Przedmiotem wynalazku jest sposób konwersji wegla, a zwlaszcza sposób wytwarzania z wegla gazo¬ wych i cieklych paliw.W jednym ze znanych sposobów konwersji, wegiel poddaje sie odgazowaniu w szeregu zlóz fluidalnych, z wytworzeniem koksu, palnego gazu i frakcji olej/smola, która mozna uwodornic, otrzymujac cenne, ciekle paliwo syntetyczne. Szczególowy opis sposobu jest przedstawiony w opisie patentowym St. Zjedn. Ameryki nr 3 375 175. W opisie tym przedstawiono wielostopniowy proces odgazowania wegla w szeregu zlóz fluidalnych utrzymywanych w coraz wyzszej temperaturze. W procesie tym otrzymuje sie czastki wegla (koksu) pozbawione substancji lotnych i smole weglowa.Koks z powyzszego procesu jest wysoce reaktywny i jest szczególnie uzyteczny jako weglowy skladnik w reakcji para wodna /wegiel w procesie wytwarzania gazu syntetycznego. Uklad konwersji wegla do wytwa¬ rzania wysoce kalorycznych syntetycznych paliw cieklych i gazowych z zastosowaniem sposobu i materialów podanych w powyzszym opisie przedstawiono w opisach patentowych St. Zjedn. Ameryki nr 3966633 i nr 3 966 634. W sposobie wedlug powyzszych opisów patentowych, koks uzyskany w procesie wedlug opisu nr 3375 175 jest zgazowywany w reaktorze ze zlozem fluidalnym, ogrzewanym przez zawracany do obiegu strumien skladników stalych, który moze stanowic koks lub obojetny rozdrobniony material, a otrzymany gaz wodny jest nastepnie metanowany, co daje gaz wysokokaloryczny. Gaz z etapu odgazowania jest stosowany jako zródlo ciepla procesowego lub mieszany z gazowym produktem. Oleje i smoly z odgazowania sa przetwarzane na ciekle paliwa, przez uwodornienie wodorem z gazu syntezowego. Uwodornienie smoly weglowej przeprowadza ja w dogodniejsza postac,jak np.: material zasilajacy dla rafinerii ropy naftowej. Jak wiadomo, nowoczesna rafineria jest projektowana glównie na przerób ropy naftowej i nie mozna w niej przerabiac nie przetworzonej smoly weglowej.W wyzej opisanym procesie konwersji wegla wystepuja pewne straty materialu weglowodorowego przy przetwarzaniu frakcji olej/smola na uzyteczne paliwa ciekle. Straty te powstaja glównie wskutek dwóch przyczyn. Jedna z nich jest obróbka frakcji olej/smola w celu wydzielenia z niej drobnoziarnistego materialu weglowego, porwanego w parach tworzacych smole, wywiazujacych sie w trakcie odgazowania wegla w zlozu fluidalnym. Wydzielone skladniki stale zatrzymuja znaczne ilosci oleju i smoly, których nie da sie w latwy sposób oddzielic. Trudnosc te mozna zlagodzic przeprowadzajac wpierw uwodornienie frakcji olej/smola, a nastepnie wydzielajac skladniki stale z materialu uwodornionego, który dzieki malej lepkosci nie przylega do skladników stalych, w takim stopniu, jak surowa smola. W konsekwencji uzyskuje sie latwiejsze i pelniejsze oddzielenie materialu weglowodorowego od skladników stalych. Jednakze znaczna ilosc tego materialu nadal pozostaje zwiazana z frakcja stala.2 118205 Druga z glównych przyczyn strat materialu weglowodorowego jest obecnosc we frakcji olej/smola ciezkiego oleju, który jest oporny na uwodornianie. Substancje te mozna wydzielic bezposrednio z surowej mieszaniny olej/smola np.: przez frakcjonowane wykraplanie lub jako pozostalosc z frakcjonowania uwo¬ dornionego materialu. W kazdym razie ciezki olej nie jest latwy do przeróbki na uzyteczne paliwo, stanowiac niepozadany produkt uboczny, ujemnie wplywajac na ekonomie wyzej wspomnianego procesu konwersji wegla.Sposób obróbki pozostalosci ciezkiego oleju przez przepuszczanie ich przez fluidalna strefe odgazowa- nia wegla znany jest z opisu patentowego St. Zjedn. Ameryki nr 3 565 766 dotyczacego przetwarzania pozostalosci z przerobu ropy naftowej. Jednakze zawracanie takich weglowodorowych produktów ubo¬ cznych poprzez fluidalne zloze reaktora do odgazowania wegla moze powodowac zlepianie sie czastek wegla i w skrajnym przypadku powodowac calkowite zerwanie zloza. Zlepianie mozna w pewnym stopniu ograni¬ czyc przez zmniejszenie strumienia powrotnego lecz w takim przypadku sposób staje sie niepraktyczny, poniewaz narasta nadmiar produktu ubocznego.. W opisie patentowym nr 3565 766 przedstawiono taki sam proces jak w opisie nr 3375 175 lecz zmodyfikowany przez wprowadzenie pozostalosci naftowych do stref odgazowania, przy czym w warunkach pirolizy wegla pozostalosc naftowa przeksztalca sie w nizej wrzace frakcje. Zaskakujacym aspektem tej modyfikacji w porównaniu z oryginalnym procesem odgazowania jest to, ze wprowadzanie pozostalosci naftowej nie powoduje aglomeracji czastek wegla.Obecnie opracowano sposób konwersji wegla, w którym odpowiednio sortowany wegiel poddaje sie pirolizie w szeregu reaktorów ze zlozem fluidalnym pracujacych kolejno w coraz wyzszej temperaturze wytwarzajac olej, gaz i koks; olej rafinuje sie otrzymujac paliwa ciekle a koks zgazowuje sie para w reaktorze zgazowywania ze zlozem fluidalnym otrzymujac gaz syntezowy, przy czym endotermiczne cieplo reakcji dostarcza sie przez spalanie czesci koksu w powietrzu a produkty spalania stosuje sie do ogrzewania obiegowego strumienia koksu aby doprowadzic z powrotem cieplo do reaktora, polegajacy na tym, ze ciezka pozostalosc weglowodorowa z etapu rafinacji oleju wprowadza sie do reaktora zgazowywania, przy czym te pozostalosc i czastki koksu wprowadzone do reaktora z etapu pirolizy poddaje siezgazowywaniu, zwieksza¬ jac wydajnosc gazu syntezowego i eliminujac nieekonomiczna ciezka olejowa pozostalosc weglowodorowa.Sposób wedlug wynalazku stanowi ulepszenie ukladu konwersji wegla obejmujacego pirolize i zgazowa- nie wegla. W procesie wedlug wynalazku pozostalosci o wysokiej temperaturze, typu otrzymanych przez rafinowanie smoly weglowej w procesie wedlug opisu patentowego ST. Zjedn. Ameryki nr 3 375 175, wprowadza sie do raktora zgazowywania wegla, w którym para i koks reaguja tworzac gaz syntezowy.Wspomniane opisy nr 3 375 175 i nr 3 565 766, przedstawiajace tylko proces odgazowania wegla, nie dotycza w ogóle zgazowywania stalych substancji weglowych celem otrzymania gazu syntezowego.Dotychczas nie przypuszczano, ze ciezkie pozostalosci smoly weglowej beda reagowac z para zwieksza¬ jac wydajnosc gazu syntezowego, gdy wprowadzi sie je do reaktora zgazowywania. Nie wszystkie materialy weglowe reaguja z para z szybkoscia praktycznie wystarczajaca i oczywiscie takie pozostalosci, stanowiace ciezki, lepki smolowy material, moglyby powodowac aglomeracje we fluidalnym generatorze gazu. Dopiero po przeprowadzeniu badan dotyczacych zastosowania pozostalosci smoly weglowejjako dodatku do weglo¬ wych substancji stalych zasilajacych generator gazu opracowano praktyczna technologie przeksztalcania tych materialów odpadkowych w uzyteczne produkty gazowe. Jedynym powiazaniem procesu wedlug wynalazku z procesami opisanymi w wyzej wspomnianych opisach patentowych jest to, ze opracowujac technologie zgazowania i modyfikujac ja, aby wykorzystac pozostalosci smoly weglowej jako dodatkowe paliwo, uzyto koks i produkty smoly weglowej otrzymane w procesie odgazowania przedstawionym w opisie nr 3375 175.Zgodnie z wynalazkiem, w procesie zgazowywania wegla w szeregu zlóz fluidalnych z wytworzeniem gazu, frakcji olej/smola, zawierajacej porwane skladniki stale, która uwodornia sie otrzymujac uzyteczne paliwa ciekle, wysoce reaktywnego koksu, który zgazowuje sie para wodna w zlozu fluidalnym oraz produktów ubocznych takich, jak ciezki olej i wydzielone skladniki stale, z którymi zwiazany jest material weglowodorowy, znaczne zwiekszenie wydajnosci i operacyjnosci instalacji uzyskuje sie przez zawracanie produktów ubocznych do generatora gazu., Zalaczony rysunek przedstawia schemat technologiczny ilustrujacy prowadzona sposobem wedlug wynalazku obróbke weglowodorowych produktów ubocznych opisanych we wspomnianym opisie patento¬ wym St. Zjednoczonych nr 3 375 175. Wedlug powyzszego opisu patentowego,wegiel wprowadza siedo zloza fluidalnego, gdzie jest poddany dzialaniu strumienia obojetnego gazu w stosunkowo niskiej temperaturze, dla ograniczenia zlepiania. Nastepnie wegiel przechodzi do drugiego zloza, podgrzewanego zawracanym koksem i gazem z trzeciego etapu do temperatury zaleznej od typu wegla, lecz zwykle w zakresie okolo 427 do 482°C, Z kolei wegiel przechodzi do trzeciego etapu, ogrzewanego zawracanym koksem i gazem z czwartego etapu od okolo 510 do okolo 566°C i w koncu do etapu czwartego, w którym cieplo jest uzyskiwane przez118 205 3 czesciowe spalanie koksu, a temperaturajest rzedu 816 do 982°C. Skladniki lotne uchodzace / etapu drugiego wchodza do sekcji odzysku produktu, gdzie ulegaja rozdzieleniu na gaz, trakcje olej/smola z porwanymi skladnikami stalymi oraz wodna ciecz. Koks z trzeciego etapu ogrzewania jest stosowany w sposobie wedlug wynalazku jako weglowe zasilanie fluidalnego generatora gazu. Cieplo dla generatora gazu jest uzyskiwane przez zawracanie czesci koksu od podgrzewacza, jak zuzlujaca instalacja spalajaca, gdzie calosc zawracanego koksu ulega spaleniu, a pozostalosc jest zawracana do generatora gazu, stanowiac zródlo ciepla. W przy¬ padku polaczenia procesu przedstawionego we wspomnianym opisie patentowym St. Zjedn. Ameryki nr 3 375 175, z obecnym ukladem zgazowywania, ogrzewanego koksem etapu 4 nie stosuje sie, a cieplo do pirolizy wegla jest dostarczane przez zawracanie goracego materialu z generatora gazu. W alternatywnym sposobie jako czynnik przenoszacy cieplo stosuje sie obojetna mase otoczaków. Sposób ogrzewania genera¬ tora gazu nie stanowi przedmiotu wynalazku, który dotyczy odcinka operacyjnego odzysku i obróbki oleju/smoly.W wykonaniu wynalazku, jako pierwszy produkt uboczny uzyskuje sie skladniki stale, które mozna wyodrezniac z frakcji olej/smola przed lub po uwodornieniu. Skladniki stale wydziela sie z fazy weglowodo¬ rowej znanymi sposobami,jak wirowanie lub korzystnie, saczenie. W przypadku wydzielania przed uwodor¬ nianiem, zatrzymaniu w skladnikach stalych ulega wiecej materialu weglowodorowego, poniewaz surowa frakcja olej/smola jest bardziej lepka niz produkt uwodorniony.Wyodrebnione skladniki stale stanowia bardzo drobne czastki np. koksu, wegla lub popiolu, majace otoczke z materialu weglowodorowego, która powoduje zlepianie czastek, z wytworzeniem nieplynnej przylegajacej masy. Takie skladniki stale powleczone materialem weglowodorowym mozna zawrócic do generatora gazu, a przesacz uwodorniac do produktu cieklego. W generatorze gazu organiczne i wegliste skladniki zwiazane z zawracanymi skladnikami stalymi ulegaja zgazowywaniu, co zwieksza wydajnosc wodoru i tlenku wegla.Jak uprzednio wspomniano, nie cala frakcja olej/smola jest podatna na uwodornianie. Calosc tej frakcji, mianowicie ciezki olej, stanowiacy drugi typ produktu ubocznego z procesu konwersji wegla, jest oporny na taka obróbke. Ciezki olej mozna wyodrebnic z surowej frakcji olej/smola lub uzyskac jako pozostalosc po frakcjonowaniu uwodornionego materialu na rafinowane paliwa ciekle. Z powodu duzej lepkosci i obecnosci skladników stalych, surowej frakcji olej/smola zwykle nie destyluje sie w celu oddziele¬ nia oleju ciezkiego.Pogon sklada sie prawie wylacznie z materialów nienasyconych. Zawartejest w nim okolo 80% metali, 19% siarki, 27% azotu i 10% tlenu z surowej frakcji olej/smola. Usuniecie tych materialów powoduje znaczne zmiany w pracy aparatu uwodorniajacego i w pewnym stopniu zmienia sklad mieszaniny, zwiekszajac wydajnosc gazu i zmniejszajac wydajnosc oleju.Wracajac do rysunku, koks 4 uzyskany w procesie odgazowania wedlug opisu patentowego St. Zjedn.Ameryki nr. 3 375 175 wprowadza sie do fluidalnego generatora gazu 5. Koks jest fluidyzowany para wodna t, dochodzaca do generatora S od dolu. Para wodna reaguje z koksem z wytworzeniem gazu wodnego 12, który uchodzi z generatora S od góry. Gaz moze byc przekazany do skladowania lub stosowany w dalszym przerobie, jak w syntezie weglowodorów. Generator gazu 5 jest wyposazony w wewnetrzne cyklony, uwalniajace gaz wodny od czastek pylu i zawracajaceje do strefy zgazowywania. Czesc koksu jest odprowa¬ dzana od dolu generatora S przewodem 14 i doprowadzana do zuzlujacej instalacji spalajacej 17, gdzie koks ulega podgrzaniu do temperatury.przewyzszajacej temperature zgazowywania i jest zawracany do górnej czesci generatora 5 przewodem 20. Goracy koks stanowi zródlo ciepla podtrzymujacego endotermiczna reakcje zgazowywania. Koks krazy w sposób ciagly miedzy generatorem gazu S i instalacja spalajaca 17. Gaz 22, zawierajacy powietrze i tlen oraz koks, korzystnie pyl koksowy z cyklonów generatora gazu 5, sa doprowadzane do instalacji spalajacej 17, gdzie wytwarzane sa gorace gazy spalinowe dla podgrzewania zawracanego strumienia koksu. Stopiony popiól jest odbierany z instalacji spalajacej 17 przewodem 25, gaszony i przekazywany na skladowisko. Gazy spalinowe odprowadzane sa od góry instalacji spalajacej 17 przewodem 28, po przejsciu przez cyklony zatrzymujace lotny popiól.Frakcja olej/smola 30 wytwarzana w procesie odgazowania wedlug opisu patentowego St.Zjedn.Ame¬ ryki nr 3375 175 jest, wedlug wynalazku, uwalniana od zawieszonych skladników stalych, a wydzielone skladniki stale ze zwiazanym z nimi materialem weglowodorowym sa wprowadzane do generatora gazu 5. W generatorze gazu substancja weglowodorowa i porwany koks reaguja z para wodna, z wytworzeniem gazu syntezowego, a popiól zawieszony w gazie syntezowym jest usuwany w cyklonach generatora gazu 5.Ewentualnie zawieszony popiól przechodzi przez instalacje spalajaca 17 i jest odrzucany w postaci stopionej.Usuwania zawieszonych skladników stalych z frakcji olej/smola 30 mozna dokonywac dwoma sposobami.W pierwszym z nich frakcje olej/smola 30 wprowadza sie do strefy separacyjnej 32A, gdzie poddaje sie ja frakcjonowanemu wykraplaniu lub saczeniu, dla oddzielenia skladników stalych. Oddzielone skladniki stale, z przylegajaca do nich otoczka substancji weglowodorowej, sa wprowadzane przewodem 36 do generatora4 118 205 gazu 5. Uwolniony od skladników stalych przesacz 39 ze strefy separacyjnej 32A jest uwodorniony w stacji obróbki wodorem 40, z wytworzeniem syntetycznego surowego oleju 45. W drugim sposobie frakcje olej/smola 36 poddaje sie uwodornieniu w stacji obróbki wodorem 40a, takiej samej jak stacja 40, a poddany obróbce wodorem produkt przekazuje sie do strefy separacyjnej 32B, takiej samej jak strefa 32A, gdzie zawieszone skladniki stale zostaja usuniete i przewodem 52 przekazane do generatora gazu 5. Uwolniony od skladników stalych przesacz 39 ze strefy separacyjnej 32A jest uwodorniany w stacji obróbki wodorem 40 z wytworzeniem syntetycznego surowego oleju 45. W drugim sposobie frakcje olej/smola 30 poddaje sie uwodornieniu w stacji obróbki wodorem 40a, takiej samej jak stacja 40, a poddany obróbce wodorem produkt przekazuje sie do strefy separacyjnej 32B, takiej samej jak strefa 32A, gdzie zawieszone skladniki stale zostaja usuniete i przewodem 52 przekazane do generatora gazu 5. Strefe separacji 32B mozna prowadzic w taki sposób, ze material poddany obróbce wodorem wpierw destyluje sie, uzyskujac olej 45, a pozostalosc uwalnia sie od zawieszonych skladników stalych lub skladniki stale wydziela przed desytylacja.W instalacji przerabiajacej na dobe 9000 ton wegla z Illinois poklad nr 6, sposobem opisanym we wspomnianych opisach patentowych nr 3 966 633 i nr 3 966 634 z zastosowaniem i bez stosowania ulepszenia wedlug wynalazku, uzyskano nastepujace wyniki: 1. Wydajnosc oleju poddanego obróbce wodorem zmniejszyla sie o okolo 7% tj. o okolo U8,6m3 dziennie z ilosci 1630*6 m ; wydajnosc gazu z instalacji wzrosla o okolo 8%. Tak wiec zamiast pozostas we frakcji olejowej, wegiel i wodór z ciezkiego oleju przeszly do gazu. 2. Pieciokrotnie przedluzyla sie zywotnosc katalizatora, poniewaz usuniete zostalo 80% metali (efek¬ tywne trucizny katalizatora). 3. Poniewaz wzrasta objetosc gazu syntezowego, z powodu zgazowania oleju, wzrasta ilosc ciepla dostepnego w gazie z generatora, dla ogrzewania etapów pirolizy.Dzieki temu mozna zmniejszyc ilosc obiegu koksu lub zmniejszyc ilosc zewnetrznie spalanego paliwa, zuzywanych do podgrzewania sekcji pirolizy. 4. Poniewaz zwieksza sie zgazowywanie, zwieksza sie równiez spalanie, czego efektem netto jest zwiekszenie ilosci stanowiacej produkt uboczny pary technologicznej i energii. 5. Zmiany w sekcji uwodorniania pozwalaja zmniejszyc reaktory o 53,5%, a pozostala instalacje o 7%; ilosc potrzebnego wodoru zmniejsza sie o 28,3% a wydajnosc generatora gazu wzrasta o 3,2%.Zastrzezenie patentowe Sposób konwersji wegla, w którym odpowiednio sortowany wegiel poddaje sie pirolizie w szeregu reaktorów ze zlozem fluidalnym pracujacych kolejno w coraz wyzszej temperaturze, wytwarzajac olej, gaz i koks; olej rafinuje sie otrzymujac paliwa ciekle a koks zgazowuje sie para w reaktorze zgazowywania ze zlozem fluidalnym otrzymujac gaz syntezowy, przy czym endotermiczne cieplo reakcji dostarcza sie przez spalanie czesci koksu w powietrzu a produkty spalania stosuje sie do ogrzewania obiegowego strumienia koksu aby doprowadzic z powrotem cieplo do reaktora, nwleiwy tym, ze ciezka pozostalosc weglowodo¬ rowa z etapu rafinacji oleju wprowadza sie do reaktora zgazowywania, przy czym ta pozostalosc i czastki koksu wprowadzone do reaktora z etapu pirolizy poddaje sie zgazowywaniu.118 205 PL