Przedmiotem wynalazku jest urzadzenie do zin¬ tegrowanego uplynniania-zgazowywania wegla, w któ¬ rym dzieki synergistycznemu polaczeniu obu operacji uzyskano podwyzszenie sprawnosci cieplnej.W urzadzeniu wedlug wynalazku mozna przetwa¬ rzac wegle bitumiczne i subbitumiczne oraz lignity.Urzadzenie wedlug wynalazku do zintegrowanego uplynniania — zgazowywania wegla, w którym uklad urzadzen do uplynniania wegla obejmuje reaktor do Uplynniania doprowadzanego wegla w obecnosci wo¬ doru, polaczony z umieszczonym za nim rozdziela¬ czem para-ciecz, sluzacym do rozdzielania produktów uplynniania, to jest do oddzielania gazowych weglo¬ wodorów stanowiacych produkt procesu od zawiesi¬ ny zawierajacej ciekly produkt uplynniania wegla normalnie staly produkt uplynniania wegla oraz po¬ zostalosc mineralna, przy czym uklad ten obejmuje takze urzadzenie sluzace do zawracania czesci oddzie¬ lonej zawiesiny ponownie do urzadzenia do uplynnia¬ nia, jak równiez urzadzenie do prózniowej destylacji nie zawracanej czesci zawiesiny, w celu zasadniczo calko¬ witego oddzielenia, droga destylaqi prózniowej cie¬ klego produktu uplynniania wegla od zawiesiny weglo¬ wodorowej pozostalej po destylacji prózniowej i za¬ wierajacej pozostalosc mineralna i zasadniczo cala ilosc normalnie stalego produktu uplynniania wegla otrzymana w procesie uplynniania, zas drugi uklad urzadzenia, sluzacy do utleniajacego zgazowywania wraz z oddzielaniem zuzla, obejmuje urzadzenie do utleniajacego zgazowywania substancji weglowodoro- 10 15 25 30 wef zawartej w zawiesinie otrzymanej po prózniowej destylacji w ukladzie uplynniania, w celu wytwarza¬ nia gazu syntezowanegp z równoczesnym wytwarza¬ niem stopionego zuzla, przy czym urzadzenie to jest wyposazone w srodki do usuwania zuzla z dna tego urzadzenia i uklad do zgazowywania obejmuje równiez reaktor do konwersji, .który sluzy do przemiany jed¬ nej czesci wytworzonego gazu syntezowego w gaz o duzej zawartosci wodoru, przy czym reaktor do kon¬ wersji jest polaczony przewodami z ukladem do uplyn* niania wegla i przewody te stanowia czesc pierwszego obwodu, w którym zawiesina podestylacyjna jest prze¬ twarzana i wykorzystywana jako wodór w reaktorze do uplynniania wegla, charakteryzuje sie tym, ze obej¬ muje co najmniej jedna strefe urzadzen do spalania gazu syntezowego, wyposazona w palniki do spalania tego gazu, a takze obejmuje przewody gazu syntezo¬ wego, prowadzace od urzadzenia do utleniajacego zgazowywania do strefy urzadzen do spalania i slu¬ zace do doprowadzania drugiej czesci gazu syntezo¬ wego do tych urzadzen do spalania jako paliwo dostar¬ czajace energii niezbednej w calym urzadzeniu, przy czym przewody do prowadzenia tej drugiej czesci gazu syntezowego stanowia czesc drugiego obwodu, sluzacego do przemiany droga utleniania wspomnia¬ nej wyzej zawiesiny po destylacji prózniowej i wyko¬ rzystywania jako paliwa w zintegrowanym urzadze¬ niu, w celu zwiekszenia sprawnosci cieplnej tego urza¬ dzenia.Urzadzenie wedlug wynalazku moze wykorzysty* 124 860124 860 3 ywa4-Uz tlenek.wegla zamiast gazu syntezowego i obej- ! irtuji^Wówczas;,cp ijajmniej jedna strefe urzadzen do (spalania tlenku wegla, wyposazona w palniki do spa- J lania tlenku wegla {jako paliwa dostarczajacego ener- { ^Tcjla^^ilego uradzenia, przy czym przewody slu- *-*aee~-de*^z«*ylaJuai gazu o duzej zawartosci tlenku wegla od urzadzenia do rozdzielania CO i H2 do stre¬ fy urzadzen do spalania tlenku wegla stanowia czesc drugiego obwodu.Strefa Uplynniania w urzadzeniu wedlug wynalazku obejmuje endotermiczny etap podgrzewania wstep¬ nego i egzotermiczny etap rozpuszczania. Tempera¬ tura w czlonie rozpuszczania jest wyzsza od maksymal¬ nej temperatury podgrzewania wstepnego, z powodu zachodzacych w operaqi rozpuszczania reakcji uwo¬ dorniania i hydrokrakingu. Pozostala zawiesina z czlo¬ nu rozpuszczania lub z innyeh operacji procesor za-, wierajaca ciekly i normalnie staly, rozpuszczony wegiel jest ponownie przeprowadzana przez etapy podgrze¬ wania wstepnego i rozpuszczania.Gazowe weglowodory i ciekly destylat weglowodo¬ rowy sa odzyskiwane z ukladu separacyjnego strefy uplynniania. Czesc rozcienczonej zawiesiny nie jest zawracana do obiegu, lecz wraz z zawartymi w niej skladnikami mineralnymi wprowadzana do kolumn destylacyjnych, pracujacych pod cisnieniem atmosfe¬ rycznym lub obnizonym. Wszelkie normalnie ciekle i gazowe produkty sa odbierane z kolumn od góry, w zwiazku z czym sa one zasadniczo wolne od sklad¬ ników mineralnych, natomiast stezona zawiesina jest odprowadzana, z zawartymi w niej skladnikami mi¬ neralnymi, jako wyciek dolowy z kolumny próznio¬ wej (VTB).Stezona zawiesina zawiera calosc materialu nieorga¬ nicznego i calosc nierozpuszczonego materialu orga¬ nicznego (UOM), które lacznie oznaczane sa termi¬ nem „mineralnej pozostalosci". Ilosc UOM jest zaw¬ sze mniejsza niz 10 lub 15% wagowych doprowadza¬ nego wegla.Stezona zawiesina zawiera równiez skladniki wegla rozpuszczone w podwyzszonej temperaturze (454 °C+), które sa stale w temperaturze pokojowej i które w ni¬ niejszym opisie okresla sie terminem „normalnie sta¬ ly, rozpuszczony wegiel". Zawiesine te w calosci prze¬ kazuje sie, nie saczac jej i nie poddajac innym ope¬ racjom oddzielania skladników stalych od cieczy i bez koksowania lub podobnych operacji, do strefy zgazo- wania z czesciowym utlenianiem, dostosowanej do przyjmowania zasilania w postaci zawiesiny, w celu konwersji w gaz syntezowy, który jest mieszanina tlenku wegla i wodoru. Ta zawiesina jest jedynym ma¬ terialem weglistym doprowadzanym do strefy zgazo¬ wania.W sklad instalacji wchodzi tlenownia, w której nas¬ tepuje usuniecie azotu z tlenu doprowadzanego do ge¬ neratora, tak, ze wytwarzany gaz Syntezowy jest za¬ sadniczo wolny od azotu.Czesc gazu syntezowego jest poddawana reakcji wymiany, której produktem jest wodór i dwutlenek wegla, Dwutlenek wegla jest lacznie z siarkowodo¬ rem .usuwany w ukladzie oddzielajacym gazy kwasne.Zasadniczo calosc tak wytworzonego strumienia bo¬ gatego w wodór gazu jest zuzywana w procesie uplyn¬ niania. 4 Istotna cecha wynalazku jest to, ze instalacja jest dostosowana do odzyskiwania, poprzez spalanie, bez przeprowadzania metanizacji lub innej konwersji hy- drogenatywnej, jak konwersja do metanolu, ciepla za- 5 wartego w co najmniej 60, 70, 80, az do 100% mo¬ lowych nadmiaru gazu syntezowego, pozostalego po konwersji w strumien gazu bogatego w wodór. Ta ilosc nadmiaru gazu syntezowego, która nie jest sto¬ sowana w procesie jako paliwo, jest zawsze mniejsza 10 niz 40, 30 lub 20°/£ molowych nadmiaru. Te czesc gazu syntezowego mozna poddac metanizacji lub prze¬ tworzyc w metanol. Metanizacja jest procesem zwykle stosowanym w celu podwyzszenia wartosci opalowej gazu syntezowego, przez konwersje tlenku wegla 15 w metan.Wedlug wynalazku, ilosc materialu weglowodoro¬ wego wprowadzanego do generatora w zawiesinie VTB jest utrzymywana na poziomie wystarczajacym nie tylko do wytworzenia, w drodze czesciowego utle- 20 nienia i reakcji konwersji, wodoru zuzywanego w stre¬ fie uplynniania, lecz równiez do wytworzenia gazu syntezowego w ilosci pokrywajacej 5 do 100% sumy zapotrzebowania procesu na energie, w postaci pali¬ wa do podgrzewacza wstepnego, pary do pomp, ener- 25 gii elektrycznej wytwarzanej w instalacji lub dopro¬ wadzanej z zewnatrz itp.W kontekscie wynalazku, energia zuzytkowana w obrebie wlasciwej strefy generatora nie jest uwazana za energie zuzytkowywana w procesie. Calosc ma- w terialu weglistego doprowadzanego do generatora jest uwazana nie za paliwo, lecz za zasilanie generatora.Wprawdzie zasilanie generatora jest poddawane czes¬ ciowemu utelnienieu, jednakze gazy z procesu utle¬ niania sa produktami reakcji zachodzacych w genera- 35 torze, a nie gazami odlotowymi. Oczywiscie, energia wymagana do wytworzenia pary doprowadzanej do generatora jest uwazana za energie zuzywana w pro¬ cesie, poniewaz energia ta jest zuzytkowywyna poza generatorem. 40 Korzystna cecha sposobu wedlug wynalazku jest to, ze zapotrzebowanie generatora na pare jest sto¬ sunkowo niskie, z przyczyn nizej przedstawionych.Wszelka energia procesowa nie pochodzaca z gazu syntezowego wytwarzanego w generatorze jest dopro- 45 wadzana bezposrednio w wybranych, niskogatunko- wych gazowych i/lub cieklych paliwach weglowodo¬ rowych, wytwarzanych w strefie uplynniania lub z energii spoza procesu, jak energia elektryczna lub z obu tych zródel. Strefa zgazowania jest calkowicie 50 zintegrowana z operacja uplynniania, poniewaz ca¬ losc zasilania weglowodorowego strefy zgazowania pochodzi ze strefy uplynniania, a calosc lub wiekszosc produktów gazowych ze strefy zgazowania jest zuzyt¬ kowywana w strefie uplynniania, jako reagent lub 55 jako paliwo.Natezenie reakcji uwodorniania i hydrokrakingu zachodzacych w etapie rozpuszczania strefy uplyn¬ niania, dobiera sie z punktu widzenia optymalizacji sprawnosci cieplnej zintegrowanego procesu, a nie 60 z punktu widzenia bilansu materialowego. Warunki rozpuszczania dobiera sie temperatura, cisnieniem wodoru, czasem rezydenqi i zawracaniem do obie¬ gu mineralnej pozostalosci.Prowadzenie zintegrowanego procesu na bazie bi- 65 lansu materialowego jest calkowicie rózna koncepcja 50 55 60124 860 5 operacyjna. Proces jest prowadzony na bazie bilansu materialowego wówczas, gdy ilosc materialu weglowodo¬ rowego doprowadzanego do generatora dobiera sie tak, by z gazu syntezowego] wytwarzanego w generatorze otrzymac strumien bogatego w wodór gazu doklad¬ nie odpowiadajacy zuzytkowywaniu wodoru w pro¬ cesie, po poddaniu gazu syntezowego reakcji konwersji.Optymalizacja procesu na bazie sprawnosci ciepl¬ nej wymaga elastycznosci procesu, tak, by wydajnosc generatora nie tylko w pelni pokrywala zapotrzebowa¬ nie procesu na wodór, lecz równiez znaczna czesc su¬ my zapotrzebowania na energie w strefie uplynniania.Gaz syntezowy wytwarzany w generatorze nie tylko -w pelni pokrywa zapotrzebowanie na wodór, wytwa¬ rzany w reakcji konwersji, lecz równiez, przez spala- ~nie nadmiaru, co najmniej okolo 5, 10, 20, 30 lub 50, do 100% sumarycznego zapotrzebowania na energie w procesie, w tym równiez na energie elektryczna lub inne rodzaje kupowanej energii, lecz z wylaczeniem energii wytwarzanej w generatorze. Co najmniej 60, 70, 80 lub 90, do 100% molowych sumy zawartego w gazie syntezowym H2 i CO jest spalane w procesie jako paliwo, bez metanizacji lub poddania innego ro¬ dzaju konwersji hydrogenatywnej. Ponizej 40% nad¬ miaru, jezeli nie jest potrzebne jako paliwo w procesie, moze byc metanizowane i zuzytkowywane jako gaz sieciowy. Choc proces uplynniania zwykle jest spraw¬ niejszy od procesu zgazowania, a ponizsze przyklady wykazuja, ze przesuniecie czesci ladunku procesowe¬ go ze strefy uplynniania do strefy zgazowania, dla wy¬ tworzenia metanu, powoduje obnizenie sprawnosci procesu, co bylo oczekiwane, ponizsze przyklady nieo¬ czekiwanie wykazuja, ze przesuniecie czesci ladunku procesowego ze strefy uplynniania do strefy zgazo¬ wania, w celu wytworzenia gazu syntezowego spala¬ nego w procesie, nieoczekiwanie zwieksza sprawnosc cieplna zintegrowanego procesu.Uprzednio opisano polaczenie uplynniania wegla i zgazowywania na bazie bilansu materialowego wo¬ doru. W artykule przedstawionym na Trzeciej Do¬ rocznej Miedzynarodowej Konferenqi Zgazowywa¬ nia i Uplynniania Wegla (Third Annual Internatio¬ nal Conference on Coal Gasification and Liauefac- tion) Uniwersytet w Pittsburgu, 3—5 sierpnia 1976, zatytulowanym „The SRC-II Process", autorzy B.K.Schmid i D.M. Jackson podkreslono, ze w zintegro¬ wanym procesie uplynnianie-zgazowywanie ilosc ma¬ terialu organicznego przekazywanego ze strefy uplyn¬ niania do strefy zgazowania winna byc akurat wystar¬ czajaca do wytworzenia wodoru wymaganego w pro¬ cesie. Artykul nie sugeruje przekazywania energii jako paliwa miedzy strefami uplynniania i zgazowania i w zwiazku z tym nie przewiduje mozliwosci opty¬ malizacji sprawnosci w sposób przedstawiony na fig. 1 i omówiony ponizej. Omówienie fig. 1 wykazuje, ze optymalizacja sprawnosci wymaga przekazywania ener¬ gii jako paliwa miedzy strefami i nie moze byc osiag¬ nieta przez zbilansowanie wodoru, bez przekazywa¬ nia energii.Poniewaz VTB zawiera calosc mineralnej pozosta¬ losci procesu w zawiesinie, z caloscia normalnie sta¬ lego, rozpuszczonego wegla wytworzonego w proce¬ sie i poniewaz VTB jest w calosci przekazywane do strefy zgazowania, nie jest konieczna separacja mi¬ neralnej pozostalosci z rozpuszczonego wegla, w dro- 6 dze saczenia, osadzania, osadzania grawitacyjnego wspo¬ maganego rozpuszczalnikiem, oddzielania bogatych w wodór zwiazków od zwiazków ubogich w wodór, za¬ wierajacych mineralna pozostalosc, w drodze ekstrakcji 5 rozpuszczalnikiem, wirowania i podobnych operacji.W zintegrowanym procesie nie jest konieczne przepro¬ wadzanie takich operacji jak suszenie mineralnej po¬ zostalosci, oziebianie i przetwarzanie normalnie sta¬ lego, rozpuszczonego wegla lub koksowanie, przedlu- 10 zone lub w zlozu fluidalnym. Eliminacja kazdej z tych operacji znacznie poprawia sprawnosc cieplna procesu.Zawracanie do obiegu czesci zawiesiny z zawarta w niej pozostaloscia mineralna, poprzez strefe uplyn- 15 niania, zwieksza stezenie mineralnej pozostalosci w czlonie rozpuszczania. Poniewaz nieorganiczna ma¬ teria mineralna w mineralnej pozostalosci jest katali¬ zatorem w reakcjach uwodorniania i hydrokrakingu zachodzacych w czlonie rozpuszczajacym, jak równiez 20 katalizatorem konwersji siarki do siarkowodoru i kon¬ wersji tlenu w wode, dzieki zawracaniu do obiegu mineralnej pozostalosci zmniejsza sie wielkosc czlonu rozpuszczania i czas rezydencji w tym czlonie, co umoz¬ liwia uzyskanie wysokiej sprawnosci w sposobie wed- 25 lug wynalazku.Zawracanie do obiegu mineralnej pozostalosci moze korzystnie zmniejszyc wydajnosc normalnie stalego* rozpuszczonego wegla o okolo polowe i przez, to zwiek¬ szyc wydajnosc cenniejszych cieklych i gazowych pro¬ so duktów weglowodorowych i zmniejszyc ilosc, zasila¬ nia doprowadzanego do strefy zgazowania.Wskutek zawracania mineralnej pozostalosci pro¬ ces staje sie autokatalityczny i nie wymaga doprowa¬ dzania katalizatora z zewnatrz, co dalej wplywa do- 35 datnio na sprawnosc procesu. Szczególna cecha wy¬ nalazku jest to, ze zawracany do obiegu rozpuszczal¬ nik nie wymaga uwodornienia w obecnosci zewnet¬ rznego katalizatora dla regeneracji jego wlasciwosci wodorodonorowych. *o Poniewaz reakcje zachodzace w czlonie rozpuszcza¬ nia sa egzotermiczne, dla uzyskania wysokiej spraw¬ nosci procesu konieczne jest dopuszczenie do wzros¬ tu temperatury w tym czlonie do co najmniej 11,1, 27,8 55,5 lub nawet 111 °C powyzej maksymalnej 45 temperatury podgrzewacza wstepnego. Oziebianie czlo¬ nu rozpuszczania dla zapobiezenia wystapieniu ta¬ kiej róznicy temperatury wymagaloby wytwarzania wodoru w reakcji konwersji w zwiekszonej ilosci lub zwiekszenia, ilosci,.ciepla doprowadzanego do podgrze- 50 wacza wstepnego dla zniwelowania róznicy tempera¬ tury miedzy obiema strefami. W kazdym przypadku znaczna czesc wegla bylaby zuzywana w procesie, zmniejszajac jego sprawnosc cieplna.Calosc surowego wegla wprowadzanego do proce- 55 su dochodzi do strefy uplynniania, natomiast do stre¬ fy zgazowania wegiel nie jest wprowadzany. W la- wierajacej mineralna pozostalosc zawiesinie VTB za¬ warta jest calosc weglowodorowego zasilania strefy zgazowania. Proces uplynniania moze byc prowadzony 60 z wyzsza sprawnoscia cieplna niz proces zgazowania, przy umiarkowanej wydajnosci stalego rozpuszczo¬ nego wegla. Nizsza sprawnosc procesu zgazowania spowodowana jest w czesci tym, ze proces zgazowa¬ nia z czesciowym utlenianiem wytwarza gaz syntezo- 65 wy (CO i H2) i wymaga badz to nastepnej reakcji124 860 7 konwersji tlenku wegla do wodoru, przy udziale do¬ prowadzonej pary wodnej, jezeli ostatecznym pro¬ duktem nla byc wodór, badz metanizacji, jezeli osta¬ tecznym produktem gazowym ma byc gaz sieciowy.Przed metanizacja konieczna jest konwersja, zwieksza¬ jaca stosunek CO do H2 z okolo 0,6 do okolo 3 i przy¬ gotowujaca gaz do metanizacji. Przepuszczenie ca¬ losci zasilania surowym weglem przez strefe uplyn¬ niania umozliwia konwersje niektórych skladników wegla do wysokogatunkowych produktów przy wyz¬ szej sprawnosci strefy uplynniania, przed przekaza¬ niem nizej gatunkowego, normalnie stalego rozpusz¬ czonego wegla aV strefy zgazowania, dla konwersji a nizsza sprawnoscia.W zintegrowanym procesie uplynniania-zgazowy¬ wania wegla wedlug dotychczasowego stanu techniki calosc wytworzonego gazu syntezowego przechodzi przez reaktor konwertujacy, z wytworzeniem wodoru w ilosci dokladnie odpowiadajacej wymaganiom pro¬ cesu. Dla tej przyczyny proces wedlug dotychczaso¬ wego stanu techniki opiera sie na scislym bilansie materialowym. Sporób wedlug wynalazku uwalnia proces z braku elastycznosci spowodowanej scislym bilansem materialowym, przez zasilanie generatora materialem weglowodorowym w ilosci wiekszej niz wymagana do wytworzenia wodoru procesowego. Gaz syntezowy wytwarzany w nadmiarze w stosunku do ilosci wymaganej dla wytworzenia wodoru jest odpro¬ wadzany z ukladti zgazowania, np. z punktu umiejsco¬ wionego miedzy strefa czesciowego utleniania a stre¬ fa reakgi konwersji. Calosc lub co najmniej 60%, w przeliczeniu na wartosc opalowa, odprowadzanej czes¬ ci gazu, po obróbce usuwajacej kwasne skladniki ga¬ zu jest stosowana jako paliwo w procesie, bez podda¬ wania metanizacji lub uwodornianiu. Pozostale 40% lub mniej odprowadzonej czesci moze byc przepusz¬ czone przez reaktor konwertujacy, w celu wytworze¬ nia nadmiaru wodoru na sprzedaz, który to wodór poddaje sie metanizacji i zuzytkowuje jako gaz siecio¬ wy lub przeprowadza w metanol lub inne paliwo.W ten sposób calosc lub wiekszosc produktu genera¬ tora jest zuzytkowywana w procesie, badz to jako rea¬ gent, badz tez jako zródlo energii. Pozostale zapotrze¬ bowanie procesu na paliwo jest pokrywane paliwem wytwarzanym w procesie uplynniania i energia do¬ prowadzana ze zródel Zewnetrznych.Stosowanie gazu syntezowego lub strumienia bo¬ gatego w tlenek wegla jako paliwa w procesie uplyn¬ niania jest krytyczna cecha Wynalazku i przyczynia sie do wysokiej sprawnosci procesu. Gaz syntezowy lub strumien bogaty w tlenek wegla jest nie- sprzedaz¬ nym paliwem handlowym, poniewaz tlenek wegla jest toksyczny, a Wartosc opalowa tego gazu jest nizsza Od wartosci opalowej metanu. Te zastrzezenia zwiaza¬ ne z handlowym stosowaniem gazu syntezowego lub tlenku wegla jako paliwa nie dotycza procesu wedlug wynalazku, przede wszystkim dlatego, ze instalacja pracujaca procesem wedlug wynalazku zawiera wy¬ twornice gazu syntezowego i w zwiazku z tym jest wyposazona w urzadzenia chroniace przed toksycz¬ noscia tlenku wegla. Jest malo prawdopodobne, by ochrona taka byla stosowana w zakladzie nie produ¬ kujacym gazu syntezowego. Po drugie, poniewaz gaz syntezowy jest stosowany jako paliwo w samej insta¬ lacji, nie wymaga przekyzawania na duza odleglosc. 8 Koszta pompowania sa zalezne od objetosci gazu,, a nie od zawartego w nim ciepla, tak wiec koszta prze¬ kazywania gazu syntezowego lub tlenku wegla bylyby znacznie wyzsze niz koszta przekazywania metanu- s Poniewaz jednakze gaz syntezowy lub tlenek wegla sa w procesie wedlug wynalazku zuzytkowywane w samej instalaqi, koszta transportu nie maja znaczenia.Poniewaz sposób prowadzony w urzadzeniu wedlug wynalazku obejmuje zuzytkowywanie gazu syntezo- 10 wego lub tlenku wegla jako paliwa bez metanizacji lub innej operacji uwodorniajacej, f.piawnosc cieplna, procesu ulega podwyzszeniu, Ponizej wykazano, ze korzysci zwiekszenia sprawnosci cieplnej zostaja zmniej¬ szone lub utracone, jezeli zbyt duza ilosc gazu syntcr 15 zowego jest nistanizowana i zuzytkowana jako gaz. sieciowy. Ponizej wykazano równiez, ze jezeli gaz syn¬ tezowy jest wytwarzany w generatorze w ilosci prze¬ kraczajacej zapotrzebowanie na wodór procesowy i ca¬ losc nadmiaru gazu syntezowego jest metanizowana* 20 to ma to ujemny wplyw na sprawnosc cieplna zinte¬ growanego procesu uplynniania i zgazowywania wegla.Sprawnosc cieplna procesu jest zwiekszona, ponie¬ waz 5 do 100% sumy zapotrzebowania procesu na. energie wlaczajac w to paliwo i energie elektryczna, jest pokrywane bezposrednim spalaniem gazu synte¬ zowego wytworzonego w strefie zgazowania.Jest zaskakujace, ze sprawnosc cieplna procesu, uplynniania mozna podwyzszyc zgazowywaniem nor- 30 malnie stalego, rozpuszczonego wegla otrzymanego^ w strefie uplynniania, zamiast poddania tego wegla, dalszej konwersji w strefie uplynniania, poniewaz, wiadomym jest, ze zgazowywanie wegla jest mniej sprawnym sposobem konwersji wegla niz uplynnianie* 35 Tak wiec mozna bylo oczekiwac, ze wprowadzenie dodatkowego ladunku do strefy zgazowania, dla wy¬ tworzenia w niej energii procesowej, oprócz proceso¬ wego wodoru, zmniejszy sprawnosc zintegrowanego procesu. Ponadto mozna bylo oczekiwac, ze szczegól- 40 nie niekorzystne bedzie wprowadzanie do generatora, wegla, który juz zostal poddany uwodornianiu, a nie wegla surowego, poniewaz reakcja zachodzaca w stre¬ fie generatora jest reakcja utleniania.Pomimo tych zastrzezen nieoczekiwanie stwierdzo- 45 no, ze sprawnosc cieplna zintegrowanego procesu: ulega zwiekszeniu, jezeli generator wytwarza calosc lub znaczna czesc paliwa procesowego, oprócz proce¬ sowego Wodoru. Niniejszy wynalazek wykazuje, ze w zintegrowanym procesie uplynniania-zgazowywania 50 wegla przesuniecie czesci ladunku procesowego ze sprawniejszej strefy uplynniania do mniej sprawnej strefy zgazowania, w podanym wymiarze i w opisany sposób, nieoczekiwanie zwieksza sprawnosc zintegro¬ wanego procesu. 55 Dla wykorzystania odkrytej mozliwosci podwyzsze¬ nia sprawnosci cieplnej, zintegrowana instalacja uplynniania-zgazowywania wegla musi byc wyposazo^ na w przewody do transportowania czesci gazu synte¬ zowego wytworzonego w strefie czesciowego utlenia- 60 nia do jednej lub wiekszej liczby stref spalania w pro¬ cesie, wyposazonych w urzadzenia do spalania gazu syntezowego. Wpierw gaz syntezowy jest przepusz¬ czany przez uklad usuwania skladników kwasnyeh* w celu usuniecia zawartego w nim siarkowodoru i w dwutlenku wegla.124 860 9 Usuwanie siarkowodoru jest wymagane ze wzgle¬ dów srodowiskowych, a usuwanie dwutlenku wegla podwyzsza wartosc opalowa gazu syntezowego i umoz- Jiwia dokladniejsza regulacje temperatury w palniku stosujacym gaz syntezowy jako paliwo. Dla uzyska¬ nia wykazanego podwyzszenia sprawnosci cieplnej, gaz syntezowy musi byc wprowadzony do strefy spa¬ lania bez poddawania metanizacji lub innym operacjom uwodorniania.Cecha wynalazku jest stosowanie zgazowania w wy¬ sokiej temperaturze (1204 do 1982 °C). Tak wysoka temperatura zwieksza sprawnosc cieplna procesu, ulat¬ wiajac zgazowanie zasadniczo calosci weglowego za¬ silania generatora. Uzyskanie wysokiej temperatury w generatorze jest mozliwe przez odpowiednia regu¬ lacje szybkosci doprowadzania tlenu i pary wodnej.•Szybkosc doprowadzania pary wodnej wplywa na ^endotermiczna reakcje pary wodnej z weglem, z wy¬ tworzeniem CO i H2J natomiast szybkosc doprowadza¬ nia tlenu wplywa na egzotermiczna reakcje wegla z tlenem, której produktem jest CO. Z powodu wysokiej temperatury, gaz syntezowy wytwarzany w urzadze¬ niu wedlug wynalazku bedzie mial wartosc stosunku H3 do CO ponizej 1, a nawet ponizej 0,9 0,8 lub 0,7.Poniewaz jednakze wartosci ciepla spalania H2 i CO sa zblizone, cieplo spalania wytworzonego gazu syn¬ tezowego bedzie nie nizsze niz cieplo spalania gazu syntezowego o wyzszym stosunku H2 do CO. Tak wiec ^wysoka temperatura w generatorze jest korzystna, przy¬ czyniajac sie do wysokiej sprawnosci cieplnej, przez umozliwienie przetwarzania prawie calosci wegliste- go materialu w generatorze, a obnizona wartosc sto¬ sunku Hj do CO nie stanowi powaznej wady, poniewaz znaczna czesc gazu syntezowego jest zuzytkowywana jako paliwo. W procesach, w których calosc gazu syn¬ tezowego jest poddawana konwersji z wytworzeniem wodoru, niska wartosc stosunku H2 do CO^ stanowi¬ laby powazna wade.Gaz syntezowy moze byc rozdzielony w procesie na podstawie podwielokrotnego lub nie-podwielokrot- nego rozkladu zawartosci H2 i CO. Jezeli gaz ma byc rozdzielany na podstawie nie-podwielokrotnosci, jego czesc moze byc skierowywana do kriogenicznego se¬ paratora lub do adsorbera, w celu oddzielenia tlenku wegla od wodoru. Uzyskany strumien bogatego w wo¬ dór gazu jest wprowadzany do strumienia wodoru uzupelniajacego, a z nim do strefy uplynniania. Stru¬ mien gazu bogatego w tlenek wegla jest mieszany z ga¬ zem syntezowym o pelnym skladzie, stanowiacym pa¬ liwo i zawierajacym podwielokrotne ilosci H2 i CO lub stosowany niezaleznie, jako paliwo procesowe.Stosowanie kriogenicznego lub adsorpcyjnego sepa¬ ratora oddzielajacego wodór od tlenku wegla ma wplyw na sprawnosc procesu, poniewaz wodór i tlenek wegla maja wprawdzie w przyblizeniu taka sama wartosc opalowa, jednakze wodór jest cenniejszy jako reagent niz jako paliwo. Usuwanie wodoru z tlenku wegla jest szczególnie korzystne w procesie, w którym ilosc dostepnego tlenku wegla wystarcza do pokrycia wiek¬ szosci zapotrzebowania procesu na paliwo. Usuniecie wodoru ze spalanego gazu syntezowego moze podwyz¬ szyc wartosc opalowa pozostalego strumienia boga¬ tego w tlenek wegla. Gaz syntezowy o wartosci opa¬ lowej 11 200 KJl/m3 po usunieciu wodoru ma war¬ tosc opalowa 12 000 KJl/m3. 10 Zdolnosc procesu do wymiennego uzytkowania gazu syntezowego w pelnym zakresie lub strumienia boga¬ tego w tlenek wegla jako paliwa daje zalete moznosci odzyskiwania cenniejszego skladnika wodorowego gaz 5 syntezowego bez ponoszenia strat wskutek degradacji pozostalego strumienia bogatego w tlenek wegla. Po¬ zostaly strumien bogaty w tlenek wegla moze byc stosowany bezposrednio jako paliwo procesowe, bez poddawania operaqi podwyzszania jakosci.Sposób, w jaki uzyskuje sie nieoczekiwane podwyz¬ szenie sprawnosci w integrowanym procesie uplyn- niania-zgazowania wegla w urzadzeniu wedlug wy¬ nalazku jest wyjasniony szczególowo w nawiazaniu do wykresu z fig. 1.Fig. 1 wykazuje, ze sprawnosc cieplna zintegiowa- nego procesu uplynniania-zgazowywania wegla wy¬ twarzajacego jedynie ciekle i gazowe paliwo jest wyzsza od sprawnosci samego procesu zgazowania. Najwyz¬ sza sprawnosc osiaga sie, gdy strefa uplynniania wy¬ twarza normalnie staly* rozpuszczony wegiel z wydaj¬ noscia posrednia, a calosc tego produktu jest zuzyt¬ kowywana w strefie zgazowania.Posrednia wartosc normalnie stalego, rozpuszczo¬ nego wegla uzyskuje sie stosujac recyrkulacje zawie¬ siny, dzieki katalitycznemu efektowi zawartych w niej skladników mineralnych i mozliwosci dalszej reakqi rozpuszczonego wegla. Sprawnosc cieplna zintegro¬ wanego procesu bylaby nizsza od sprawnosci samego procesu zgazowania, gdyby operacja uplynniania byla tak malo intensywna, a ilosc stalego wegla przekazy¬ wanego do zgazowania tak wysoka, ze ilosc wytworzo¬ nego wodoru i gazu syntezowego znacznie przekracza¬ laby mozliwosc ich zuzytkowywania w samej instala¬ cji; w takim bowiem przypadku proces bylby podob¬ ny do bezposredniego zgazowania wegla. Jezeli na¬ tomiast intensywnosc procesu uplynniania bylaby tak duza, a ilosc stalego wegla przekazywanego do zga- zowywania tak mala, ze ilosc wytworzonego wodoru nie pokrywalaby zapotrzebowania procesu (wytwa¬ rzanie wodoru jest podstawowym zadaniem zgazo¬ wania), braki wodoru musialyby byc pokryte z innych zródel.Jedynym innym praktycznym zródlem wodoru w procesie bylby reforming para wodna lzejszych ga¬ zów, jak metan lub produktów cieklych ze strefy uplyn¬ niania. Jednakze taki sposób postepowania spowodo¬ walby zmniejszenie ogólnej sprawnosci, poniewaz obej¬ mowalby prowadzona w znacznym zakresie konwer¬ sje metanu do wodoru i z powrotem, co poza tyra- mogloby byc trudne do przeprowadzenia.Sprawnosc cieplna zintegrowanego procesu oblicza sie z energii wprowadzonej do procesu i uzyskanej z niego. Energia uzyskana z procesu jest równa cieplu; spalania wszystkich paliw odprowadzonych z procesu.Energia wprowadzona jest równa sumie ciepla spala¬ nia wprowadzonego do procesu wegla, ciepla spalania paliw wprowadzonych do procesu ze zródel zewnet¬ rznych i.ciepla potrzebnego do wytworzenia dopros wadzonej energii elektrycznej. Jezeli przyjmie sie, ze sprawnosc wytwarzania energii elektrycznej wy¬ nosi 34%, to cieplo wymagane do wytworzenia do¬ prowadzonej energii elektrycznej jest równowazni¬ kiem cieplnym energii elektrycznej podzielonym pr^ez 0,34. 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60124 860 11 W obliczeniu ciepla spalania przejmuje sie, ze pa¬ liwo jest suchej a cieplo zawarte w wodzie powstajacej w wyniku reakcji wodoru z tlenem jest odzyskiwane przez skroplenie. Sprawnosc ogólna mozna wyliczyc z nastepujacego wzoru: Sprawnosc = Energia uzyskana Energiawprowadzona Cieplo zawarte we wszystkich odfctowadzonych pa¬ liwach Cieplo za¬ warte w we¬ glu zasilaja¬ cym Cieplo za¬ warte w pa¬ liwie dopro¬ wadzonym spoza proce¬ su + Cieplo wy¬ magane do wytworzenia kupionej energii elek¬ trycznej Calosc surowego wegla wprowadzonego do procesu jest proszkowana i mieszana z zawracana do obiegu goraca zawiesina zawierajaca rozpuszczalnik. Zawra¬ cana do obiegu zawiesina jest znacznie bardziej roz¬ cienczona niz zawiesina wprowadzana do strefy zga¬ zowania) poniewaz nie jest poddawana destylacji próz¬ niowej i zawiera znaczna ilosc goracej (193—454 °C) cieczy destylatówejs która spelnia role rozpuszczal¬ nika. Na jedna czesc surowego wegla stosuje sie 1—4, korzystnie 1)5—2,5 czesci wagowych zawracanej do obiegu zawiesiny. Zawiesine, wodór i surowy wegiel przepuszcza sie przez opalana strefe rurowego podgrze¬ wacza wstepnego, a nastepnie wprowadza do reaktora lub strefy rozpuszczania. Stosunek wodoru do suro¬ wego wegla wynosi 0,62 do 2,48, korzystnie 0,93 do 1,86 m3/kg.W podgrzewaczu wstepnym temperatura reagen¬ tów stopniowo wzrasta, osiagajac na wyjsciu 360 do 438, korzystnie 37i do 404°C. W tej temperaturze wegiel jest czesciowo rozpuszczony i rozpoczynaja sie egzotermiczne reakcje uwodorniania i hydrokrakingu.Cieplo powstajace w tych egzotermicznych reakcjach w czlonie rozpuszczajacym jest dokladnie przemie¬ szane i ma ogólnie równomierna temperature. Podwyz¬ sza ono dalej temperature reagentów do 427—482, korzystnie 449—466 °C. Czas rezydencji w strefie rozpuszczania jest dluzszy niz czas rezydencji w stre¬ fie podgrzewania wstepnego. Temperatura w czlonie rozpuszczania jest co najmniej o 11)1) 27,8, 55,5 lub nawet 111,1°C wyzsza od temperatury na wylocie z podgrzewacza wstepnego. Cisnienie wodoru w eta¬ pach podgrzewania wstepnego i rozpuszczania wyno¬ si 70 do 280, korzystnie 105 do 175 kg/cm2. Wodór jest dodawany do zawiesiny w jednym lub kilku punk¬ tach. Co najmniej czesc wodotu jest dodawana do za¬ wiesmy przed wejsciem do podgrzewacza \.siepnego.Dodatkowy wodór moze byc doprowadzany miedzy podgrzewaczem wstepnym a czlonem rozpuszczaja¬ cym i/lub w samym czlonie rozpuszczajacym. Wodór jest doprowadzany do czlonu rozpuszczajacego w róz¬ nych punktach, w miare potrzeby, dla utrzymania temperatury na poziomie) na jakim intensywnosc reakcji koksowania jest mala.Poniewaz generator zgazowujacy korzystnie pracu¬ je pod cisnieniem i jest dostosowany do przyjmowa¬ nia i przetwarzania zawiesiny) wycieki dolowe z ko¬ lumny prózniowej stanowia dla niego idealny material 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 12 zasilajacy i nie musza byc uprzednio poddawane kon¬ wersji weglowodorów lub innej obróbce. Przyklado¬ wo, nie nalezy poddawac VTB koksowaniu przedlu¬ zonemu lub w zlozu fluidalnym przed wprowadzeniem do generatora, dla uzyskania destylatu koksowniczego) poniewaz wytworzony koks wymagalby przetworze¬ nia w zawiesine wodna, by ponownie uzyskac postac odpowiednia do wprowadzenia do generatora.Generatory przyjmujace paliwo stale wymagaja me¬ chanizmu zasilajacego z lejem odcinajacym i dlatego* sa bardziej skomplikowane niz generatory dostosowa¬ ne do zasilania zawiesina. Ilosc wody wymaganej do- wytworzenia odpowiedniej i nadajacej sie do pompo¬ wania zawiesiny koksu jest znacznie wieksza od ilosci, która powinna byc wprowadzona do generatora. Za¬ wiesina wprowadzana do generatora zasadniczo nie zawiera wody, choc woda lub para wodna w regulowa¬ nej ilosci sa doprowadzane do generatora, niezaleznie od zasilajacej zawiesiny, dla wytworzenia CO i H2 w endotermicznej reakcji. Reakcja ta pochlania cie¬ plo, podczas gdy reakcja weglowego zasilania z tle¬ nem, prowadzaca do CO, wyzwala cieplo. W proce¬ sie zgazowania, w którym produktem pozadanym jest nie CO lecz H2, np. gdy po zgazowaniu przeprowadza¬ na jest reakcja konwersji, metanizacji lub wytwarza¬ nia metanolu, wprowadzanie duzej ilosci wody moze byc korzystne. Jednakze w] procesie, gdzie znaczna, ilosc gazu syntezowego jest zuzytkowywana jako pa- liwO) wytwarzanie wodoru nie ma duzej przewagi nad wytwarzaniem CO, poniewaz H2 i CO maja w przybli¬ zeniu takie same cieplo spalania. Tak wiec w procesie prowadzonym w urzadzeniu wedlug wynalazku ge¬ nerator moze pracowac w podwyzszonej temperatu¬ rze, podanej ponizej, która sprzyja prawie calkowite¬ mu utlenianiu weglowego zasilania, choc wysoka tem¬ peratura powoduje) ze stosunek H2 do CO w gazie syntezowym jest mniejszy od jednosci, korzystnie mniejszy niz 0,8 lub 0,9, a jeszcze korzystniej mniejszy niz 0,6 lub 0,7.Poniewaz generatory zwykle nie sa zdolne do utle¬ niania calosci doprowadzanego do nich paliwa weglo¬ wodorowego i czesc tego paliwa zawsze jest tracona jako koks w odprowadzanym zuzlu, pracuja one z wyz¬ sza sprawnoscia przy zasilaniu weglowodorami w sta¬ nie cieklym niz w przypadku zasilania stalym materia¬ lem weglowodorowym, jak koks. Poniewaz koks jest stalym) zdegradowanym weglowodorem, nie moze by zgazowywany ze sprawnoscia zblizona do 100%, jat ciekle zasilanie weglowodorowe i wieksze sa straty materialu weglowego w stopionym zuzlu powstaja¬ cym w generatorze niz w przypadku zasilania mate¬ rialem cieklym. Niezaleznie od tego, jakr material za¬ sila generetor, utlenianiu tego materialu sprzyja wy¬ soka temperatura generatora. W sposobie maksymalna temperatura w generatorze wynosi 2104 do 1982 °C, korzystnie 1260 do 1760°C, a najkorzystniej 1316 do 1371 °C. W takiej temperaturze mineralna pozostalosc przyjmuje postac stopionego zuzla, który jest odpro¬ wadzany od dolu reaktora.Stosowanie czlonu koksujacego miedzy strefa roz¬ puszczania a strefa zgazowania obnizaloby sprawnosc zintegrowanego procesu. Czlon koksujacy przetwarza, normalnie staly, rozpuszczony wegiel w paliwo des- tylatowe i gazowe weglowodory, przy duzej wydaj¬ nosci koksu. Strefa rozpuszczania równiez przetwa-124 860 13 Tza normalnie staly, rozpuszczony wegiel w paliwo destylatowe i gazowe weglowodory, lecz z minimalna wydajnoscia koksu. Poniewaz strefa rozpuszczania sama moze wytworzyc normalnie staly, rozpuszczony wegiel w ilosci wymaganej do uzyskania optymalnej sprawnosci cieplnej w zintegrowanym sposobie pro¬ wadzonym w urzadzeniu wedlug wynalazku, nie jest wymagany etap koksowania miedzy strefami uplyn¬ niania i zgazowania.Przeprowadzenie wymaganej reakcji w jednym eta¬ pie procesowym z minimalna wydajnoscia koksu jest bardziej efektywne niz zastosowanie dwóch etapów.Wedlug wynalazku, sumaryczna wydajnosc koksu, który wystepuje jedynie w postaci niewielkiego osadu w czlonie rozpuszczajacym, wynosi znacznie ponizej 1% wagowego, w odniesieniu do zasilajacego wegla, zwykle mniej niz 0,1% wagowego.Proces uplynniania wytwarza znaczna ilosc sprze¬ daznego paliwa cieklego i gazowych weglowodorów.Ogólna wydajnosc cieplna jest wyzsza w warunkach wytwarzania znacznych ilosci gazowych weglowodo¬ rów jak i paliw cieklych niz w przypadku warunków odpowiednich do wytwarzania wylacznie gazowych lub wylacznie cieklych weglowodorów. Przykladowo, strefa uplynniania winna wytwarzac co najmniej 8 lub 10% wagowych gazowych paliw C± do C4 i co naj¬ mniej 15 do 20% wagowych destylatowego paliwa cieklego (193 do 454°C), w odniesieniu do wprowa¬ dzanego wegla. Mieszanine metanu i etanu odzysku¬ je sie i sprzedaje jako gaz sieciowy. Mieszanine pro¬ panu i butanu odzyskuje sie i sprzedaje jako gaz ciekly (LPG). Oba te produkty sa paliwami wysokogatunko¬ wymi. Odzyskany z procesu olej paliwowy o tempera¬ turze wrzenia 193 do 454 °C jest wysokogatunkowym paliwem kotlowym. Jest on zasadniczo wolny od sub¬ stancji nieorganicznej i zawiera mniej niz okolo 0,4 do 0,5% wagowych siarki. Strumien weglowodorów Cs do wrzacych w 193 °C moze byc przetwarzany, przez obróbke i reforming, w wysokogatunkowe ben¬ zyny. Siarkowodór jest odzyskiwany z odpadów pro¬ cesowych w ukladzie usuwania gazowych skladników iwasnych i przetwarzany w siarke pierwiastkowa.Zalety wynalazku sa zilustrowane na fig. 1, przedsta¬ wiajacej krzywa sprawnosci cieplnej zintegrowanego _procesu uplynniania-zgazowywania wegla, na przy¬ kladzie bitumicznego wegla z Kentucky, przetwarza¬ nego w temperaturze czlonu rozpuszczajacego 427 do 460 °G i pod cisnieniem wodoru w tym czlonie 117 MPa. Temperatura w czlonie rozpuszczajacym- jest wyzsza od maksymalnej temperatury w podgrzewaczu wstepnym. Surowy wegiel jest wprowadzany do stre¬ fy uplynniania z ustalona szybkoscia, a mineralna po¬ zostalosc zawracana do obiegu w zawiesinie z ciek¬ lym rozpuszczalnikiem destylatowym i normalnie sta¬ lym, rozpuszczonym weglem, z szybkoscia tak dobra¬ na, by utrzymac sumaryczna zawartosc skladników -stalych w zasilajacej zawiesinie na poziomie 48% wa¬ gowych, która to wartosc jest bliska wartosci maksy¬ malnej, dopuszczalnej ze wzgledu na pompowalnosc zawiesiny (okolo 50 do 55% wagowych).Fig. 1 przedstawia zaleznosc sprawnosci cieplnej zintegrowanego procesu od wydajnosci rozpuszczo¬ nego wegla 454°C+, który jest staly w temperaturze pokojowej. Wielkosc ta obejmuje mineralna pozosta¬ losc, zawierajaca nierozpuszczona substancje organicz- 14 na oraz wycieki dolowe z kolumny prózniowej, uzyskane ze strefy uplynniania. Wycieki dolowe z kolumny prózniowej sa jedynym weglowym zasilaniem strefy zgazowania. Sa one przekazywane bezposrednio do 5 strefy zgazowania, bez obróbki posredniej. Ilosc nor¬ malnie stalego, rozpuszczonego wegla w wyciekach dolowych z kolumny mozna zmieniac, zmieniajac temperature, cisnienie wodoru lub czas rezydencji w strefie rozpuszczania lub stosunek zasilajacego wegla 10 do zawracanej do obiegu mineralnej pozostalosci. Ze zmiana ilosci rozpuszczonego wegla 454 °C+ w wy¬ ciekach dolowych z kolumny prózniowej automatycz¬ nie zmienia sie sklad zawracanej do obiegu zawiesiny.Krzywa A jest krzywa srpawnosci cieplnej zintegro- 15 wanego procesu uplynniania-zgazowania. Krzywa B przedstawia sprawnosc cieplna typowego procesu sa¬ mego zgazowania, a punkt C przedstawia obszar ma¬ ksymalnej sprawnosci cieplnej procesu zintegrowanego, który w przedstawionym przykladzie lezy okolo 72,4%.Uklad zgazowania z krzywej B obejmuje strefe ulte- niania, wytwarzajaca gaz syntezowy, reaktor konwer¬ tujacy, jednostke, w której usuwa sie kwasne sklad¬ niki gazowe z konwertowanej w bogaty w wodór stru¬ mien czesci gazu syntezowego, oddzielna jednostke do usuwania gazów kwasnych z tej czesci gazu synte¬ zowego, która jest stosowana jako paliwo oraz kon¬ wertor i reaktor metanizujacy, przeprowadzajace po¬ zostaly gaz syntezowy w gaz sieciowy. Sprawnosc cieplna ukladu zgazowania obejmujacego strefe utle¬ niania, reaktor konwertujacy i reaktor metanizujacy wynosi zwykle 50 do 65% i jest nizsza od sprawnosci cieplnej procesu uplynniania o umiarkowanej wydaj¬ nosci normalnie stalego, rozpuszczonego wegla. Czlon utleniajacy w ukladzie zgazowania wytwarza gaz syn* tezowy jako produkt pierwotny. Jak wyzej wskazano, poniewaz gaz syntezowy zawiera tlenek wegla, nie jest paliwem sprzedaznym i dla przetworzenia w paliwo sprzedazne wymaga konwetsji hydrogenatywnej lub konwersji w metanol. Tlenek wegla nie tylko jest toksyczny, lecz przy tym ma niska wartosc opalowa, co sprawia, ze koszta jego transportu sa niedopuszczal¬ nie wysokie.Mozliwosc stosowania w procesie wedlug wynalaz- 45 ku calosci lub co najmniej 60% ciepla zawartego w H2 i CO obecnych w gazie syntezowym jako paliwa w samej instalacji, bez stosowania hydrogenatywnej konwersji, przyczynia sie do podniesienia sprawnosci cieplnej zintegrowanego procesu wedlug wynalazku. 50 Aby gaz syntezowy mógl byc stosowany jako paliwa w urzadzeniu wedlug wynalazku, musi byc ono wy¬ posazone w przewody do przekazywania gazu synte¬ zowego lub czesci zawartego w nim CO do strefy uplynniania, po usunieciu kwasnych skladników gazui 55 a strefa uplynniania musi byc wyposazona w urza¬ dzenia dostosowane do spalania gazu syntezowego lub jego bogatej w tlenek wegla czesci, bez poddawania obróbce hydrogenatywnej. Jezeli ilosc gazu syntezo* wego nie jest wystarczajaca do pokrycia calosci zapo- 60 trzebowania procesu na paliwo, to instalaqa musi byc wyposazona w urzadzenia do transportowania innego paliwa, wytwarzanego w strefie rozpuszczania, jak wyzsze weglowodory, LPG lub paliwa gazowe, jak metan lub etan, do urzadzen spalajacych w pro- 65 cesie, dostosowanych do zasilania takim paliwem.124 860 15 Z fig. 1 wynika, ze sprawnosc cieplna zintegrowa¬ nego procesu przy wydajnosci rozpuszczonego wegla powyzej 45% nie jest wyzsza od sprawnosci uzyskiwa¬ nej w samym zgazowaniu. Jak wskazano na fig. 1, brak recyrkulacji mineralnej pozostalosci, katalizu¬ jacej reakqe uplynniania w procesie uplynniania po¬ woduje wzrost wydajnosci rozpuszczonego wegla 454°C + do okolo 6 %, w odniesieniu do wegla wprowadzo¬ nego do procesu.Fig. 1 wskazuje, ze zawracanie do obiegu mineral¬ nej pozostalosci powoduje obnizenie wydajnosci roz¬ puszczonego wegla 454°C + do 20—25%, co odpo¬ wiada obszarowi maksymalnej sprawnosci cieplnej zintegrowanego procesu. Zawracajac mineralna po¬ zostalosc do obiegu mozna uzyskac dokladna regulaqe wydajnosci rozpuszczonego wegla 454°C +, dla opty- mwlitwcyt spiawnoKri' ctejplney, przcz doboi tempera¬ tury, cisnienia wodoru, czasu rezydenqi i/lub sto¬ sunku zawracanej zawiesiny do zasilajacego wegla, przy utrzymywaniu stalego poziomu skladników sta¬ lych w zasilajacej zawiesinie.Punkt Di na krzywej A jest punktem chemicznego bilansu wodoru dla zintegrowanego procesu. Przy wy¬ dajnosci rozpuszczonego wegla 454 °C + =15% (punkt DJ, generator zgazowujacy wytwarza wodór w ilos¬ ci dokladnie odpowiadajacej zapotrzebowaniu proce¬ su uplynniania. Sprawnosc cieplna przy wydajnosci rozpuszczonego wegla 454 °G + odpowiadajacej punkt- towi Tt jest taka sama jak sprawnosc przy wyzszej wydajnosci rzopuszczonego wegla, odpowiadajacej punk¬ towi D2. Przy prowadzeniu procesu w zakresie nizszej wydajnosci punkt Dt strefa rozpuszczania musi byc Stosunkowo duza dla uzyskania odpowiedniego stop¬ nia hydrokrakingu, a strefa zgazowania bedzie stosun¬ kowo mala, z powodu stosunkowo malej ilosci wprowa¬ dzonego do niej materialu wegHstego. Przy prowadze¬ niu procesu w zakresie punktu D2 strefa rozpuszcza¬ nia bedzie stosunkowo mala, z powodu zmniejszonego hydrokrakingu, wymaganego w punkcie D2, lecz sto¬ sunkowo duza bedzie strefa zgazowania. W zakresie miedzy punktami Dt i D2, strefy rozpuszczania i zga¬ zowania beda wzglednie wywazone, a sprawnosc ciepl¬ na zblizona do maksymalnej.Punkt Bt na krzywej A jest punktem bilansu proce¬ sowego wodoru, obejmujacego straty wodoru w pro¬ cesie. Punkt Et wskazuje ilosc rozpuszczonego wegla 454°C +, jaka musi byc wytworzona i przekazana do strefy zgazowania, dla wytworzenia wodoru w ilosci odpowiadajacej .zapotrzebowaniu procesu i pokrywa¬ jacej straty w cieklych i gazowych strumieniach pro¬ duktu. Przy stosunkowo duzej ilosci rozpuszczonego wegla 454°C + w punkcie E, sprawnosc cieplna jest taka sama jak w punkcie Ei- 'W warunkach punktu 1^ wielkosc czlonu rozpuszczajacego bedzie stosun¬ kowo duza, dla uzyskania wymaganego w tym punkcie wyzszego stopnia hydrokrakingu, a wielkosc genera¬ tora zgazowujacego bedzie odpowiednio stosunkowo mala. Z drugiej strony, w warunkach punktu E2 wiel¬ kosc czlonu rozpuszczajacego bedzie stosunkowo ma¬ la, z powodu nizszego stopnia hydrokrakingu, a wiel¬ kosc generatora zgazowujacego stosunkowo duza. Stre¬ fy rozpuszczania i zgazowania beda mialy wzglednie zrównowazona wielkosc miedzy punktami ^ i E2 (tzn. miedzy wydajnoscia rozpuszczonego wegla 454°C 16 + okolo 17,5 i 27% wagowych), a w tej strefie posred¬ niej sprawnosc cieplna jest najwyzsza.W punkcie X na linii E^ wydajnosc rozpuszczo¬ nego wegla 454°C + bedzie dokladnie odpowiada£ 5 zapotrzebowaniu procesu na wodór i paliwo. Miedzy punktami Ex i X calosc rozpuszczonego wegla 454 °C + nie zuzytkowywana do wytwarzania wodoru jest zu¬ zytkowywana jako paliwo w procesie, a wiec hydro- genatywna konwersja gazu syntezowego nie jest wy¬ li magana i sprawnosc cieplna jest wysoka. W zakresie miedzy punktami X i E2 nie caly nadmiar rozpuszczo¬ nego wegla 454 °C + moze byc zuzytkowywany w pro¬ cesie i jego czesc wymaga dalszej konwersji, w celu. sprzedazy w postaci gazu sieciowego. ib Fig. 1 wykazuje, ze sprawnosc cieplna zintegrowa¬ nego procesu wzrasta ze wzrostem ilosci gazu synte¬ zowego dostepnego jako paliwo i osiaga maksimum. w punkcie Y, w którym gaz syntezowy jest wytwarza¬ ny w ilosci dokladnie odpowiadajacej calkowitemu. 20 zapotrzebowaniu procesu na paliwo. W punkcie Y sprawnosc zaczyna sie zmniejszac, poniewaz gaz syn¬ tezowy wytwarzany jest w ilosci wiekszej niz moze byc zuzytkowywana jako paliwo w procesie i poniewaz od punktu Y konieczny staje sie reaktor metanizujacy, H przetwarzajacy nadmiar gazu syntezowego w gaz sie¬ ciowy. Fig. 1 wskazuje, ze charakteryzujaca wynala¬ zek zwiekszona sprawnosc cieplna uzyskuje sie, gdy ilosc rozpuszczonego wegla 454 °C + wystarcza do- wytworzenia jakiejkolwiek ilosci, np. od okolo 5, 1,0 *° lub 20 do okolo 90 lub 100% paliwa zuzytkowanego- w procesie.Z fig. 1 wynika równiez, ze zwiekszona sprawnosc utrzymuje sie, aczkolwiek w mniejszym stopniu, gdy wiekszosc gazu syntezowego jest stosowana, bez me- 85 tanizacji, do pokrycia zapotrzebowania procesu na pa¬ liwo, a ograniczony jego nadmiar wymaga metanizacji dla uczynienia go sprzedaznym. Gdy ilosc wytworzo¬ nego gazu syntezowego wymagajacego metanizacji staje sie nadmierna, jak wskazano w punkcie Z, ko- 40 rzysci podwyzszenia sprawnosci cieplnej wedlug wy¬ nalazku zostaja utracone. Nalezy zwrócic uwage, ze podwyzszenie sprawnosci cieplnej przemyslowej insta¬ lacji wedlug wynalazku o 1 % moze dac oszczednosci roczne rzedu 10 milionów dolarów. 45 Proces uplynniania winien byc prowadzony w ta¬ kich warunkach, by ilosc wytworzonego normalnie stalego, rozpuszczonego wegla 454°C + wynosila, w odniesieniu do suchego wegla wprowadzanego do procesu, 15 do 40, korzystnie 15 do 30, a jeszcze ko- 59 rzystniej 17 do 27%, co daje wynikajaca z wynalazkn korzysc podwyzszenia sprawnosci cieplnej.Jak wyzej stwierdzono, sumaryczne zapotrzebowa¬ nie procesu na energie, w przeliczeniu na energie cieplna, winno byc w co najmniej 5, 10, 20 lub 30, do 58 100% pokrywane gazem syntezowym wytwarzanym, z materialu wprowadzanego do strefy generatora zga¬ zowujacego, a w pozostalej czesci paliwem wytwarza¬ nym w strefie uplynniania i/lub energia doprowadzana- spoza procesu, jak energia elektryczna. Korzystne jest,. 60 gdy ta czesc paliwa zuzytkowanego w instalacji, która nie jest gazem syntezowym, pochodzi z procesu uplyn¬ niania, a nie z surowego wegla, poniewaz uprzednia obróbka wegla w procesie uplynniania umozliwia wyekstrahowanie z niego cennych frakcji przy podwyz- 65 szonej sprawnosci zintegrowanego procesu.124 860 17 Jak wyzej przedstawiono, wysoka sprawnosc cieplna jest zwiazana z umiarkowana wydajnoscia normalnie stalego, rozpuszczonego wegla, a ta z kolei jest zwiaza¬ na z umiarkowanymi warunkami uplynniania. W umiar¬ kowanych warunkach wydajnosc gazowych weglowo¬ dorów i paliw cieklych ze strefy uplynniania jest znacz¬ na. Warunki takie nie sprzyjaja bardzo wysokiej i bar¬ dzo niskiej wydajnosci normalnie stalego, rozpuszczo¬ nego wegla. Jak wskazano, umiarkowane warunki, da¬ jace stosunkowo wywazona mieszanine gazowych weglo¬ wodorów oraz cieklego i stalego w^gla w strefie roz¬ puszczania wymagaja instalacji o odpowiednio wywa¬ zonych, posrednich wielkosciach stref rozpuszczania i zgazowania.W przypadku wlasciwego zrównowazenia wielkosci stref rozpuszczania i zgazowania* generator zgazowu- jacj bedzie wytwarzac wiecej gazu syntezowego niz wynika z zapotrzebowania procesu na wodór. Taki zrównowazony proces wymaga instalacji z urzadze¬ niami do przekazywania strumienia gazowego, po usu¬ nieciu z gazu syntezowego skladników kwasnych, do strefy uplynniania lub innego punktu lub punktów w procesie, gdzie istnieja urzadzenia dostosowane do spalania gazu syntezowego lub bogatej w tlenek wegla czesci tego gazu, jako paliwa procesowego.Ogólnie, spalanie gazu syntezowego lub tlenku wegla wymaga palników innego typu niz stosowane do spa¬ lania gazowych weglowodorów. Tylko w takiej insta¬ lacji mozna * zyskac optymalna sprawnosc termiczna.Dla tej przyczyny ta cecha wynalazku jest krytyczna, jezeli ma byc uzyskana optymalizacja sprawnosci ciepl¬ nej wedlug wynalazku.Umiarkowana i stosunkowo wywazona operacje, jak opisana, najlatwiej uzyskuje sie dopuszczajac do ustalenia sie w czlonie rozpuszczajacym warunków reakcyjnych odpowiednich dla tego urzadzenia, nie ograniczajac reakcji i nie prowadzac jej z nadmierna intensywnoscia.Przykladowo, reakqe hydrokrakingu nie powinny byc prowadzone z nadmierna intensywnoscia, tak, by normalnie staly, rozpuszczony wegiel byl wytwarzany w bardzo malej ilosci lub wcale nie byl wytwarzany.Z drugiej strony, reakcje hydrokrakingu nie powinny byc nadmiernie ograniczane, poniewaz przy bardzo wysokiej wydajnosci normalnie stalego, rozpuszczo¬ nego wegla silnemu zmniejszeniu uleglaby sprawnosc procesu. Poniewaz reakcje hydrokrakingu sa egzoter¬ miczne, nalezy dopuscic do naturalnego wzrostu tem¬ peratury w czlonie rozpuszczajacym powyzej tempera¬ tury podgrzewacza wstepnego.Jak wyzej wskazano, niedopuszczenie do takiego wzrostu temperatury wymagaloby doprowadzenia znacz¬ nie wiekszej ilosci wodoru niz wymagana w przypadku dopuszczenia do jej wzrostu. To z kolei obnizyloby sprawnosc cieplna, gdyz ilosc wytworzonego H3 znacz¬ nie przewyzszalaby wymagania procesu, a ponadto konieczne byloby wydatkowanie dodatkowej energii na sprezenie nadmiaru wodoru. Wystapieniu róznicy temperatury miedzy strefami podgrzewania wstep¬ nego i rozpuszczania mozna by zapobiec podwyzsze¬ niem temperatury w podgrzewaczu wstepnym, lecz wymagaloby to uzycia nadmiaru paliwa w strefie pod¬ grzewacza wstepnego.Jak wynika z powyzszego, kazde usilowanie utrzy¬ mania podgrzewacza wstepnego i czlonu rozpuszcza^ 18 jacego w tej samej temperaturze byloby przeciwne naturalnej tendencji reakcji rozpuszczania i obnizyloby sprawnosc cieplna procesu.Mineralna pozostalosc wytwarzana w procesie sta- 5 nowi katalizator uwodorniania i hydrokrakingu. Za¬ wracanie jej do obiegu, w celu zwiekszenia jej steze¬ nia, powoduje zwiekszenie szybkosci reakqi samorzut¬ nych, co skraca czas rezydencji w czlonie rozpuszcza¬ jacym i/lub zmniejsza wymagana wielkosc strefy roz- 10 puszczania. Mineralna pozostalosc jest zawieszona w produkcie w postaci bardzo drobnych czastek, wielkosci 1 do 20 mikrometrów. Mala wielkosc czastek przy¬ puszczalnie ma korzystny wplyw na czynnosc katali¬ tyczna. Zawracanie katalitycznego materialu do obie- 15 gu znacznie ogranicza ilosc wymaganego rozpuszczal¬ nika. Z tego powodu zawracanie mineralnej pozosta¬ losci, procesowei w zawiesinie w cieklym rozpuszczal¬ niku destylatowym, w ilosci wystarczajacej do zapew¬ nienia wlasciwej równowagowej czynnosci katalitycz¬ ni nej, ma korzystny wplyw na sprawnosc cieplna pro¬ cesu.Katalityczne i inne efekty zwiazane z zawracaniem do obiegu mineralnej pozostalosci procesowej moga zmniejszyc o okolo polowe lub nawet w wiekszym 25 stopniu wydajnosci normalnie stalego, rozpuszczo¬ nego wegla w strefie uplynniania, poprzez reakcje hydrokrakingu. oraz indukowanie zwiekszonego usu¬ wania siarki i tlenu. Jak wskazano na fig. 1, 20—25% wydajnosci rozpuszczonego wegla 454 °C + daje za- 30 sadniczo maksymalna sprawnosc cieplna w zintegro¬ wanym procesie uplynnianie-zgazowywanie. Podobny stopien hydrokrakingu nie moze byc uzyskany przez samo doprowadzenie czlonu rozpuszczajacego do pod¬ wyzszonej temperatury, bez wykorzystania w tym celu 85 zachodzacych w nim reakcji egzotermicznych, ponie¬ waz spowodowaloby to nadmierne koksowanie.Stosowanie katalizatora zewnetrznego w procesie uplynniania nie jest równowazne zawracaniu do obiegu mineralnej pozostalosci, poniewaz wprowadzenie zew- 40 netrznego katalizatora zwiekszyloby koszta procesu i skomplikowalo go, a przez to zmniejszylo jego spraw¬ nosc w stosunku do procesu prowadzonego z uzyciem katalizatora powstajacego samorzutnie. Dla tej przy¬ czyny w procesie prowadzonym w urzadzeniu wedlug 45 wynalazku nie stosuje sie katalizatora zewnetrznego.Jak juz wskazano, krzywa optymalizacji sprawnosci cieplnej z fig. 1 przedstawia zaleznosc sprawnosci, cieplnej od wydajnosci normalnie stalego, rozpuszczo¬ nego wegla i wymaga, by calosc uzyskanego normalnie 50 stalego, rozpuszczonego wegla, bez wegla cieklego i ga¬ zowych weglowodorów, byla przekazywana do gene¬ ratora zgazowujacego. Dlatego nieodzowne jest sto¬ sowanie w instalacji pracujacej wedlug opisanej krzy¬ wej optymalizacji prózniowej kolumny destylacyjnej, 55 korzystnie lacznie z kolumna pracujaca pod cisnieniem atmosferycznym, dla uzyskania calkowitego oddzie¬ lenia normalnie stalego, rozpuszczonego wegla od wegla cieklego i gazowych weglowodorów. Sama kolumna, atmosferyczna nie jest zdolna do calkowitego oddzie- A0 lenia cieczy destylatowej od normalnie stalego, roz- puszczonego wegla. Kolumna atmosferyczna moze byc pominieta w procesie, jezeli to jest pozadane. Przeka¬ zywanie do generatora zgazowujacego cieklego wegla spowodowaloby obnizenie sprawnosci, poniewaz w 65 przeciwienstwie do normalnie stalego, rozpuszcza124 860 19 nego wegla, wegiel ciekly jest wysokogatunkowym pa¬ liwem. Wytwarzanie cieklego wegla pochlania wiecej wodoru niz wytwarzanie normalnie stalego rozpuszczo¬ nego wegla. "Wzrost zawartosci wodoru w cieklym weglu bylby tracony w strefie utleniania, a ta strata 5 powodowalaby obnizenie sprawnosci procesu.Schemat operacyjny zintegrowanego procesu w urzadzeniu wedlug wynalazku jest przedstawiony na fig. 2. Wysuszony i sproszkowany surowy wegiel, który stanowi calosc zasilania procesu surowym weglem, io jest przewodem 10 przekazywany do zbiornika mie- szajacego zawiesine 12, gdzie jest mieszany z goraca, zawierajaca rozpuszczalnik zawiesina z procesu, ply¬ naca W przewodzie 14. Zawierajaca rozpuszczalnik, zawracana do obiegu zawiesina (w zakresie 1,5—2,5 15 czesci wagowych na 1 czesc wagowa wegla) jest pom¬ powana w przewodzie 16 21 pomoca nompy tlokowej 10 i mieszana z obiegowym wodorem dochodzacym przewodem 20 oraz z wodorem uzupelniajacym do¬ chodzacym przewodem 92, a nastepnie przechodzi 2& przez wstepny podgrzewacz rurowy 22, z którego przewodem 24 jest doprowadzana do czlonu rozpusz¬ czajacego 26. Stosunek wodoru do zasilajacego wegla wynosi okolo 1,24 m3/kg.Temperatura reagentów na wylocie z podgrzewa- *5 cza wstepnego wynosi okolo 371 do 404 °C. W tej temperaturze wegiel jest czesciowo rozpuszczony w obiegowym rozpuszczalniku i rozpoczynaja sie egzo¬ termiczne reakcje uwodorniania i hydrokrakingu. Pod¬ czas gdy w podgrzewaczu rurowym temperatura stop- 30 niowo wzrasta, temperatura w czlonie rozpuszczaja¬ cym jest w zasadzie równomierna. Cieplo reakcji hy¬ drokrakingu, zachodzacych w czlonie rozpuszczaja¬ cym, podwyzsza temperature reagentów do 449— 466 °C. Temperatura reakcji i lagodzenie przebiegu 35 reakcji egzotermicznych sa dokonywane injekcja, w róznych punktach czlonu rozpuszczajacego, wodoru doprowadzanego przewodem 28.Wyciek z, czlonu rozpuszczajacego przewodem 29 dochodzi do ukladu separacyjnego para/ciecz 30. 40 Odbierany z separatora od góry strumien goracych par jest oziebiany w szeregu wymienników ciepla i do¬ datkowych separatorów para/ciecz i odbierany prze¬ wodem 32. Ciekly destylat z separatorów przewodem 34 dochodzi do pracujacej pod cisnieniem atmosfe- 45 rycznym kolumny frakcjonujacej 36. Nie skroplony gaz w przewodzie 32, zawierajacy nie przereagowany wodór, metan i inne lekkie weglowodory oraz H2S i C02 przechodzi do jednostki usuwajacej kwasne skladniki gazu 38, w której zostaja zatrzymane H2S 50 i C02. Odzyskany siarkowodór jest przeprowadzany w siarke pierwiastkowa, która jest odprowadzana z pro¬ cesu przewodem. 40. Czesc oczyszczonego gazu jest przekazywana przewodem 42 do dalszego przerobu w kriogenicznej jednostce 44, dla usuniecia znacznej 55 ilosci metanu i etanu, które jako gaz sieciowy r.a odpro¬ wadzane przewodem 46 oraz propanu i butanu, które jako LPG sa odprowadzane przewodem 48. Oczyszczo¬ ny wodór (czystosc 90%) odprowadzany przewodem 50, po zmieszaniu z pozostalym gazem z etapu u-uwa- 60f nia skladników kwasnych z przewodu 52 stanowi obie¬ gowy wodór procesu.Ciekla zawiesina z separatorów para/ciecz 30 prze¬ chodzi przewodem 56 i rozdziela sie na dwa glówne strumienie, 58 i 60. Strumien 58 stanowi obiegowa za- « 20 wiesine, zawierajaca rozpuszczalnik, normalnie staly, rozpuszczony wegiel i katalityczna mineralna pozosta¬ losc. Nie zawracana do obiegu czesc zawiesiny prze¬ chodzi przewodem 60 do pracujacej pod cisnieniem atmosferycznym kolumny frakcjonujacej 36, w której- nastepuje rozdzielenie glównych produktów procesu.W kolumnie frakcjonujacej 36 zawiesina jest podda^ wana destylacji pod cisnieniem atmosferycznym. Gór¬ nym przewodem 62 odprowadza sie strumien lzej¬ szych weglowodorów, przewodem 64 strumien sred¬ niego destylatu, a przewodem 66 strumien dolowy.Strumien dolowy przewodem 66 jest doprowadzany do prózniowej kolumny destylacyjnej 68. Temperatura zasilania ukladu frakcjonujacego jest utrzymywana na tak wysokim poziomie, ie dodatkowe jego podgrze¬ wanie nie jest konieczne, poza ogrzewaniem przy roz¬ ruchu instalacji. M/eszanina oleju opalowego z atmos¬ ferycznej kolumny w przewodzie 64 i sredni destylat odzyskiwany z kolumny prózniowej przewodem 70 stanowia wiekszosc oleju opalowego uzyskiwanego w procesie. Produkt ten jest odprowadzany przewodem 72. Strumien w przewodzie 72 zawiera destylatowy olej opalowy o temperaturze wrzenia 193—454°C.Jego czesc moze byc zawracana do zbiornika miesza¬ jacego zawiesine zasilajaca 12, przewodem 73, dla re¬ gulacji stezenia skladników stalych w zawiesinie zasi¬ lajacej i sto-unku wegiel/rozpuszczalnik. Strumien powrotny 73 nadije procesowi elastycznosc, umozli¬ wiajac zmiane stosunku rozpuszczalnika do zawraca¬ nej do obiegu zawiesiny, tak, ze stosunek ten nie jest ostatecznie ustalony vr procesie stosunkiem skladni¬ ków w przewodzie 58. Moze on równiez poprawic pompowalnosc zawiesiny.Wycieki dolowe z kolumny prózniowej, zawierajace calosc normalnie stalego, rozpuszczonego wegla oraz nierozpuszczona substancje organiczna i nieorganicz¬ na, nie zawierajace cieczy destylatowej i gazowych weglowodorów, przekazuje sie przewodem 74 do strefy zgazowania z czesciowym utlenieniem 76. Poniewaz generator zgazowujacy 76 jest dostosowany do przyj¬ mowania i przetwarzania strumienia zawierajacego zawiesine weglowodorowa, nie jest konieczne stoso¬ wanie konwersji weglowodorów miedzy kolumna próz¬ niowa 68 i generatorem zgazowujacym 76, jak koksowa¬ nie, które niszczyloby zawiesine i powodowalo ko¬ niecznosc ponownego sporzadzania zawiesiny w wo¬ dzie. Ilosc wody wymaganej do sporzadzania zawie¬ siny koksu jest wieksza od ilosci wody normalnie wy¬ maganej w generatorze zgazowujacym, tak wiec spraw¬ nosc g-n?ratora zostalaby zmniejszona o cieplo tra¬ cone na odparowanie nadmiaru wody. Wolny od azotu tlen do generatora 76 jest wytwarzany w tlenowni 78 i przekazywany do generatora przewodem 80. Para wodna do generatora-jest doprowadzana przewodem 82. Calosc mineralnej zawartosci zasilajacego wegla jest odprowadzana z procesu jako obojetny zuzel prze¬ wodem 84, od dooi generatora 76. Czesc gazu synte¬ zowego wytworzonego w generatorze 76 przechodzi przewodem 86 do reaktora konwertujacego 88, w któ¬ rym nastepuje konwersja pary wodnej i CO do H2 i C02. Po przejsciu przez strefe usuwania kwasnych skladników gazu 89, zatrzymujacej H2S i C02,' oczysz¬ czony wodór (czystosc 90 do 100%) jest sprezany do cisnienia procesowego, za pomoca sprezarki 90 i prze¬ wodem 92 przekazywany jako wodór uzupelniajacy124 860 21 do stref podgrzewania wstepnego 22 i rozpuszczania 20.Jak wyzej wyjasniono*, cieplo powstajace w strefie zgazowania 76 nie jest traktowane jako energia zuzyt- kowywana w procesie, lecz jako cieplo reakcji potrzeb¬ ne do wytworzenia gazu syntezowego.Krytyczna cecha wynalazku jest to, ze ilosc gazu syntezowego wytworzonego w generatorze zgazowu- jacym 76 wystarcza nie tylko na pokrycie zapotrzebo¬ wania na czasteczkowy wodór w procesie, lecz równiez, z pominieciem etapu metanizacji, 5 do 100% calosci zapotrzebowania procesu na cieplo i energie. Ta czesc gazu syntezowego, która nie jest doprowadzana do re¬ aktora konwertujacego, przewodem 94 dochodzi do jednostki usuwajacej kwasne skladniki gazu 96, gdzie nastepuje usuniecie G02 i H2S. Po usunieciu H3S gaz odpowiada stawianym paliwom wymaganiom srodo¬ wiskowym, natomiast usuniecie C02 podwyzsza ciep¬ lo spalania gazu syntezowego, przy stosowaniu go jako paliwa. Strumien oczyszczonego gazu syntezowe¬ go przewodem 98 dochodzi do kotla 100. Kociol 100 jest wyposazony w urzadzenia do spalania gazu syn¬ tezowego. Woda do kotla 100 jest doprowadzana prze¬ wodem 102 i w kotle przeprowadzana w pare, która przewodem 104 dochodzi do procesu jako para ener¬ getyczna, sluzaca np. do napedzania pompy tlokowej 19. Oddzielny strumien gazu syntezowego z usuwaja¬ cej kwasy jednostki 96 jest przewodem 106 przeka¬ zywany do podgrzewacza wstepnego 92, gdzie jest zuzytkowywany jako paliwo.Podobnie gaz syntezowy moze byc zuzytkowywany w innym wymagajacym paliwa punkcie procesu. Jezeli gaz syntezowy nie pokrywa calosci zapotrzebowania procesu na paliwo, to pozostalosc zapotrzebowania pro¬ cesu na paliwo i energie moze byc pokrywana z ja¬ kiegokolwiek strumienia niskogatunkowego paliwa, wy¬ tworzonego bezposrednio w strefie uplynniania. Je¬ zeli to jest ekonomiczniejsze, calosc lub ta czesc energii procesowej, która nie pochodzi z gazu syntezowego, moga byc doprowadzane ze zródel zewnetrznych w sto¬ sunku do procesu, nie ukazanych, jak z energii elek¬ trycznej.Dodatkowy gaz syntezowy moze byc przekazywany przewodem 112 do reaktora konwertujacego 114, w celu podwyzszenia stosunku wodoru do tlenku wegla z wartosci 0,6 do 3. Wzbogacona mieszanina wodoru iest nastepnie przekazywana przewodem 116 do reak¬ tora metanizujacego 118, w celu przetworzenia w gaz sieciowy, który przewodem 120 jest przekazywany do mieszania z gazem sieciowym w przewodzie 46. Ilosc gazu sieciowego, w przeliczeniu na cieplo spalania, przechodzaca przewodem 120 jest mniejsza od ilosci gazu syntezowego stosowanego jako paliwo procesowe, przechodzacego przewodami 98 i 106. Jest to waru¬ nek uzyskania podwyzszonej sprawnosci cieplnej w procesie.Czesc strumienia oczyszczonego gazu syntezowego jest przewodem 122 przekazywana do separatora krio¬ genicznego 124, gdzie nastepuje rozdzielenie wodoru i tlenku wegla. Zamiast separatora kriogenicznego moz¬ na zastosowac separator adsorpcyjny. Bogaty w wodór strumien jest odprowadzany przewodem 126 i moze byc mieszany ze strumieniem wodoru uzupelniaja¬ cego w przewodzie 92, przekazywany do strefy uplyn¬ niania oddzielnie lub sprzedawany jako produkt pro¬ cesu. Strumien bogaty w tlenek wegla jest odprowa- 22 dzany perzwodem 128 i moze byc mieszany z gazem syntezowym stosowanym jako paliwo procesowe w przewodzie 98 lub w przewodzie 106, sprzedawany lub stosowany niezaleznie, jako paliwo procesowe lub 5 surowiec chemiczny.Fig. 2 ukazuje, ze sekcja zgazowywania procesu jest wysoce zintegrowana z sekcja uplynniania. Calosc za¬ silania sekcji zgazowania (VTB) pochodzi ze strefy uplynniania, a calosc lub wiekszosc produktów gazo- 10 wych sekcji zgazowywania jest zuzytkowywana w pro¬ cesie, badz to jako reagent, badz tez jako paliwo.Przyklad I. Surowy wegiel bitumiczny z Ken¬ tucky proszkuje sie, suszy i miesza z goraca, zawiera- 15 jaca rozpuszczalnik zawiesina z procesu. Mieszanine wegiel—obiegowa zawiesina (w zakresie 1,5—2,5 czesci wagowych zawiesiny na jedna czesc wegla) przepom¬ powuje sie, lacznie z wodorem, przez opalana strefe podgrzewacza wstepnego do strefy rozpuszczania. 20 Stosunek wodoru do wegla wynosi okolo 1,24 m3/kg.Temperatura reagentów na wylocie z podgrzewacza wstepnego wynosi 371—399 °C. W tym punkcie wegiel jest czesciowo rozpuszczony w obiegowej zawiesinie i rozpoczynaja sie egzotermiczne reakcje uwodorniania i hydrokrakingu. Cieplo tych reakcji w strefie rozpusz- 25 czania dalej podwyzsza temperature reagentów, do 438—466 °C. Szybkosc przebiegu reakcji egzotermicz¬ nych jest ograniczana injekcja wodoru w róznych punktach czlonu rozpuszczania.Wyciek ze strefy rozpuszczania przechodzi przez uklad rozdzielania produktu, obejmujacy kolumne atmosferyczna i kolumne prózniowa. Pozostalosc 454°C z kolumny prózniowej, zawierajaca calosc nierozpusz- czonej mineralnej pozostalosci oraz calosc normalnie stalego, rozpuszczonego wegla, wolnego od wegla cieklego i gazowych weglowodorów, jest wprowadzana do zasilanego tlenem generatora zgazowujacego. Wy¬ twarzany w generatorze gaz syntezowy o wartosci sto¬ sunku H2 do CO okolo 0,6 przechodzi do reaktora konwertujacego, gdzie para wodna i tlenek wegla ule¬ gaja konwersji w wodór i dwutlenek wegla. Z kolei gaz przechodzi przez etap usuwania skladników kwas¬ nych, gdzie zostaje zatrzymany dwutlenek wegla i siar¬ kowodór. Wodór (czystosc 94%) zostaje sprezony i jako wodór uzupelniajacy jest przekazywany do strefy podgrzewania wstepnego i rozpuszczania.W niniejszym przykladzie ilosc weglowodorowego materialu wprowadzanego do strefy zgazowania wys¬ tarcza do wytworzenia gazu syntezowego w ilosci po- 50 krywajacej zapotrzebowanie procesu na wodór, wlacz¬ nie ze stratami procesowymi* otaz okolo 5 % sumarycz¬ nego zapotrzebowania na energie, przez bezposred¬ nie spalanie w procesie. Pozostalosc zapotrzebowania procesu na energie pokrywa sie spalaniem lekkich ga- 55 zowych weglowodorów lub weglowodorów ciezszych, wytwarzanych w strefie uplynniania oraz energia elek¬ tryczna kupowana ze zródel zewnetrznych.Stosowany jako material zasilajacy bitumiczny wegiel z Kentucky ma nastepujacy sklad: 60 % wagowych w przeliczeniu na substancje sucha: wegiel — 71,5 wodór — 5,1 siarka -^ 3,2 « azot — 1,3124 860 23 24 tlen — 9,6 popiól — 8,9 wilgoc — — Ponizej zestawiono produkty strefy uplynniania.Z zestawienia wynika, ze strefa uplynniania wytwarza produkty ciekle i gazowe oraz zawierajaca popiól po¬ zostalosc 454 °C +. Glównym produktem procesu jest bezpopiolowy olej opalowy, zawierajacy 0,3% wagowych siarki, który moze byc zuzytkowywany w elektrowniach i w instalacjach przemyslowych.Produkty etapu uwodorniania (czlon rozpuszcza¬ nia). Wydajnosc w % wagowych suchego wegla: . gazyCi—C4 — 1,6,2 weglowodory C5 do wrzacych w 193°Q — 11,6 . destylatowy olej opalowy (193— 454°C) — 31,6 staly, rozpuszczony wegiel 454 °C+ — 17,7 nierozpuszczony material organiczny — 5,4 material nieorganiczny — 5,3 H2S — 2,1 CO +C02 — 1,9 H20 — 7,8 NH3 — 0,9 suma 104,5 zuzycie wodoru, % wagowych — 4,5 Produkty pozostale do sprzedazy po pokryciu zapo1 trzebowania instalaqi na paliwo: wegiel zasilajacy (w przelicze¬ niu na substancje sucha) — 27,2 x 106 kg/doba gaz sieciowy — 0,66 x 106 m/doba LPG — 2 563 m3/doba weglowodory frakcji naftowej — 2 874 m3/doba destylatowy olej opalowy — 6 497 m3/doba Bilans energii wprowadzonej, energii uzyskanej i sprawnosc cieplna zintegrowanego procesu przed¬ stawiaja sie nastepujaco: Energia wprowadzona kjxl06/doba (wegiel 27,2 x 10* kg/doba) — 193 410x4.18 energia elektryczna (132 me¬ gawaty)* — 7 900 x 4.18 suma 201310x4.18 Energia uzyskana gaz sieciowy1) — 7 688 x 4.18 LPG — 21431x4.18 weglowodory frakcji naftowej — 32 773 x4.18 destylatowy olej opalowy — 82 926 x 4.18 suma 144 818x4.18 Sprawnosc cieplna, % — 71,9 * przy zalozeniu sprawnosci cieplnej elektrowni 34% *) 11 590x4.18 kj/m3 Niniejszy przyklad wykazuje, ze przy prowadzeniu zintegrowanego procesu uplynnianie-zgazowywanie w taki sposób, ze ilosc materialu weglowodorowego prze¬ kazywanego ze strefy uplynniania do strefy zgazowania wystarcza do wytwarzania w generatorze zgazowujacym gazu syntezowego w ilosci pokrywajacej zapotrzebowanie procesu na wodór i pokrycie sumarycznego zapotrze¬ bowania procesu na energie jedynie w 5% sprawnosc cieplna zintegrowanego procesu wynosi 71,9%.Przyklad II. Zintegrowany proces uplynnia¬ nie-zgazowywanie prowadzi sie podobnie jak w przy¬ kladzie I i stosujac jako zasilanie ten sam bitumiczny 15 25 wegiel z Kentucky, z tym, ze weglowodorowy mate¬ rial jest przekazywany ze strefy uplynniania do stre¬ fy zgazowania w ilosci umozliwiajacej wytwarzanie w strefie zgazowania gazu syntezowego pokrywajacego 5 w calosci zapotrzebowanie procesu na wodór oraz w okolo 70% sumy zapotrzebowania procesu na energie, przez bezposrednie spalanie tego gazu w procesie.Produkty strefy uplynniania. Wydajnosc w % wa¬ gowych suchego wegla: ltt gazy C1—C4 — 12,8 weglowodory C5 do wrzacych w 193°C — 9,9 destylatowy olej opalowy (193—454°C) — 28,8 staly, rozpuszczony wegiel 454°C+ — 25,3 nierozpuszczony material or¬ ganiczny — 5,5 material nieorganiczny — 9,3 H2S — 2,0 CO+C02 — 1,8 H20 — 7,7 NH3 — 0,7 suma 103,8 zuzycie wodoru, % wagowych — 3,8 Produkty pozostale do sprzedazy po pokryciu zapo¬ trzebowania instalacji na paliwo: wegiel zasilajacy (w przeli- 30 czeniu na substancje supha) — 27,2 x 106 kg/doba gaz sieciowy — 2,16 x 106 m3/doba LPG — 2 026 m3/doba weglowodory frakcji naftowej — 2 874 m3/doba destylatowy olej opalmy — 5 921 m3/doba 35 Bilans energii wprowadzonej, energii uzyskanej i sprawnosc cieplna zintegrowanego procesu przedsta¬ wiaja sie nastepujaco: Eenergia wprowadzona kj x 10*/doba wegiel (27,2 x 106 kg/doba) —193 410 x 4.18 energia elektryczna (132 me¬ gawaty) — 7 900x4.18 suma 201310x4.18 Energia uzyskana 45 gaz sieciowy1) — 25 364 x 4.18 LPG — 16 933x4.18 weglowodory frakcji naftowej — 27 970 x 4.18 destylatowy olej opalowy — 75 579 x 4.18 suma 145 846x4.18 50 Sprawnosc cieplma, % — 72,4 0 11 590x4.18 kj/m3 Uzyskana w przykladzie II sprawnosc cieplna 72,4% jest wyzsza od uzyskanej w przykladzie I (71,9%) o 0,5% (w obu przykladach jako zasilanie stosowano 55 ten sam wegiel bitumiczny z Kentucky). Wyzsza spraw- nosc cieplna jest wynikiem zwiekszonej produkcji gazu syntezowego W generatorze zz izowujaoym, która w przykladzie I pokrywala calosc zapotrzebowania procesu na wodór i 5% zapotrzebowania procesu na *° energie, a w przykladzie II ralosc zapotrzebowania na wodór i 70% zapotrzebowanie na energie.Przyklad III. Zintegrowany proces uplynnia¬ nie-zgazowywanie prowadzi sie podobnie jak w przy¬ kladzie II i stosujac zasilanie tym samym bitumicz- 65 nym weglem z Kentucky, z tym, ze calosc nadmiaru 40124 860 25 2* gazu syntezowego, po pokryciu zapotrzebowania pro¬ cesu na wodór, jest metanizowana na sprzedaz. Ca¬ losc zapotrzebowania procesu na paliwo jest pokry¬ wana gazami C±—C2 wytworzonymi w etapie uplyn¬ niania.Produkty strefy uplynniania. Wydajnosc w % wa¬ gowych wegla suchego: gazyCt—C4 — 12,8 weglowodory C5 do wrzacych w 193°C — 9,9 destylatowy olej opalowy (193—454 °C) — 28,8 staly, rozpuszczony wegiel 454 CC+ — 25,3 nierozpuszczony material organiczny — 5,5 materialnieorganiczny — 9,3 U2S — 2,0 CO-bCOa — 1,8 H20 — 7,7 NH* — Q»7 suma 103,8 zuzycie wodoru, % wagowych — • 3,8 Produkty pozostale do sprzedazy po pokryciu za¬ potrzebowania instalacji na paliwo: wegiel zasilajacy (w przeli¬ czeniu na substancje sucha) — 27,2 x 106 kg/doba gazsieciowy — 2,21 x 106 m3/doba LPG — 2 026 m3/doba weglowodory frakcji naftowej -- 2 453 m3/doba destylatowy olej opalowy — 5 921 m3/doba Bilans energii wprowadzonej, energii uzyskanej i sprawnosc cieplna procesu przedstawiaja sie nastepu¬ jaco: Energia wprowadzona kj x 106/doba wegiel (27,2 X 106 kg/doba) — 193 410x4.18 energia elektryczna (132 me¬ gawaty) — 7 900x4.18 suma 201310x4.18 Energia uzyskana gaz sieciowy*) — 20 368 x 4.18 LPG — 16 933x4.18 weglowodory frakcji naftowej — 27 970 x 4.18 destylatowy olej opalowy — 75 579 x 4.18 suma 140850x4.18 Sprawnosc cieplna, % — 70,0 *) 9 205x4.18 kj/m3 Podczas gdy w przykladach I i II, w których gaz syntezowy wytwarzano w ilosci przekraczajacej zapo¬ trzebowanie procesu na wodór, a jego nadmiar stoso¬ wano bezposrednio jako paliwo w procesie, uzyskano sprawnosc cieplna 71,9 i 72,4%, w przykladzie III sprawnosc cieplna wynosi jedynie 70,0%, co wykazu¬ je, ze uwodornianie nadmiaru gazu syntezowego do paliwa sprzedaznego, zamiast spalania tego nadmiaru bezposrednio w instalacji, niekorzystnie wplywa na sprawnosc cieplna.Przyklad IV. Zintegrowany proces uplyn- nianie-zgazowywanie prowadzi sie podobnie jak w przy¬ kladzie I, z tym, ze jako zasilanie stosuje sie wegiel bi¬ tumiczny z pokladu West Virginia Pittsburgh. Ilosc materialu weglowodorowego przekazywanego ze stre¬ fy uplynniania do strefy zgazowania wystarcza do wytworzenia w strefie zgazowania gazu syntezowego w ilosci pokrywajacej calosc zapotrzebowania procesu na wodór, wlaczajac w to straty procesowe, oraz okolo 5% sumarycznego zapotrzebowania procesu na ener¬ gie, przez bezposrednie spalanie w procesie.Sklad wegla z pokladu West Virginia Pittsburgh (% wagowych w przeliczeniu na substanq'e sucha): wegiel — 67,4 wodór — 4,6 5 siarka — 4,2 azot — 1,2 tlen — 7,5 popiól _i5,i Produkty strefy uplynniania, wydajnosc w % wa- 10 gowych wegla suchego: gazyCx—C4 — 17,5 weglowodory C5 do wrzacych w 193°C — 10,6 destylatowy olej opalowy (193— w 454°C) o— 26,3 staly, rozpuszczony wegiel 454 CC+ — 18,0 nieroznuszczony material organiczny— 6,8 material nieorganiczny — 15,1 H2S —' 3,0 * CO+C02 — 1,2 H20 *- 5,7 NH3 — 0,5 suma 104,7 zuzycie wodoru, % wagowych — 4,7 25 produkty pozostale do sprzedazy po pokryciu zapo¬ trzebowania instalacji na paliwo: wegiel zasilajacy (w przelicze¬ niu na substancje sucha) — 27,2 x 106 kg/doba gazsieciowy — 0,74 x 106 m3/doba 30 LPG — 2 769 m3/doba weglowodory frakcji naftowej — 2 626 m3/doba destylatowy olej opalowy — 5 407 m3/doba Bilans energii wprowadzonej, energii uzyskanej i sprawnosc cieplna zintegrowanego procesu przedsta¬ wiaja sie nastepujaco: Energia wprowadzona kj x 10'/doba* wegiel 27,2 x 106 kg/doba) — 183 525 X 4.18 energia elektryczna (132 me¬ gawaty) — 7 900x4.18 suma 191425x4.18 Energia uzyskana gaz sieciowy , — 8 611x4.18 LPG — 23 145x4,18 weglowodory frakcji naftowej — 29 948 x 4.18 destylatowy olej opalowy — 69 018x4.18 suma 130 722x4.18, Sprawnosc cieplna,% — 68,3 Przyklad V. Zintegrowany proces uplynnia- 59 nie-zgazowywanie prowadzi sie podobnie jak w przy¬ kladzie IV i stosujac ten sam wegiel bitumiczny z po¬ kladu West Virginia Pittsburgh, z tym, ze ilosc weglo¬ wodorowego materialu przekazywanego ze strefy uplyn¬ niania do strefy zgazowania jest wystarczajaca do wy- B5 tworzenia gazu syntezowego w ilosci pokrywajacej calosc zapotrzebowania procesu na wodór oraz okolo 37% zapotrzebowania procesu na energie, przez bez¬ posrednie spalanie w procesie.Produkty strefy uplynniania. Wydajnosc w % wa- 80 gowych suchego wegla: gazyCt—C4 — 16,0 weglowodory C$ do wrzacych w 193°C — 9,8 destylatowy olej opalowy 65 (193—454°C) — ¦ 25,1 35 45124 860 27 staly, rozpuszczony wegiel 454°C+ — 21,7 nierozpuszczony material or¬ ganiczny J — 6,5 material nieorganiczny — 15,1 H2S — 2,9 CO + C02 — 1,3 H20 — 5,4 NH3 — 0,4 suma 104,2 zuzycie wodoru, % wagowych— 4,2 Produkty pozostale do sprzedazy po pokryciu za¬ potrzebowania instalacji na paliwo: wegiel zasilajacy (w przeli¬ czeniu na substancje sucha) — 27,2 X 106 kg/doba gazsieciowy — 1,83 x 105 m3/doba LPG —2 200 m3/doba weglowodory frakcji naftowej — 2 428 m3/doba destylatowy olej opalowy — 5 160 m3/doba Bilans energii wprowadzonej 3 energii uzyskanej i • sprawnosc cieplna zintegrowanego procesu przedsta¬ wiaja sie nastepujaco: Energia wprowadzona kjxl06/doba wegiel (27,2 x 106 kg/doba) — 183*525 X 4.18 energia elektryczna (132 me¬ gawaty) — 7 900 x 4.18 suma 191425x4.18 Energia uzyskana gazsieciowy — 21 319 x 4.18 LPG — 18 391x4.18 weglowodory frakcji naftowej — 27 688 x 4.18 destylatowy olej opalowy — 65 869x4.18 suma 133 267x4.18 Sprawnosc cieplna, % — 69,6 Sprawnosc cieplna uzyskana w przykladzie V jest o 1,3% wyzsza od sprawnosci z przykladu IV, przy zasilaniu instalacji tym samym weglem. Wyzsza spraw¬ nosc cieplna w przykladzie V jest wynikiem doprowa¬ dzania do generatora zgazowujacego rozpuszczonego wegla 454°C+ w ilosci pokrywajacej calosc zapotrze¬ bowania procesu na wodór oraz 37% zapotrzebowa¬ nia procesu na energie, przez bezposrednie spalanie gazu syntezowego, a nie w ilosci pokrywajacej zapo¬ trzebowanie procesu na wodór oraz jedynie 5% zapo¬ trzebowania na energie.Zastrzezenia patentowe _1. Urzadzenie do zintegrowanego uplynniania-zga- zowywania wegla, w którym uklad urzadzen do uplyn¬ niania wegla obejmuje reaktor do uplynniania dopro¬ wadzanego wegla w obecnosci wodoru, polaczony z umieszczonym za nim rozdzielaczem para-ciecz, slu¬ zacym do rozdzielania produktów uplynniania, to jest do oddzielania gazowych weglowodorów stanowia¬ cych produkt procesu od zawiesiny zawierajacej ciekly produkt uplynniania wegla, normalnie staly produkt uplynniania wegla oraz pozostalosc mineralna, przy czym uklad ten obejmuje takze urzadzenie sluzace do zawracania czesci oddzielonej zawiesiny ponownie do urzadzenia do uplynniania, jak równiez urzadzenie do prózniowej destylacji nie zawracanej czesci zawiesiny, w celu zasadniczo calkowitego oddzielenia droga des¬ tylacji prózniowej cieklego produktu uplynniania wegla 28 od zawiesiny weglowodorowej pozostalej po desty¬ lacji prózniowej i zawierajacej pozostalosc mineralna i zasadniczo cala ilosc normalnie stalego produktu uplynniania wegla, otrzymana w procesie uplynniania, 5 zas drugi uklad urzadzenia, sluzacy do utleniajacego zgazowywania wraz z oddzielaniem zuzla, obejmuje urzadzenie do utleniajacego zgazowywania substancji weglowodorowej zawartej w zawiesinie otrzymanej po prózniowej destylacji w ukladzie uplynniania, w celu 10 wytwarzania gazu syntezowego z równoczesnym wy¬ twarzaniem stopionego zuzla, przy czym urzadzenie to jest wyposazone w srodki do usuwania zuzla z dna tego urzadzenia i uklad do zgazowywania obejmuje równiez reaktor do konwersji, który sluzy do przemiany jed- 15 nej czesci wytworzonego gazu syntezowego w gaz o duzej zawartosci wodoru, przy czym reaktor do kon¬ wersji jest polaczony przewodami z ukladem do uplyn¬ niania wegla i przewody te stanowia czesc pierwszego obwodu, w którym zawiesina podestylacyjna jest prze- 20 twarzania i wykorzystywana jako wodór w reaktorze do uplynniania wegla, znamienne tym, ze obejmuje co najmniej jedna strefe urzadzen do spalania gazu syntezowego, wyposazona w palniki do spalania tego gazu, a takze obejmuje przewody gazu syntezowego, 25 prowadzace od urzadzenia do utleniajacego zgazowy¬ wania do strefy Urzadzen do spalania i sluzace do do¬ prowadzania drugiej czesci gazu syntezowego 4o tych urzadzen do spalania jako paliwo dostarczajace energii niezbednej w calym urzadzeniu, przy czym przewody 30 do prowadzenia tej drugiej czesci gazu syntezowego stanowia czesc drugiego obwodu, sluzacego do prze¬ miany droga utleniania wspomnianej wyzej zawiesiny po destylacji prózniowej i wykorzystywania jako paliwa w zintegrowanym urzadzeniu, w celu zwiekszenia 35 sprawnosci cieplnej tego urzadzenia. 2. Urzadzenie do zintegrowanego uplynniania-zga- zowywania wegla, w którym uklad urzadzen do uplyn¬ niania wegla obejmuje reaktor do uplynniania dopro¬ wadzanego wegla w obecnosci wodoru, polaczony z 40 umieszczonym za nim rozdzielaczem para-ciecz, slu¬ zacym do rozdzielania produktów uplynniania, to jest do oddzielania gazowych weglowodorów stano¬ wiacych produkt procesu, od zawiesiny zawierajacej ciekly produkt uplynniania wegla, normalnie staly 45 produkt uplynniania wegla oraz pozostalosc mineralna, pizy czym uklad ten obejmuje takze urzadzenie slu¬ zace do zawracania czesci oddzielonej zawiesiny po¬ nownie do urzadzenia do uplynniania, jak równiez urzadzenie do prózniowej destylacji nie zawracanej 50 czesci zawiesiny, w celu zasadniczo calkowitego oddzie¬ lenia droga destylacji prózniowej cieklego produktu uplynniania wegla od zawiesiny weglowodorowej po¬ zostalej po destylacji prózniowej i zawierajacej po¬ zostalosc mineralna i zasadniczo cala ilosc normalnie 55 stalego produktu uplynniania wegla, otrzymana w pro¬ cesie uplynniania, zas drugi uklad urzadzenia, sluzacy do utleniajacego zgazowywania wraz z oddzielaniem zuzla, obejmuje urzadzenie do utleniajacego zgazowy¬ wania substancji weglowodorowej zawartej w zawie- 60 sinie otrzymanej po prózniowej destylacji w ukladzie uplynniania, w celu wytwarzania gazu syntezowego z równoczesnym wytwarzaniem stopionego zuzla, przy czym urzadzenie to jest wyposazone w srodki do usu¬ wania zuzla z dna tego urzadzenia i uklad do zgazo- 65 wywania jest polaczony przewodami z urzadzeniem do124 860 29 rozdzielania CO i H2, sluzacym do przetwarzania co najmniej czesci wytwarzanego gazu syntezowego w gaz o duzej zawartosci wodoru i w gaz o duzej zawar¬ tosci tlenku wegla, przy czym przewidziane sa przewody umozliwiajace przesylanie gazu o duzej zawartosci wo¬ doru do wspomnianego wyzej ukladu uplynniania wegla i przewody te stanowia czesc pierwszego obwodu, w którym zawiesina podestylacyjna jest przetwarzana i wykorzystywana jako wodór w reaktorze do uplyn¬ niania wegla, znamienne tym, ze obejmuje co naj¬ mniej jedna strefe urzadzen do spalania tlenku wegla, 10 30 wyposazona w palniki do spalania tlenku wegla jako paliwa dostarczajacego energie dla calego urzadzenia, przy czym przewody sluzace do przesylania gazu o duzej zawartosci tlenku wegla od urzadzenia do roz¬ dzielania CO i H2 do strefy urzadzen do spalania tlen¬ ku wegla stanowia czesc drugiego obwodu, sluzacego do przemiany ~ droga utleniania wspomnianej wyzej zawiesiny po destylacji prózniowej i wykorzystywania jako paliwa w zintegrowanym urzadzeniu, w celu zwiekszenia sprawnosci cieplnej tego urzadzenia. 70 Sprawnosc cieplna •/. 65 60 55 E. (BHans procesowy wodoru) D, ( Bilans chemiczny wodoru) Wydajnosc proce¬ su uplynnianie bez obiegu mineralnej pozostalosci 60 50 40 30 20 10 Wydajnosc wegla rozpuszczonego w£540O, % wagowych wegla suchego124 860 FIG 2 wodór oczyszczony LDD Z-d 2, Z. 611/1400/84/45, n. 80+20 egZ.Cena 100 zl PL