takze z punktu widzenia zuzycia wodoru. Weglowodory gazowe i ciekly rozpuszczalnik produkowane sie poprzez hydro- kraking, a poniewaz wytwarzanie takich gazów jak równiez niepozadanego rozpuszczalnika jest niepotrzebne, w proce- 10 sie tym nie stosuje sie wprowadzonego z zewnatrz kataliza¬ tora, gdyz na ogól katalizatory zwiekszaja aktywnosc hydrokrakowania w procesie solwatacji wegla.Gdy surowy wegiel poddaje sie solwatacji w opisa¬ nym procesie odpopielania przy wzglednie niskiej tempera- 15 turze, rozpuszczony produkt w glównej mierze zawiera odpopielony, o wysokim ciezarze czasteczkowym, staly w temperaturze pokojowej polimer wegla. Gdy mieszanine rozpuszczalnika i rozpuszczonego wegla filtruje sie nastepnie dla usuniecia popiolu i nierozpuszczonego wegla, a filtrat 20 poddaje sie destylacji prózniowej, to wysokowrzacy staly produkt paliwowy odzyskuje sie jako pozostalosc po tej destylacji. Ten odpopielony staly wegiel uzywa sie jako wsad do urzadzenia do koksowania. Jesli czesc pozostalosci po destylacji prózniowej pragnie sie zastosowac jako paliwo, 25 to zestala sie ja przez ochlodzenie do temperatury pokojo¬ wej na przenosniku tasmowym, z którego zgarnia sie kawalki odpopielonego stalego paliwa weglowodorowego. Gdy temperatura procesu odpopielania rozpuszczalnikowego ftopniowo wzrasta, to pozostalosc prózniowa przeksztalca 30 sie w weglowodorowa ciecz o nizszej masie czasteczkowej, która stanowi recyrkulowany rozpuszczalnik dla wprowadzo¬ nego surowego wegla.W danych o odpopielaniu prezentowanych ponizej okreslenie „nadmiar rozpuszczalnika" odnosi sie do cieczy 35 o temperaturze wrzenia rozpuszczalnika w ilosci powyzej lub ponizej ilosci wymaganej do zawracania. Wielkosc ta bedzie dodatnia, gdy w procesie odpopielania otrzymywac sie bedzie wiecej cieczy niz potrzebne jest do recyrkulacji.Kiedy w procesie odpopielania nie uzyskuje sie calego 40 potrzebnego dla niego rozpuszczalnika, wartosc nadmiaru rozpuszczalnika bedzie ujemna. Gdy w procesie odpopie¬ lania uzyskuje sie calosc potrzebnego w nim rozpuszczalni¬ ka, nadmiar rozpuszczalnika bedzie mial wartosc zero.Zatem, jesli w urzadzeniu do koksowania wytwarza sie 45 5% calosci potrzebnego rozpuszczalnika, nadmiar rozpusz¬ czalnika w urzadzeniu odpopielajacym bedzie wynosil okolo —5%, oznacza to, ze wydajnosc rozpuszczalnika w procesie odpopielania wynosi o 5% mniej niz ¦ilosc po¬ trzebna na pelne pokrycie zapotrzebowania do nawrotu. 50 Proces solwatacji, w którym zostaly zebrane dane doty¬ czace nadmiaru rozpuszczalnika prowadzono z zastcscwa- niem reaktora rurowego o duzym stosunku dlugosci do srednicy, co pozwalalo na precyzyjna regulacje czasu przebywania. Przedstawione ponizej dane wskazuja, ze 55 dokladna regulacja czasu przebywania osiagnieta przez zastosowanie reaktora rurowego o duzym stosunku dlugosci do srednicy umozliwila latwe okreslanie dowolnego z po¬ zadanych ujemnych „nadmiarów rozpuszczalnika" w pro¬ cesie odpopielania, tak, ze stopien niedoboru rozpuszczal- 60 nika wytwarzanego w etapie solwatacji moze byc dokladnie regulowany w powiazaniu z wytwarzaniem rozpuszczal¬ nika w urzadzeniu do koksowania.Wytwarzanie rozpuszczalnika nastepowac moze przez depolimeryzacje paliwa stalego droga róznych reakcji 65 wystepujacych równolegle z uwodornieniem, do reakcji110 101 7 tych nalezy usuwanie heteroatomowi takich jak siarka i tlen, W wyniku reakcji badz hydrokrakingu, badz depolimery- zacji, ciekly wegiel ma wyzszy stosunek wodoru do wegla niz paliwo stale. Obecny proces przeprowadza w ciecz o temperaturze wrzenia rozpuszczalnika tylko tyle pozosta¬ losci prózniowej, ile jest niezbedne dla przeprowadzenia procesu, gdyz produkcja substanqi cieklej wymaga zaostrze¬ nia waiunków procesu i zwieksza zuzycie wodoru..Celem wynalazku jest zapobiezenie hydrokrakingowi w czasie operacji odpopielania rozpuszczalnikowego w mo¬ zliwie najwiekszym zakresie, a co najmniej w zakresie niepozwalajacym na nadmierna produkcje zarówno pro¬ duktu normalnie cieklego jak i gazów weglowodorowych, by zaoszczedzic wodór. Cel ten mozna osiagnac przez prowadzenie operacji solwatacji w dwóch oddzielnych etapach. Drugi etap ma dluzszy czas przebywania niz etap pierwszy. Jesli potrzeba, etap pierwszy mozna prowa¬ dzic W temperaturze wyzszej niz etap drugi. Takze, etap drugi moze miec ewentualnie wzglednie wyzsze cisnienie wodoru niz etap pierwszy. Ponadto, w etapach odpopielania zuzytkowac mozna nawrót pewnej ilosci usuwanego po¬ piolu lub dopuscic do akumulacji pewnej ilosci usuwanego popiolu w procesie odpopielania, poniewaz FeS z popiolu wywiera dzialanie katalityczne przy odsiarczaniu.Reaktor pierwszego etapu rozpuszczalnikowego procesu odpopielania sklada sie z rurowego podgrzewacza wstepnego o wzglednie krótkim czasie przebywania, w którym pasta wsadu weglowego i rozpuszczalnika przesuwa sie zasadniczo ruchem o charakterze przeplywu tlokowego w temperaturze wzrastajacej w miare przesuwania sie w rurze. Podgrzewacz wstepny rurowy ma ogólnie stosunek dlugosci do srednicy co najmniej 100, a korzystnie co najmniej 1000. W miare przesuwania sie strumienia zachodza w nim rózne reakcje, których ilosc wzrasta wraz ze wzrostem temperatury do temperatury maksymalnej lub temperatury wyjsciowej z reaktora, u której strumien pozostaje tylko przez krótki okres czasu.Drugi etap odpopielania ma wzglednie dlugi czas prze¬ bywania i odbywa sie w wiekszym reaktorze, w którym utrzymuje sie zasadniczo jednakowa temperature. Jesli potrzeba, miedzy etapami stosuje sie regulowane wymu¬ szone chlodzenie, tak, ze drugi etap zachodzi w tempera¬ turze nizszej niz maksymalna temperatura w podgrzewaczu wstepnym. Chociaz w etapie wstepnego podgrzewania mamy do czynienia tylko z przeplywem tlokowym bez istotnego mieszania wstepnego, to calkowite wymieszanie roztworu z ujednoliceniem temperatury nastepuje w reakto¬ rze drugiego etapu.Rozpuszczalnik wegla dla procesu solwatacji zawiera ciekle zwiazki hydroaromatyczne. Paste wegla w rozpusz¬ czalniku przygotowuje sie do zaladunku do etapu pierwszego lub do wstepnego ogrzewania. W etapie pierwszym, wodór przechodzi z hydromatycznych zwiazków rozpuszczalnika do weglowodorowej substancji wegla, powodujac specznie¬ nie i odrywanie polimerów weglowodorowych od mineralów wegla. Maksymalne temperatury odpowiednie dla pier¬ wszego etapu (podgrzewacz wstepny) wynosza na ogól 400—500°C, korzystnie 425—500 °C, a najkorzystniej górna granica temperatury powinna wynosic 470°C lub ponizej. Czas przebywania w etapie wstepnego ogrzewania wynosi na ogól 0,01—0,25 godziny lub korzystniej 0,01— —0,15 godziny.W drugim etapie (rozpuszczania) procesu solwatacji zwiazki rozpuszczalnika, które zostaly zubozone z wodoru i przeprowadzone w ich prekursory aromatyczne przez 8 oddanie wodoru weglowi w pierwszym etapie reaguja z gazowym wodorem i przemieniaja sie ponownie w hydro- aromaty do zawracania do pierwszego etapu. Temperatura na etapie rozpuszczania moze wynosic na ogól 350—475°C, 5 a korzystnie 400—450 °C. Czas przebywania w stadium rozpuszczania wynosi ogólnie 0,1 do 3,0 godziny, a ko¬ rzystnie 0,15—1,0 godziny. Temperatura w etapie rozpusz¬ czania moze byc nizsza niz maksymalna temperatura w etapie wstepnego ogrzewania. Do zmniejszenia tempera- 10 tury strumienia miedzy wstepnym ogrzewaczem a rozpu¬ szczalnikiem mozna zastosowac dowolna stosowana ope¬ racje wymuszonego chlodzenia.Dla przykladu, uzupelniajacy wodór mozna wprowadzac do procesu miedzy wstepnym podgrzewaczem a urzadze- 15 niem do rozpuszczania lub mozna tam zastosowac wymien¬ nik cieplny. Takzeczas przebywania we wstepnym podgrze¬ waczu jest krótszy niz czas przebywania w urzadzeniu do rozpuszczania.Predkosc objetosciowa cieczy w procesie solwatacji 20 (objetosc pasty na godzine na objetosc reaktora) waha sie w granicach 0,2—0,8, a korzystnie 0,5—3,0. Stosunek wodoru do pasty wynosi na ogól 3,6—180 Nm3/100 litrów, a korzystnie 9 — 90 Nm3/100 litrów. Wagowy stosunek calosci recyrkulowanego rozpuszczalnika do wegla w wejscio- 25 wej pascie (rozpuszczalnik zarówno z procesu solwatacji jak i koksowania) wynosi na ogól 0,5:1—5:1, a korzystnie 1,0:1—2,5:1.W obu etapach solwatacji reakcje zachodza w obecnosci gazowego wodoru i w obu tych etapach z rozpuszczonego 30 odpopielanego polimeru wegla usuwane sa heteroatomy i tlenu. W wyniku czego nastepuje depolimeryzacja i kon¬ wersja rozpuszczonych polimerów wegla w odsiarczone i odtlenione wolne rodniki o zmniejszonej masie czastecz¬ kowej. Owe wolne rodniki maja tendencje do ponownej 35 polimeryzacji w wysokich temperaturach osiaganych w sta¬ dium wstepnego ogrzewania, lecz jesli w stadium rozpusz¬ czania obnizy sie temperature to wolne rodniki uodpar- niaja sie przeciw ponownej polimeryzacji przez przyla¬ czenie wodoru. Wraz lub w miejscu wodoru, w procesie 40 solwatacji mozna zastosowac tlenek wegla i pare wodna, gdyz tlenek wegla i para wodna moga reagowac z wydziele¬ niem wodoru. Para moze pochodzic z wilgoci wprowadzonej z weglem lub moze byc wprowadzona poprzez wtrysk wody. Reakcja wodoru z wolnym rodnikiem zachodzi 45 szybciej we wzglednie nizszej temperaturze urzadzenia do rozpuszczania niz w wyzszej temperaturze wystepujacej we wstepnym podgrzewaczu.Rozpuszczalnik stosowany do uruchomienia procesu powinien byc najkorzystniej otrzymywany z wegla. Sklad 50 jego bedzie rózny w zaleznosci od wlasnosci wegla z którego sre go otrzymuje. Ogólnie, rozpuszczalnik stanowi wysoce aromatyczna ciecz otrzymywana z uprzednio przerabianego wegla i na ogól wrze w temperaturze w zakresie okolo 200 lub 260 do 450°C, albo wyzej. Inne ogólne dane charakte- 55 rystyczne to gestosc okolo 1,1 i stosunek molowy wegla do wodoru w zakresie okolo 1,0:0,9—1,0:0,3, Jako rozpusz¬ czalnik do uruchomienia procesu moze byc uzyty dowolny organiczny rozpuszczalnik z wegla.Stwierdzono, ze szczególnie uzytecznymi rozpuszczalni- 60 kami rozruchowymi sa olej antracenowy lub olej kreozoto¬ wy, które maja temperature wrzenia w zakresie okolo 220—400 °C. Jednakze, rozpuszczalnik rozruchowy jest tylko czasowym skladnikiem w procesie, poniewaz w trakcie procesu z frakcji rozpuszczonego wegla i destylatu z kok- 65 sowania otrzymuje sie dodatkowy rozpuszczalnik, który110 101 9 dodany do rozpuszczalnika rozruchowego tworzy calosc rozpuszczalnika, równa co najmniej ilosci rozpuszczalnika rozruchowego. Tak wiec, rozpuszczalnik wyjsciowy sto¬ pniowo traci swoja postac i rozpuszczalnik z procesu staje sie przewazajacym skladnikiem, powstalym przez rozpusz¬ czenie i depolimeryzacje lub hydrokraking wegla w pro¬ cesie rozpuszczania jego i koksowania.Chociaz czas trwania procesu solwatacji moze wahac sie w zaleznosci od gatunku obrabianego wegla, to czas prze¬ bywania pasty we wstepnym podgrzewaczu okreslaja zmiany lepkosci strumienia pasty w czasie przeplywu przez podgrzewacz. Lepkosc w roztworze wejsciowym przeplywajacym przez podgrzewacz poczatkowo wzrasta, co przedluza czas przebywania w podgrzewaczu wstep¬ nym, z kolei wraz z postepem rozpuszczania sie pasty nastepuje spadek lepkosci. Lepkosc powinna znów wzros¬ nac w temperaturze wstepnego podgrzewacza, lecz czas przebywania w podgrzewaczu konczy sie przed wystapieniem drugiego wzglednie wysokiego wzrostu lepkosci.Korzystnym srodkiem do okreslenia wlasciwego czasu zakonczenia operacji wstepnego podgrzewania jest „wzgled¬ na lepkosc" roztworu powstalego w podgrzewaczu wste¬ pnym. Jest to stosunek lepkosci powstalego roztworu do lepkosci rozpuszczalnika wprowadzanego do procesu, obie lepkosci mierzy sie w temperaturze 99°C. Odpowiednio wiec, termin „lepkosc wzgledna" uzyty tutaj definiuje sie jako zwiekszona lepkosc w temperaturze 99 °C roztworu podzielona przez lepkosc samego rozpuszczalnika wprowa¬ dzonego do ukladu, zmierzona w temperaturze 99 °C np.Lepkosc roztworu w temperaturze 99 °C Lepkosc wzgledna = Lepkosc rozpuszczalnika w tempe¬ raturze 99 °C Lepkosc wzgledna mozna stosowac jako wskaznik czasu przebywania roztworu w podgrzewaczu wstepnym. Wraz z rozpuszczaniem sie obrabianej pasty podczas jej przeplywu przez podgrzewacz wstepny, lepkosc wzgledna roztworu najpierw wzrasta ponad wartosc 20 do punktu, w którym jest on maksymalnie lepki i ma postac zelopodobna.W rzeczywistosci, jesli stosuje sie niskie stosunki rozpusz¬ czalnika do wegla, np. 0,5:1, pasta powinna przeksztalcic sie w zel. Wzgledna lepkosc po osiagnieciu wartosci maksy¬ malnej, znacznie przekraczajacej wartosc 20, zaczyna spa¬ dac do minimum, po czym ponownie wykazuje tendencje do wzrostu. Solubilizacja zachodzi az do momentu, kiedy lepkosc wzgledna (po jej poczatkowym wzroscie) spada do wartosci co najmniej ponizej 10, wówczas uplywa wlasnie czas przebywania w podgrzewaczu wstepnym, a roztwór oziebia sie i wprowadza do urzadzenia do rozpu¬ szczania, w którym utrzymuje sie temperature nizsza, by zapobiec ponownemu wzrostowi lepkosci wzglednej po¬ wyzej 10. Normalnie, dopuszcza sie spadek lepkosci wzgle¬ dnej ponizej 5, a korzystnie do zakresu 1,5—2. Warunki w podgrzewaczu wstepnym sa takie, ze lepkosc wzgledna bedzie znowu wzrastac do wartosci przekraczajacej 10, gdyby nie nastapilo gwaltowne zakonczenie operacji wste¬ pnego podgrzewania poprzez wymuszone obnizenie tem¬ peratury.Kiedy zawiesina wegla i hydroaromatycznego rozpusz¬ czalnika przechodzi pierwszy etap ogrzewania w podgrze¬ waczu wstepnym, pierwszym produktem reakcji jest zel tworzacy sie w zakresie temperatur 200 do 300 °C. Tworzenie sie zelu powoduje pierwszy wzrost lepkosci wzglednej. Zel 10 tworzy sie wskutek wiazania sie hydroaromatycznych zwiazków rozpuszczalnika z weglowodorowym materialem wegla i objawia sie przez specznienie wegla.Wiazanie polega prawdopodobnie na przechodzeniu 5 atomów wodoru hydroaromatycznego rozpuszczalnika miedzy rozpuszczalnikiem a weglem, co jest wczesnym stadium przemieszczania sie wodoru z rozpuszczalnika do wegla. Wiazanie jest tak silne, ze w etapie tym nie mozna usunac rozpuszczalnika z wegla droga destylacji. Dalsze 10 ogrzewanie zawiesiny w podgrzewaczu wstepnym do tempe¬ ratury 350 °C powoduje rozklad zelu co dowodzi, ze nastapi¬ lo zakonczenie przemieszczania wodoru, powstanie odpo¬ pielonego stalego wegla, cieklego wegla i produktów ga¬ zowych oraz spadek lepkosci wzglednej. 15 Spadek lepkosci wzglednej w podgrzewaczu wstepnym spowodowany jest takze depolimeryzacja solwatowanych polimerów wegla, z których powstaja wolne rodniki. Depo¬ limeryzacja powodowana jest przez usuwanie heteroatomów siarki i tlenu z polimerów weglowodorowego wegla 20 oraz przez rozrywanie poprzez hydrokraking wiezan wegiel-wegiel, w wyniku czego nastepuje konwersja odpopielonego stalego wegla w paliwo ciekle i gazy. Depo- limeryzacji towarzyszy powstanie siarkowodoru, wody, dwutlenku wegla, metanu, propanu, butanu i innych we- 25 glowodorów.W wysokich temperaturach strefy wylotowej podgrzewa¬ cza wstepnego reakcja, która przewaza nad wodorotlen¬ kiem wolnych rodników jest ich repolimeryzacja, co skutkuje w tendencji do wzrostu lepkosci wzglednej w podgrzewaczu 30 wstepnym do wartosci powyzej 10. Tego drugiego wzrostu lepkosci wzglednej unika sie w niniejszym procesie. Elimi¬ nacja siarki i tlenu z solwatowanego, odpopielonego paliwa stalego jest powodowana prawdopodobnie przez odrywanie sie tych atomów wskutek termicznego rozkladu wiazan. 35 W wyniku tego powstaja wolne rodniki, które maja sklon¬ nosc z kolei do repolimeryzacji w warunkach podwyzszonej temperatury. Spadek temperatury strumienia poprzez wymuszone chlodzenie po opuszczeniu przez niego pod¬ grzewacza wstepnego pomaga zapobiec tworzeniu sie poli- 40 merów.Obserwowana niska zawartosc siarki w cieklym produkcie weglowym, która dla jednej z szarz wynosi okolo 0,3% wa¬ gowych, w porównaniu do 0,7% wagowych w pozostalosci dennej po destylacji prózniowej (staly wegiel) wskazuje, 45 ze siarke odpedza sie od produktu stalego pozostawiajac fragmenty czasteczkowe z niska zawartoscia siarki, które maja charakter wolnych rodników.Maksymalne temperatury, czyli temperatury na wyjsciu z podgrzewacza wstepnego powinny miescic sie w zakresie 50 400—500 °C. Czas przebywania zawiesiny w podgrzewaczu wstepnym niezbedny do osiagniecia tej temperatury wynosi okolo 0,01 do 0,25 godzin. Przy takiej kombinacji tempera¬ tury i czasu przebywania, tworzenie sie koksu nie stanowi problemu, chyba, ze zatrzyma sie przeplyw tj., ze czas 55 przebywania przekroczy podana wartosc. Wydajnosc gazu weglowodorowego w tych warunkach wynosi mniej niz okolo 6% wagowych.Zawartosc siarki w dennej pozostalosci prózniowej jest wzglednie niska* Wskazuje to, ze reakcja zachodzi w wyso- 60 kim stopniu. Wskazuje to, takze iz pozostalosc prózniowa zostala chemicznie uwolniona od popiolu, tym samym, ze moze on byc z niej odfiltrowany.Cisnienie wodoru w operacji rozpuszczalnikowego odpopielania wynosi na ogól 35—300 kg/cm2, a korzystnie 65 50 do 200 kg/cm. Przy cisnieniu okolo 70 kg/cm2 zawartosc110 101 11 wodoru w rozpuszczalniku dazy do nastawienia sie na war¬ tosci okolo 6,1% wagowych. Jesli zawartosc wodoru w roz¬ puszczalniku przekracza ten poziom, wystepuje tendencja przekazywania hydroaromatycznego wodoru do rozpuszczo¬ nego wegla i wzrasta produkcja paliwa cieklego, które ma 5 wyzsza zawartosc wodoru od paliwa stalego. Jesli rozpusz¬ czalnik zawiera mniej niz 6,1% wagowego wodoru, wykazuje on sklonnosc pobierania wodoru z wodoru gazowego z predkoscia wieksza niz od produktu paliwa. Gdy rozpusz¬ czalnik posiada z grubsza te sama zawartosc wodoru, zacho- 10 dzaca konwersja zalezy od katalitycznego efektu FeS pochodzacego z weglowego popiolu. Obserwuje sie pewne odchylenia od tej sytuacji bazowej w przypadku zmian temperatury i czasu. Wyzsze temperatury powoduja obnizenie zawartosci hydroaromatów w ukladzie, podczas 15 gdy szybkie przemieszczanie sie wsadu moze wykluczac osiagniecie stanu równowagowego ze wzgledu na brak czasu. Ponadto wyzsze cisnienia powoduja szybkie osiagnie¬ cie równowagi i tendencje wzrostu hydroaromatycznego charakteruukladu. 20 W operacji rozpuszczania w procesie odpopielania, aromatyczne zwiazki, oddajace wodór w podgrzewaczu wstepnym, ponownie reaguja z wodorem i tworza zwiazki hydroaromatyczne. Zwiazki hydroaromatyczne sa czesciowo (nie calkowicie) nasyconymi aromatami. Potencjal chemicz- 25 ny w urzadzeniu do rozpuszczania jest zbyt niski, by re¬ akcja pelnego wysycenia tych aromatów byla reakcja znaczaca. Jest to wazne, poniewaz zwiazki hydroaromatyczne sa zdolne do przenoszenia wodoru, podczas gdy nasycone zwiazki aromatyczne nie. 30 12 Wiekszosc nasyconych zwiazków zaobserwowana w urza¬ dzeniu do rozpuszczania to lekkie produkty wywodzace sie z rozerwania pierscienia w substancji cieklej lub rozpuszczal¬ niku, albo pochodzace z oderwania sie bocznego lancucha alifatycznego. Stajy produkt weglowy z wegli aromatycz¬ nych na ogól pozostaje aromatyczny lub hydroaromatyczny.Proces odpopielania rozpuszczalnikowego w operacji wstepnego ogrzewania wykorzystuje efekt wplywu tempera¬ tury w polaczeniu z efektem wplywu czasu. Pozadany wplyw temperatury w etapie podgrzewania wstepnego laczy sie zasadniczo z krótkim czasem jej oddzialywania, podczas gdy pozadany wplyw temperatury w urzadzeniu do rozpuszczania wymaga wzglednie dlugiego czasu prze¬ bywania. Pozadanemu krótkiemu czasowi przebywania w podgrzewaczu wstepnym moze towarzyszyc zastosowanie wydluzonego reaktora rurowego posiadajacego wysoki stosunek dlugosci do srednicy na ogól co najmniej 100, a korzystnie co najmniej 1000, w ten sposób natychmiast po osiagnieciu przez strumien w podgrzewaczu wstepnym temperatury maksymalnej, wyladowuje sie go i poddaje wymuszonemu chlodzeniu. Chlodzeniu wymuszonemu moze towarzyszyc chlodzenie wodoru lub wymiana cieplna.W nastepstwie tego w operacji rozpuszczania, gdzie tem¬ peratura jest nizsza mozna przedluzyc czas przebywania na okres dluzszy niz w operacji wstepnego ogrzewania.Dane w tablicy I wskazuja, ze nadmiernie wysokie temperatury we wstepnym ogrzwaczu wywieraja niekorzys¬ tny wplyw na proces.Jak widac z tablicy I, wzrost maksymalnej temperatury w podgrzewaczu wstepnym z 450 do 475 lub 500°C daje Tablica I Nr próby i Cisnienie H2, kg/cm2 Maksymalna temperatura podgrzewacza wstepnego, °C Temperatura rozpuszczania, °C *) Szybkosc przestrzenna cieczy — godziny **) Szybkosc przestrzenna gazu Rozpuszczalnik ***) wegiel wolny od wilgoci i popiolu (H20) wagowo % popiolu w pascie wejsciowej % wegla na wejsciu Wydajnosc liczona na *** wegiel wolny od wilgoci i popiolu — % Co co2 H2 Gaz weglowodorowy Gaz niezidentyfikowany H20 Pozostalosc prózniowa Nadmiar rozpuszczalnika Nierozpuszczalna substancja organiczna Ogólem Dane: Odzysk, % wagowy Konwersja na wegiel wolny od wilgoci i popiolu, %' wagowy 1 2 70 450 450 0,52 304 2,50(1)0,08 5,0 33,3 0,23 1,12 2,32 5,28 — 3,60 68,12 5,36 14,91 100,94 97,94 85,09 2 3 70 500 450 0,98 239 2,49(1)0,06 5,0 1 33,3 0,42 1,20 2,12 8,89 — 4,10 56,81 15,10 13,83 102,47 96,59 86,17 | 3 4 70 450 425 1,79 342 2,49(1)0,05 5,285 i 34,8 0,51 0,64 2,04 5,73 — 3,82 48,66 31,98 11,59 104,97 , 95,91 88,41 1 4 5 70 450 425 1,89 342 2,49(1)0,05 7,42 48,7 0,27 0,68 1,62 5,80 — 1,22 30,36 62,08 4,99 107,92 92,63 95,01 1 5 6 70 - 475 425 1,79 342 2,49(1)00 10,65 69,9 0,28 0,28 1,95 7,11 12,87 1,81 21,06 49,37 9,07 103,20 93,35 90,93 |110 101 13 14 ciag dalszy tablicy I 1 1 Sklad cieklego i pozostalosciowego pro¬ duktu paliwowego wegiel,. % wagowy wodóraj% wagowy azot, % wagowy 1 siarka, % sagowy tlen, % wagowy Sklad paliwa z pozostalosci prózniowej wegiel, % wagowy wodór, % wagowy 1 azot, % wagowy i siarka, % wagowy I tlen, % wagowy 1 popiól, % wagowy 2 89,68 5,94 0,979_ 0,46 4»rl5.... 87,32 5,11 1,91 " 0,944 4,58 0,133 3 ¦— — — — — 89,03 5,12 2,02 0,719 3,04. 0,067 4 89,40 5,93 1,06 . 0,410 5,00 88,54 4,74 2,22 0,676 3,619 0,205 5 . ,- 89,72 6,20 1,15 0,420. 2,51 88,71 5,35 2,10 0,606 ; 3,156 0,078 6 90,65. ¦ 654 .-1,31 .0,438 .'. 1,062 91,12 ' 5,10 ' 2,22 0,488 . ¦ 1,00 : -'^075 w rezultacie zwiekszona wydajnosc gazów weglowodoro¬ wych do poziomu powyzej 6% wagowych w przeliczeniu na wsadowy wegiel wolny od wilgoci i popiolu. Gazy weglowodorowe zawieraja wodór w odpowiednio wyzszym stosunku do wegla niz zarówno ciekly jak i odpopielony staly produkt paliwowy. Zatem nadmierna produkcja gazów weglowodorowych zaznacza sie nie tylko obnizona wydajno- noscia paliwa cieklego i stalego, lecz powoduje takze zby¬ teczne zuzycie wartosciowego wodoru spowodowane- przez hydrokraking wysokomolekularnego paliwa, na produkt uboczny jakim sa gazy weglowodorowe. TablicaI pokazuje, ze zarówno temperatura 475 jak i 500°C w podgrzewaczu wstepnym powoduja, ze wydajnosc gazu weglowodorowego wynosi powyzej 6%, podczas gdy w temperaturze 450°C w podgrzewaczu wstepnym powstaje tylko ponizej 6% wa¬ gowych gazu weglowodorowego.Dane w tablicy I pokazuja takze, iz mozna tak zestawic parametry temperatury i czasu przebywania, by otrzymac, wbrew wynalazkowi maly lub duzy nadmiar rozpuszczalni¬ ka w stosunku do ilosci wymaganej w procesie. Nadmiar rozpuszczalnika wytwarza sie kosztem pozostalosci próz¬ niowej, przeprowadzajac odpopielony wegiel o wzglednie niskiej zawartosci wodoru w odpopielony wegiel o wzglednie wysokiej jegozawartosci, któryjest bezuzyteczny.Na ogól, reakcje zachodzace w aparacie do rozpuszczania wymagaja temperatury nizszej ód maksymalnej temperatury w podgrzewaczu wstepnym. Ponowne uwodornienie aro- 20 25 39 35 40 45 matycznych zwiazków rozpuszczalnika dla uzupelnienia straconego przezen w wstepnym podgrzewaczu wodoru wymaga dluzszego czasu przebywania i zachodzi w tempe¬ raturze nizszej niz w podgrzewaczu wstepnym. Po uwodor¬ nieniu w aparacie do rozpuszczania zwiazki aromatyczne ponownie przechodza w hydroaromatyczne, co jest warun¬ kiem, by mozna je bylo zawrócic do nastepnej szarzy wste¬ pnego podgrzewacza dla wziecia, udzialu w reakcjach z oddawaniem wodoru. Równoczesnie w aparacie do rozpuszczania zachodzi reakcja, w której nastepuje dodatko¬ we usuwanie siarki z ekstrahowanego wegla. Wzglednie wyzsze temperatury w podgrzewaczu wstepnym sa dla usu¬ wania siarki bardziej korzystne od nizszych temperatur w aparacie do rozpuszczania. Pewna ilosc siarki jednakze, nie moze byc usunieta w krótkim czasie przybywania w podgrzewaczu wstepnym i wymaga dluzszego czasu przebywania. Tak wiec, pozostala w produkcie weglowym siarka jest usuwana w przedluzonym czasie przebywania stosowanym w aparacie do rozpuszczania. Trzecia i bardzo wazna reakcja zachodzaca w aparacie do rozpuszczania jest przylaczenie wodoru do wolnych, rodników powstaja¬ cych zarówno w podgrzewaczu wstepnym jak i w aparacie do rozpuszczania, co powstrzymuje polimeryzacje fragmen¬ tów czasteczek w materialy wieloczasteczkowe.W tablicy II podano wyniki uzyskane w podgrzewaczu wstepnym, dla prób z których wszystkie zostaly przepro¬ wadzone w temperaturze 450 °C. Pewne z tych prób prze- TablicaII Nr próby Cisnienie H2, Kg/cm2 Maksymalna temperatura podgrzewacza wstepnego °C ' Szybkosc'przestrzenna cieczy Szybkosc przestrzenna gazu 1) Szybkosc przestrzenna cieczy — godziny Wydajnosc liczona na wegiel wolny od wilgoci i popiolu — % co co3 H2S Gaz weglowodorowy 1 70 450 28,36 3035 0,035 0,03 0,35 0,94 0,31 2 70 450 28,35 2953 0,035 0,07 0,35 1,73, 0,21 3 70 450 15,23 3012 0,066 0,06 0,45 1,49 0,65 4 70 450 7,74 3083 0,129 0,25 0,51 2,66 0,76 |110 101 15 16 ciag dalszy tablicy II Nr próby H20 Nadmiar rozpuszczalnika Pozostalosc prózniowa Nierozpuszczalna substancja organiczna Ogólem Dane: Odzysk, % wagowy Konwersja wegiel wolny od wilgoci i popiolu. % wagowy Wlasnosci produktu paliwowego z pozosta¬ losci prózniowej wegiel, % wagowy wodór, % wagowy azot, % wagowy siarka, % wagowy tlen, % wagowy I popiól, % wagowy 1 0,66 —38,47 65,57 71,06 100,45 94,14 28,94 — — — — — — 2 1,11 —39,61 105,31 31,34 100,55 96,80 68,66 — — — — — — 3 0,91 7,84 75,78 13,21 100,39 90,68 86,79 — — — — — — | . 4 *¦¦ ¦¦•... ..- —0,12 11,80 69,93 15,23 101,02 95,94 84,77 84,00 5,71 1,93 1,38 6,59 0,39 [ prowadzono przy bardzo krótkim czasie przebywania — 0,035 godzin — a inne przeprowadzono przy nieco dluz¬ szym czasie przebywania w podgrzewaczu wstepnym.Dane z tablicy II pokazuja, ze zastosowanie reaktora ruro¬ wego o wysokim stosunku dlugosci do srednicy umozliwia precyzyjna kontrole czasu przebywania i tym samym duza mozliwosc zmian w ilosci dodatniego i ujemnego nadmiaru rozpuszczalnika w procesie odpopielania, co tym samym umozliwia dokladne zgranie produkcji rozpusz¬ czalnika w operacjach solwatacji i koksowania.Jak pokazano w tablicy II, przy najkrótszym czasie przebywania wystepuje strata netto cieklego rozpuszczal¬ nika (rozpuszczalnik jest uzywany wskutek zwiazania go przez powstajacy zel), tak, ze wystepuje jego niedobór w stosunku do wymaganej ilosci nawrotu. Takze w próbach z krótkim czasem przebywania stwierdzono niski procent konwersji wolnego od wilgoci i popiolu wegla. Jednakze, przy dluzszych czasach przebywania wykazanych w tablicy II wystepuje nadprodukcja rozpuszczalnika w stosunku do wymagan nawrotu, ale procent konwersji wegla w przelicze- 25 30 35 40 niu na wegiel wolny od wilgoci i popiolu, jest odpowiednio wyzszy. Zatem, jasnym jest, ze dluzszy czas przebywania w podgrzewaczu wstepnym jest szkodzacy, gdyz laczy sie z nadmiernym wytwarzaniem rozpuszczalnika, jednakze niedostatecznie dlugi czas przebywania w tym aparacie w poszczczególnych temperaturach jest takze niepozadany, gdyz powoduje niedobór rozpuszczalnika, który nie moze byc uzupelniony nawet przy uwzglednieniu ilosci rozpusz¬ czalnika wytwarzanej w urzadzeniu do koksowania. Choc rozpuszczalnik mozna dostarczac ze zródel zewnetrznych, tak jak przy uruchomieniu procesu, to temperatura i czas przebywania w podgrzewaczu wstepnym powinny zostac ustalone w ten sposób, by proces po osiagnieciu równowagi zapewnial rozpuszczalnik odpopielajacy w ilosci wymaganej przez ten proces, uzupelniany jedynie rozpuszczalnikiem otrzymanym równolegle w czasie koksowania.Dane z tablicy II wskazuja, ze w reaktorze rurowym uzyskuje sie duza mozliwosc zmian wydajnosci rozpusz¬ czalnika w procesie odpopielania, w zaleznosci od wydaj¬ nosci rozpuszczalnika w urzadzeniu do koksowania.TablicaIII Nr próby Cisnienie H2, kg/cm2 Maksymalna temperatura podgrzewacza wstepnego, °C Szybkosc przestrzenna cieczy Szybkosc przestrzenna gazu Szybkosc przestrzenna cieczy — godziny Wydajnosc liczona na wegiel wolny od wilgoci i popiolu — % CO co2 H2S Gaz weglowodorowy H20 1 70 1 475 27,57 3102 0,036 0,14 0,46 1,57 0,62 —2,43 2 70 475 13,65 3126 0,073 0,36 0,58 2,59 12£ 0,29 | 3 70 475 7,81 3095 0,128 0,25 0,63 2,01 3,27 0,63 1 4 70 500 28,36 2988 0,035 0,17 0,66 1,77 1,85 —1,50 | 5 70 500 7,68 3066 0,130 0,13 0,77 2,94 5,11 0,64 | 6 70 450 7,74 3083 0,129 0,25 0,51 2,66 0,76' —0,12 |no loi 17 18 ciag dalszy tablicy III Nr próby Nadmiar rozpuszczalnika (ciekly produkt weglowy) Pozostalosc prózniowa (staly produkt weglowy) Nierozpuszczalna substancja organiczna Ogólem Dane: Odzysk, % wagowy Konwersja na wegiel wolny od wilgoci i popiolu, % wagowy Wlasnosci produktu paliwowego z pozostalosci prózniowej (stalego) wegiel, % wagowy wodór, % wagowy azot, % wagowy siarka, % wagowy tlen, % wagowy | popiól, % wagowy 1 —11,13 101,97 9,09 100,29 99,85 90,91 — — — — — — 2 13,09 69,57 13,38 101,15 98,30 86,62 84,62 5,56 1,90 1,34 6,23 0,?5 3 17,11 63,15 14,21 101,26 96,75 85,79 84,87 5,42 2,04 1,29 5,42 0,96 4 13,43 71,17 12,83 100,38 98,38 87,17 86,67 5,33 1,78 1,21 4,90 0,11 5 25,45 52,56 13,17 100,77 96,79 86,83 88,30 4,96 2,10 0,80 4,19 0,15 6 ¦ 11,80 69,93 15,23 101,02 95,94 84,77 84,00 5,71 1,93 1,38 . 6,59 0,39 40 45 Dane tablicy III stanowia dalsza ilustracje mozliwosci regulacji czasu i temperatury dla wydajnosci rozpuszczalnika 30 w operacji wstepnego podgrzewania.Tablica III przedstawia wyniki prób przeprowadzonych w temperaturze 475 °C z zastosowaniem bardzo krótkiego czasu przebywania w podgrzewaczu wstepnym, to jest 0,036 godziny, w którym wystapila strata netto rozpuszczal- 35 nika w procesie. Strata ta jest prawdopodobnie spowodowana zwiazaniem rozpuszczalnika przez wegiel w zelu, z którego nie moze sie on oddzielic ze wzgledu na niedostatek czasu, w ciagu którego móglby zostac uwolniony rozpuszczalnik i oddzielony przez destylacje. TablicaIII pokazuje jednakze, iz w temperaturze 475 °C, przy zwiekszonym czasie prze¬ bywania w podgrzewaczu wstepnym* wystepuje produkcja netto rozpuszczalnika. TablicaIII pokazuje dalej, ze jesli podniesie sie temperature do 500 °C mozna skrócic czas przebywania i otrzymac w tym procesie wysoka produkcje rozpuszczalnika. TablicaIII wykazuje wysoka zaleznosc wydajnosci rozpuszczalnika zarówno od czasu jak i temperar tury w podgrzewaczu wstepnym.Tablica IV przedstawia wyniki prób przeprowadzonych przy wzglednie lagodnej temperaturze — 450 °C — w pod- 50 grzewaczu wstepnym. Jak wykazano w tablicy IV nawet przy lagodnej temperaturze podgrzewacza 450 PC, dlugie czasy przebywania powoduja wydajnosc gazu weglowodoro¬ wego powyzej 6% wagowych, jak równiez wysoka wydajnosc rozpuszczalnika. Tablica IV pokazuje, ze przy zwiekszeniu 55 czasu przebywania w podgrzewaczu wstepnym z okolo 0,5 do okolo 1,3 godziny, przy stalej temperaturze w'aparacie, wynoszacej 450°C, wydajnosc pozostalosci prózniowej (we¬ gla stalego) spada stopniowo, podczas gdy wydajnosc roz¬ puszczalnika (cieklego wegla) stopniowo wzrasta wraz ze 60 Wzrostem wydajnosci niekorzystnego gazu weglowodorowe¬ go. Tablica IV wykazuje, ze temperatura podgrzewacza wstepnego 450 °C w powiazaniu z krótkim czasem przeby¬ wania powoduje niska wydajnosc gazów weglowodorowych, Dane te ilustruja wplyw czasu przebywania w podgrzewaczu 65 wstepnym i wykazuja, ze ze wzrostem czasu przebywania przy temperaturze 450 °C wystepuje ciagla konwersja po¬ zostalosci prózniowej w rozpuszczalnik, polaczona z ciagla konwersja produktu w gazy weglowodorowe.Tablice III i IV wykazuja, ze tworzenie sie nierozpusz¬ czalnej w rozpuszczalniku substancji organicznej jest za¬ lezne od temperatury. Nierozpuszczalna w rozpuszczalniku organiczna substancja powstaje w procesie polimeryzacji wolnych rodników i jej powstawanie obniza wydajnosc pozadanego produktu. Tendencja ta do jej tworzenia jest silniejsza w temperaturze 500 °C niz w temperaturze 450°C, nawet w przypadku gdy w tej ostatniej zastosuje sie bardzo dlugi czas przebywania w podgrzewaczu wste¬ pnym. Ponadto przy temperaturze podgrzewacza wste¬ pnego 500 °C wymagana jest bardzo dokladna kontrola czasu przebywania, by w czasie przetlaczania masy przez rurowy podgrzewacz wstepny zapobiec powstawaniu koksu, co, stanowi juz znacznie mniejszy problem przy tempera¬ turze ^w 450 °C.Tablica IV przedstawia dane ilustrujace wplyw wzrostu czasu przebywania w podgrzewaczu wstepnym przy stalej temperaturze 450 °C na zawartosc siarki w produkcie.Jak pokazano w tablicy IV, procent konwersji na wegiel wolny od wilgoci i popiolu jest zasadniczo maksymalnie zwiekszony przy wszystkich przebadanych czasach przeby¬ wania. Jednakze, zawartosc siarki w produkcie korzystnie obniza sie wraz ze wzrostem czasu przebywania.Tablica V przedstawia wyniki otrzymane przy zmianach temperatury na wyjsciu lub maksymalnej podgrzewacza wstepnego, bez zmiany czasu przebywania w tym aparacie.Jak przedstawiono w tablicy V, przy stalym czasie prze¬ bywania 0,035 godziny, rozpuszczalnik jest zuzywany wskutek tworzenia sie zelu przy niskich temperaturach w podgrzewaczu wstepnym. Straty rozpuszczalnika wy¬ kazuja tendencje do zmniejszania sie do minimum wraz ze wzrostem temperatury w podgrzewaczu wstepnym,19 110 101 T a b 1 i c a IV 20 Nr próby Cisnienie H2, kg/cm2 Maksymalna temperatura podgrzewacza wstepnego, °C Szybkosc przestrzenna cieczy Szybkosc przestrzenna gazu Szybkosc przestrzenna cieczy — godziny Wydajnosc liczona na wegiel wolny od wilgoci i popiolu — % CO co2 H2S Gaz weglowodorowy H20 Nadmiar rozpuszczalnika (destylowany produkt weglowy) Pozostalosc prózniowa (staly produkt weglowy) Nierozpuszczalna substancja organiczna Ogólem Dane: Konwersja na wegiel wolny od wilgoci i popiolu, % wagowy Wlasnosci pozostalosci prózniowej wegiel, % wagowy wodór, % wagowy azot, % wagowy siarka, % wagowy tlen, % wagowy popiól, % wagowy stosunek atomowy H/C | 1 70 450 1,96 208 0,510 0,21 1,26 1,74 4,89 6,00 6,00 69,78 11,10 100,98 88,90 87,94 5,07 2,02 1,04 3,82 0,11 0,346 2 70 450 1,91 225 0,524 0,18 141 2,58 3,86 7,08 11,73 65,02 10,62 . 102,18 89,38 86,85 5,47 2,07 1,01 4,46 0,14 0,379 1 3 70 450 1,34 231 0,746 0,47 1,45 1,50 6,31 1,81 14,74 64,36 10,60 101,24 89,40 87,57 5,44 1,96 0,85 4,05 i 0,13 0,373 4 .70 450 1,09 228 0,917 0,25 1,02 2,42 5,34 3,75 16,98 61,32 10,12 101,20 89,88 87,57 5,37 2,01 0,80 4,00 0,25 0,368 | 5 70 450 0,74 235 1,351 0,37 1,37 2,86 8,83 2,30 1 18,97 58,83 9,64 103,17 ' 90,36 88,57 | 5,24 1 2,01 0,70 3,36 0,12 0,355 | Tablica V Nr próby Cisnienie H2, kg/cm2 Maksymalna temperatura podgrzewacza, °C Szybkosc przestrzenna cieczy Szybkosc przestrzenna gazu 1) Szybkosc przestrzenna cieczy — godziny Wydajnosc liczona na wegiel wolny od wilgoci i popiolu — % CO co2 H2S Gaz weglowodorowy H20 Nadmiar rozpuszczalnika (ciekly produkt weglowy) Pozostalosc prózniowa (staly produkt weglowy) Nierozpuszczalna substancja organiczna Ogólem Dane: Odzysk, % wagowy Konwersja na wegiel wolny od wilgoci i popiolu, % wagowy | 1 70 200 28,09 2978 0,035 0,00 0,07 0,04 0,00 —0,95 —153,91 147,91 106,84 100,00 95,21 —6,84 1 2 70 300 28,09 2978 0,035 0,00 0,14 0,07 0,00 0,25 —172,38 193,61 78,52 100,21 118,58 21,48 | 3 70 350 27,96 2978 0,036 0,00 0,11 0,07 0,00 0,35 —134,95 167,60 67,03 100,21 27,02 32,97 1 4 1 70 400 28,36 2987 0,035 0,24 0,28 0,66 0,03 0,87 —129,56 ,187,58 40,21 100,31 92,19 59,79 5 70 450 28,36 3035 0,035 0,03 0,35 0,94 0,31 0,66 — 38,47 65,57 71,06 1 100,45 91,14 28,94 |21 110101 TablicaVI 22 Nr próby Cisnienie H2, kg/cm2 Maksymalna temperatura wstepnego podgrzewacza, °C Szybkosc przestrzenna cieczy Szybkosc przestrzenna gazu Szybkosc przestrzenna cieczy — godziny Wydajnosc liczona na wegiel wolny od wilgoci i popiolu — % CO co2 H2S Gaz weglowodorowy H20 Nadmiar rozpuszczalnika (ciekly produkt weglowy) Pozostalosc prózniowa (staly produkt weglowy) Nierozpuszczalna substancja organiczna Ogólem Dane: Odzysk, % wagowy Konwersja na wegiel wolny od wilgoci i popiolu, % wag.Wlasnosci pozostalosci prózniowej (paliwo stale) wegiel, % wagowy wodór, % wagowy azot, % wagowy siarka, % wagowy tlen, % wagowy popiól, % wagowy stosunek atomowy H/C | 1 70 450 28,36 2964 0,035 0,03 0,35 0,97 0,31 —1,42 —29,30 136,21 23,20 100,35 95,46 76,80 — — — — — — — | 2 70 450 28,35 2953 0,035 0,07 0,35 1,73 0,21 Ul —39,61 105,31 31,34 100,55 96,80 68,66 — — — — — — — 3 70 450 15,23 3012 0,066 0,06 0,45 1,49 0,65 0,91 7,84 75,78 13,21 100,39 90,68 86,79 — .— — — — — — 4 70.. 500 28,36 2988 0,035 0,17 0,66 1,77 1,85 —1,50 13,43 71,17 12,83 100,38 98,38 87,17 . 86,67 5,33 1,78 1 1,21 j 4,90 0,11 0,369 1 jednak nawet w wyzszych temperaturach zastosowanie ekstremalnie dlugiego czasu przebywania nie pozwala na calkowite zlikwidowanie zelu i uwolnienie rozpuszczalnika.Dane w tablicy V wykazuja, ze musi uplynac odpowiedni czas przebywania, by umozliwic odpopielenie i wytworzenie rozpuszczalnika w dostatecznej ilosci, który po polaczeniu z ciecza z urzadzenia do koksowania pokryje w 100% niezbedne zapotrzebowanie na rozpuszczalnik do odpopie- lania.W tablicy VI przedstawiono wyniki prób przeprowadzo¬ nych dla maksymalnych temperatur w podgrzewaczu wstepnym 450 i 500 °C, przy zmiennych czasach przebywa¬ nia w aparacie.Jak przedstawiono w tablicy VI, przy temperaturach wstepnego podgrzewacza wynoszacej 450 °C i krótkim czasie przebywania wynoszacym 0,035 godziny wystepuje zuzycie netto rozpuszczalnika. Tablica VI wykazuje, ze podgrzewacz wstepny jest w stanie netto wytwarzac rozpu¬ szczalnik albo przez wydluzanie czasu przebywania przy temperaturze 450 °C, albo przez podwyzszenie koncowej temperatury w podgrzewaczu wstepnym do 500 °C, bez wydluzania czasu przebywania. Tablica VI ilustruje wy- miennosc wplywu temperatury i czasu przebywania w pod¬ grzewaczu wstepnym na wzgledna produkcje cieklych i stalych produktów w reaktorze rurowym. 50 55 60 Na rysunkach fig. 1—6 zilustrowano wplyw zmian pewnych parametrów w procesie odpopielania rozpuszczal¬ nikowego z zastosowaniem rurowego podgrzewacza wste¬ pnego. Fig. VII przedstawia schemat polaczonego procesu odpopielania rozpuszczalnikowego i koksowania wedlug wynalazku.Fig. 1 przedstawia zaleznosc miedzy procentem kon¬ wersji na wegiel wolny od wilgoci i popiolu a maksymalna temperatura w podgrzewaczu wstepnym przy czasie prze¬ bywania 0,035 godziny. Fig. 1 wskazuje, ze przy stalym niskim czasie przebywania wysoka wydajnosc otrzymuje sie temperaturach co najmniej 450°C.Fig. 2 przedstawia procent konwersji na wegiel wolny od wilgoci i popiolu jako funkcje czasu przebywania w ru¬ rowym podgrzewaczu wstepnym. Fig. 2 bazuje na danych zebranych przy temperaturze 450 °C i wykazuje, ze zasadni¬ czo maksymalna konwersje (powyzej 80 lub 85%) osiaga sie bardzo szybko i przedluzanie czasu przebywania w pod¬ grzewaczu wstepnym o 1/4 ma bardzo maly wplyw na war¬ tosc ogólnej konwersji. Tak wiec przy temperaturze pod¬ grzewacza wstepnego 450 °C po okresie okolo 0,05 lub 0,1 godziny czas przebywania przestaje miec zasadniczo wplyw na stopien konwersji w procesie.Fig. 3 przedstawia zawartosc siarki w odpopielonym weglujako funkcje calkowitego czasu przebywania w pod-110 101 23 grzewaczu wstepnym i urzadzeniu do rozpuszczania przy róznych maksymalnych temperaturach w podgrzewa¬ czu wstepnym. Fig. 3 pokazuje, ze czas przebywania Wy¬ wiera wiekszy wplyw na zawartosc siarki w pozostalosci prózniowej przy temperaturach wysokich w porównaniu z temperaturami niskimi. Fig. 3 pokazuje, ze jesli znaczna ilosc siarki bedzie usuwana bez zastosowania wzglednie Wysokich temperatur, to przy operacji w niskiej temperatu¬ rze musi sie zastosowac przedluzony czas przebywania.Fig. 4 przedstawia stopien usuniecia siarki organicznej z pozostalosci prózniowej w powiazaniu z czasem przebywa¬ nia przy róznych temperaturach. Jak pokazano na fig. 4, wysoki stopien odsiarczenia jest w mniejszym stopniu zalezny od czasu przebywania w temperaturach podwyz¬ szonych, staje sie jednak on waznym czynnikiem przy od¬ siarczaniu w temperaturach nizszych.Fig. 5 ilustruje zaleznosc wydajnosci gazu weglowodoro¬ wego od temperatury wylotowej z podgrzewacza wstepnego przy czasie przebywania 0,035 godziny i pokazuje, ze hydrokraking z wydzieleniem gazów wzrasta gwaltownie gdy temperatura zostaje podniesiona powyzej 400 °C, a szczególnie powyzej 450°C. Wytwarzanie gazów weglowo¬ dorowychpowoduje niepozadane zuzycie wodoru.Fig. 6 ilustruje wplyw temperatury i czasu przebywania na zuzycie wodoru w rozpuszczalnikowym procesie odpopiela- nia i wskazuje, ze przy krótkim czasie przebywania zuzycie wodoru nie jest zwiazane z temperatura, lecz przy dluz¬ szych czasach przebywania (powyzej 0,4 lub 0,5 godziny) temperatura wywiera odpowiedni wplyw na zuzycie wodoru.Niskiemu zuzyciu wodoru sprzyjaja albo krótki czas prze¬ bywania albo niska temperatura.Jak pokazano na fig. 6, przy stopniowo wzrastajacych tem¬ peraturach od 425 do 475 °C wystepuje zdecydowany, gwaltowny wzrost zuzycia wodoru wraz ze wzrostem czasu przebywania, wskazujac tym samym na zachodzenie hydrokrakingu.Fig. 6 obrazuje jak bardzo krytyczne dla zuzycia wodoru sa jakiekolwiek opóznienia produkcji substancji cieklych, wymagajace podwyzszenia temperatur przed nastepnym etapem jakim jest koksowanie termiczne. Przyczyna tego jest to, ze wzrost temperatury krakingu w obecnosci wodoru powoduje zwiekszone zuzycie wodoru podczas gdy wzrost temperatury krakingu pod nieobecnosc wodoru powoduje zwiekszenie jego wytwarzania. Zatem etap koksowania przeprowadzany jest w temperaturach powyzej najwyzszej temperatury stosowanej w procesie rozpuszczalnikowego odpopielania i w zwiazku z tym ciekly rozpuszczalnik wytwarzany jest wspólnie z wytwarzaniem wodoru, co w efekcie stanowi regeneracje czesci, wodoru zuzytego w procesie rozpuszczalnikowego odpopielania.Fig. 7 przedstawia schemat procesu wedlug wynalazku.Jak pokazano na fig. 7, sproszkowany wegiel wprowadza sie przewodem 10, laczy z zawracanym wodorem z przewo¬ dem 40 i lacznie z recyrkulowanym rozpuszczalnikiem, który wprowadza sie przewodem 14 tworzy sie paste reakcyjna. Paste transportuje sie przewodem 16 do rur wstepnego podgrzewacza 18 rozpuszczalnikowego odpo¬ pielania posiadajacego wysoki stosunek dlugosci do sred¬ nicy, który na ogól jest wiekszy od 100, a korzystnie wie- . kszy od 1000, w którym nastepuje przeplyw tlokowyT Rura wstepnego podgrzewacza 18 umieszczona jest w piecu 20, w taki sposób, ze temperatura w podgrzewaczu wste¬ pnym wraz z przeplywem wprowadzanej pasty wzrasta od niskiej wartosci na wejsciu do maksymalnej temperatury na wyjsciu z podgrzewacza wstepnego. 24 Wyplywajaca w wysokiej temperaturze z podgrzewacza wstepnego pasta przechodzi przewodem 22, gdzie jest oziebiana przed osiagnieciem urzadzenia do rozpuszczania 24 na drodze dodawania przewodem 12 zimnego uzupelnia- 5 jacego wodoru. Schladzanie mozna przeprowadzic innym sposobem, np. przez wtrysk wody, zastosowanie wymiennika cieplnego lub jakiegokolwiek innego odpowiedniego srodka.Czas przebywania w aparacie do rozpuszczania 24 jest zasadniczo dluzszy od czasu przebywania w podgrzewaczu 10 wstepnym 18, co wynika z faktu, ze stosunek dlugosci do srednicy w aparacie rozpuszczania 24 jest odpowiednio nizszy niz w podgrzewaczu wstepnym 18, co powoduje, ze w aparacie 24 wystepuje mieszanie powrotne j zanik przeplywu tlokowego. Pasta w aparacie do rozpuszczania 24 15 ma zasadniczo jednakowa temperature, podczas gdy tem¬ peratura pasty w podgrzewaczu wstepnym 18 wzrasta od wlotu do wylotu.Pasta opuszczajaca aparat do rozpuszczania 24 przechodzi przewodem 48 do odpowietrzacza 50, z którego produkt 20 szczytowy przewodem 64 wprowadza sie do prózniowej kolumny destylacyjnej 28, natomiast ciezkie paliwo z za¬ wartoscia popiolu usuwa sie jako pozostalosc przewodem 52 i wprowadza do filtra 58. Popiól z pozostalosci usuwa sie przewodem 60, natomiast odpopielona pozostalosc 25 wprowadza sie do prózniowej kolumny destylacyjnej 28 przewodem 62.Gazy, w tym wodór do recyrkulacji, usuwa sie ze szczy¬ tu kolumny destylacyjnej 28 przewodem 30 i albo wylacza sie je z procesu przewodem 32, albo wprowadza przewodem 30 34 do skrubera 36, by usunac zanieczyszczenia poprzez . przewód 38 i przygotowac oczyszczony strumien wodoru do recyrkulacji, który nastepnie rozprowadza sie przewodem 40.Wszystkie oddestylowane ciecze wrzace w temperaturze 35 powyzej 200 lub 260 °C wytworzone w procesie rozpusz¬ czalnikowego odpopielania odbiera sie z srodkowej czesci kolumny destylacyjnej 28 przewodem 42. Ciekla frakcja, w tym nafta, wrzaca nizej niz w zakresie wrzenia rozpusz¬ czalnika odbierana jest z kolumny destylacyjnej przewodem 40 44. Poniewaz proces rozpuszczalnikowego odpopielania nie zapewnia dostatecznej ilosci cieklego rozpuszczalnika dla nastepnej szarzy, w zwiazku z tym przewodem 14 recyr- kuluje sie nie tylko ciekla objetosc cieczy w zakresie tem¬ peratur wrzenia rozpuszczalnika z przewodu 42, lecz 45 miesza sie ja takze z rozpuszczalnikiem z urzadzenia do koksowania dochodzacym przewodem 76.Pozostalosc po destylacji prózniowej z kolumny destyla¬ cyjnej 28 usuwa sie przewodem 46, czesc z niej moze byc odprowadzana poruszajacym sie przenosnikiem tasmowym 50 54. Na przenosniku tasmowym 54 pozostalosc schladza sie do temperatury pokojowej, w której sie zestala. Odpopielo- ny staly wegiel z praktycznie najnizsza zawartoscia popiolu usuwany jest z przenosnika tasmowego 54 przez stosowany zgarniacz tasmowy, który oznaczono 56. 55 Czesc pozostalosci przeplywajaca przewodem 46, która moze stanowic jej wiekszosc lub mniejszosc lub okolo polowy zawraca sie przewodem 58 przez podgrzewacz wstepny 62 do bebnowego opóznionego termicznego koksownika 60. W podgrzewaczu wstepnym 62 pozostalosc go prózniowa ogrzewana jest, zanim zostanie doprowadzona do urzadzenia do koksowania, do temperatury pomiedzy okolo 485 a 510 ?C. Temperatura ta jest wyzsza od maksy¬ malnej temperatury stosowanej w operacji rozpuszczania.Dó koksownika 60 przewodem 64 dodawana jest para, 65 a koks usuwany jest wylotem 66. W koksowniku nie dodaje110101 25 sie wodoru. Koksownik 60 pracuje przy dowolnym odpowiednim niskim cisnieniu w zakresie 1,7—2,8 kg/cm3.Produkt ciekly i gazowy z koksownika 60 odbierany jest ze szczytu przewodem 68 w temperaturze okolo 425—460°C do kolumny destylacyjnej 70.Z kolumny destylacyjnej 70 ze szczytu odbiera sie strumien gazowy zawierajacy wodór przewodem 72, który laczy sie z przewodem 34 i skruberem gazowym 36, by tym samym wyprodukowany w koksowniku 60 wodór zawrócic do procesu odpopielania rozpuszczalnikowego. 30% zapotrzebowania na wodór w tym samym procesie moze przejsc przewodem 72. Produkt ciekly, a tym nafta, wrzacy w temperaturze ponizej 200 lub 260 °C odbiera sie z procesu przewodem 74. Ciecz wytwarzana w koksow¬ niku 60 wrzaca w zakresie rozpuszczalnika, który w typo¬ wym przypadku destyluje w temperaturze 200 lub 260 °C+ jest w calosci przeprowadzana przewodem 76 do przewodu 42 w celu wymieszania jej z rozpuszczalnikiem i zawrócenia do procesu odpopielania.Mieszanka rozpuszczalnika wracajaca do procesu odpo¬ pielania rozpuszczalnikowego przewodem 14 zawiera zasadniczo cala ciecz wrzaca w zakresie rozpuszczalnika uzyskana zarówno w procesie rozpuszczalnikowego odpo¬ pielania jak tez koksowania, z wylaczeniem strat mechanicz¬ nych i innych.Przyklad. Odpopielony wegiel, staly w tempera¬ turze pokojowej, uzyskany z rurowego reaktora rozpuszczal¬ nikowego procesu odpopielania ma nastepujaca charakte¬ rystyke: Ciezar wlasciwy g/cm3; Maksymalna zawartosc siarki, % wagowe Azot, % wagowe (maksymum) Popiól, % wagowe Temperaturamiekniecia, °C Zwiazki utlenione, % wagowe Nierozpuszczalne w benzenie, % wagowe Wegiel Conradsona, % wagowe Pozostalosc, % wagowe Lepkosc, cp 260 °C 288 °C 316 °C 1,25 1,0 1,8—2,0 0,1 170—200 3,8 33 61,21 65,57 500—5000 140—400 55—80 Olej ten jest poddawany zwlocznemu koksowaniu i otrzymuje sie z baterii koksowniczej nastepujaca mieszanine produktów: Skladnik Gaz zlozony z weglowodo¬ rów zawierajacych do 3 ato¬ mów wegla w czasteczce Weglowodory zawierajace 4 atomy wegla w czasteczce Destylat — frakcja weglo¬ wodorów zawierajacych 5 atomów wegla w czasteczce, wrzaca w temperaturze do 199 °C Destylat —frakcja wrzaca w temperaturze 199—377 °C Koks Udzial w % wagowych w przeliczeniu 4,71 0,29 1,0 22,0 na wsad 72,0 Calosc frakcji 199 do 377 °C odebrana z baterii kokso¬ wniczej) oraz wodór zawarty w gazie koksowniczym zawraca sie do procesu rozpuszczalnikowego odpopielania.Uzyskany w koksowniku surowy koks moze byc kalcyno- wany w podwyzszonym cisnieniu w celu przeprowadzenia go w koks elektrodowy do produkcji aluminium.Zastrzezenia patentowe I. Sposób konwersji surowego wegla zawierajacego popiól do odpopielonego koksu, przez obróbke rozpuszczal¬ nikowa surowego wegla za pomoca zawracanego cieklego io rozpuszczalnika w obecnosci dodawanego wodoru, w któ¬ rym obróbka rozpuszczalnikowa obejmuje przepuszczanie Surowego wegla zawierajacego popiól przez rurowy reaktor o stosunku dlugosci do srednicy conajmniej 100, w tempera¬ turze 400—500 °C i cisnieniu wodoru 35—300 kG/cm2 15 w celu rozpuszczenia materialu weglowodorowego, oddzie¬ lenie od popiolu materialu weglowodorowego, który (sklada nic w wiekszej czesci z frakcji stalej w temperaturze poko¬ jowej oraz pierwszej frakcji cieklej o temperaturze wrzenia rozpuszczalnika, znamienny tym, ze obróbke rozpusz- 20 i czasu przebywania w reaktorze, ze odbiera sie frakcje pierwsza o temperaturze wrzenia rozpuszczalnika w ilosci mniejszej od ilosci zawracanego rozpuszczalnika, a pozostala czesc zawracanego cieklego rozpuszczalnika otrzymuje sie 25 przez ogrzewanie co najmniej czesci frakqi stalej do tem¬ peratury wyzszej od najwyzszej temperatury stosowanej w etapie obróbki rozpuszczalnikowej i przeprowadza sie zwjoczne koksowanie ogrzanej frakqi stalej bez dodawania wodoru z uzyskaniem odpopielonego koksu, drugiej frakcji 30 cieklej o temperaturze wrzenia rozpuszczalnika oraz wodoru z koksowania, po czym zawraca sie do etapu obróbki roz¬ puszczalnikowej wodór z koksowania oraz zasadniczo cala ilosc pierwszej i drugiej frakcji cieklej o temperaturze wrzenia rozpuszczalnika. 35 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze w pro¬ cesie wytwarza i zawraca sie rozpuszczalnik o temperaturze wrzenia 200—540 °C. 3. Sposób wedlug zastrz. 2, znamienny tym, ze w pro¬ cesie wytwarza i zawraca sie rozpuszczalnik o temperaturze 40 wrzenia 260—540°C. 4. Sposób wedlug zastrz. 2, znamienny tym, ze w pro¬ cesie wytwarza i zawraca sie rozpuszczalnik o temperaturze wrzenia 200—427°C. f 5. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze zasad- 45 niczo cala frakcje stala przekazuje sie z etapu obróbki roz¬ puszczalnikowej do etapu zwlocznego koksowania. 6. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze czesc frakcji stalej z etapu obróbki rozpuszczalnikowej odbiera sie z procesu jako wegiel pozbawiony popiolu. 50 7. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze frakqe stala przed etapem koksowania ogrzewa sie do tempera¬ tury 485—510°C. 8. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze obróbke rozpuszczalnikowa prowadzi sie w temperaturze ponizej 55 470°C 9. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze do reaktora doprowadza sie zawracany do obiegu rozpuszczal¬ nik i wegiel surowy w stosunku wagowym 0,5:1 — 5:1. 10. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze obrób- 60 ke rozpuszczalnikowa przeprowadza sie w reaktorze, którego stosunek dlugosci do srednicy wynosi co najmniej 1000.II. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze proces prowadzi sie przy czasie przebywania w reaktorze rurowym 65 0,01—0,25 godziny.110 101 FIC I 100 200 300 400 500 600 Temperatura °C 0.0 0.5 1.0 1.5 czas - godziny FIG3 1 2.2 I- i_ O *W 2.0 1.8 1,6 1.4 1.2 1.0 0.6 0,6 0.4 1—{—] -\\\ r \ x L \. 1 i i i i i i ^^-400°C ^^^^^_425aC | ^^"^^^so^cn ***—-^ 475X1 i ! r ii 0.0 0.5 1.0 1.5 czas-godziny o 'c ^ 0.9 I- 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.FIC4 II 1 l 1 1 1 475 °C L ^ ¦ 450JC__ 1 /'^^^^ 425*0 / / / 400 °C Wlf f 1 1 1 1 1 1 -H i a , Li.i , 0.5 1.0 1.5 czas- godziny110 101 FSC 6 100 200 300 400 500 600 700 Temperatura °C 0.5 1.0 1.5 czas - godziny r«o K FIC.7 PL